Быстрая сборка схем на беспаечных макетных платах

Всем привет. Сегодня мы поговорим о беспаечной макетной плате или о breadboard , как называют её буржуи. Данная плата, если можно так выразится, входит в список обязательных инструментов, что должны быть у электронщика (будь то юный мозгочинчик, что только делает первые неуверенные шажки или прожженный и повидавший жизнь мозгочин).

Знания о том, какие бывают макетные платы, как и где применяют такие инструменты, помогут вам при разработке и наладке собственных проектов различных электронных самоделок .

Первые платы выглядели так:

На основу крепились металлические стойки, на которые в последствии закреплялись (просто наматывались) провода и контактные выводы элементов.

Хорошо, что технический прогресс не стоит на месте – ведь благодаря его влиянию мы можем пользоваться вот такими замечательными инструментами.

В противовес беспаечной макетной плате можно выставить вот такие (они значительно дешевле и изготавливаются исходя из необходимых параметров).

Однако при монтаже на беспаечной плате вам не понадобится паяльник/припой. Кроме этого вы избежите трудностей связанных с распайкой деталей по поверхности платы.

Правилом хорошего тона, да и здравого смысла, всегда было и остается прототипирование электронных схем. Важно знать, как поведёт себя устройство при тех или иных определенных параметрах, до сборки готового устройства.

Кроме этого с помощью беспаечной платы можно производить проверку работоспособности новый компонентов и радиодеталей.

Рассмотрим строение беспаечной платы

Посмотрим на рисунок платы. Она состоит из рядов металлических пластин (рельсов).

Рельса в свою очередь состоят из зажимов, в которые и происходит установка «ножек» радиодеталей. Все 5 отверстий в ряду соединены воедино.

Теперь обратим наш взор на две вертикальные/горизонтальные полосы (зависит в каком положении смотреть), что расположены отдельно (по краям) – это пластины питания. Все гнезда одной длинной пластины соединены друг с другом.

Центральный паз изолирует стороны платы. Ширина данной полосы закреплена стандартом. Она позволяет устанавливать DIP-микросхемы таким образом, чтобы каждый вывод был установлен в отдельную рельсу и позволял подключит до 4 внешних выводов.

На платах нанесены буквенные и цифровые последовательности. Данные обозначения помогают ориентироваться при монтаже компонентов, чтобы исключить ошибочное подключение (что может закончится неработоспособностью схемы или выходом из строя отдельных деталей).

Также выпускают платы, которые изготавливаются на отдельных подставках со специальными прижимными клеммами. Они используются для подключения источника питания к плате.

Если вы обратили внимание на некоторых платах есть специальные пазы и выступы (они расположены по бокам). С их помощью можно объединять платы и создавать рабочую поверхность любого размера.

Также на некоторых платах на задней части нанесена самоклеющаяся основа.

На рисунке представлен способ «запитки» платы от Arduino.

Если же вам в руки попала плата с клеммами для подачи питания, необходимо подключить их к линиям на макетной плате с помощью проводников (джамперов). Клеммы не связаны ни с одной линией. Чтобы подключить провод к клемме, снимите (открутите) пластиковый колпачок и расположите конец провода в отверстие. Установите колпачок обратно. Обычно используются две клеммы: для питания и для земли.

Теперь дело осталось за малым, подключаем внешний источник питания. Это можно сделать с помощью:

джамперов;

«крокодилов» или обычных проводов;

модулей-стабилизаторов питания, что выпускаются под беспаечные платы.

Спасибо за внимание. Продолжение следует 🙂

Изготовить печатную плату в домашних условиях настолько просто, что об этом даже смешно говорить. Достаточно напечатать на лазерном принтере картинку с проводниками, а потом пригладить к заготовке будущей платы утюгом. Остается только размочить бумагу водой и протравить плату в травящем растворе.

Технология настолько хороша и, можно сказать, ленива, что даже при изготовлении лишь одного экземпляра делается печатная плата. Хотя печатные платы по сравнению с навесным монтажом никаких преимуществ не имеют, если не требуется изготовление нескольких экземпляров одного и того же устройства.

Но, перед тем, как собирать печатную плату схему чаще всего собирают на макете. В простейшем случае на куске текстолита, фанеры или плотного картона по краям укрепляются шины питания, сделанные из луженого провода диаметром не менее 1 мм, чтобы механическая прочность монтажа была достаточной. К шинам питания припаивается все, что должно с ними соединяться, а остальные соединения делаются за счет выводов деталей.

Собрать такую макетную схему это целое искусство. Некоторым специалистам удавалось собирать на подобной плате схемы из двадцати и более корпусов микросхем в корпусах типа DIP - 14. При этом к шинам питания припаиваются выводы, или как теперь говорят на иностранный манер, пины (от англ. pin) 7 и 14, а все остальные соединения делаются монтажным изолированным проводом подходящего диаметра. Кроме шин питания можно установить дополнительные контактные площадки в виде отрезков провода, вставленных в отверстия платы.

Но способы такого макетирования иногда приводили к плачевным результатам. В результате многочисленных перепаек выводы у деталей просто пережигались и отваливались. К дальнейшему использованию такие детали были просто непригодны. Подобных ситуаций позволяют избежать современные беспаечные макетные платы . Что же это такое, и с чем его едят? Давайте, попробуем в этом разобраться.

Беспаечные макетные платы - это незаменимая вещь для опытов с электронной техникой. По-английски она называется breadboard, что переводится как макетная плата для удобства экспериментирования, макет электронной схемы (словарь «Мультитран»). Одна из таких плат показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Базовая беспаечная макетная плата.

При разработке электронных схем часто приходится идти по пути проб и ошибок. Даже, если схема не вот своя разработка, а просто повторение чужой конструкции, подчас требуется подбор режимов транзисторов и микросхем. Собранная схема требует частой замены деталей, что, согласитесь, при многократной пайке может привести к последствиям если не трагическим, то, во всяком случае, трудно исправимым.

Самодельные breadboard-ы. Можно ли на них сэкономить?

Некоторые энтузиасты до сих пор предлагают делать беспаечные макетные платы кустарным способом. Подобные описания можно найти в сети Интернет. Материалами для таких самопальных плат служат текстолит, жесть от консервных банок и заклепки.

Причем делается все это вручную или, как часто говорят, на коленке: нарезается на полоски жесть, изгибается определенным образом. После чего, опять же вручную, размечается текстолитовая пластина, в ней сверлятся отверстия. Затем приклепываются самодельные контакты. (На фирменных макетных платах контакты делаются из пружинящих металлов, о чем будет сказано ниже.) Надежность и долговечность такой конструкции будет не самая высокая.

Опять же, как и в некоторых других случаях, не учитывается время собственной работы. А при этом, если пройтись, хотя бы по интернет - магазинам можно убедиться, что стоимость макетных плат не слишком и велика. Например, стоимость платы показанной на рисунке 1, около 10 долларов, или около 300 с небольшим рублей.

Конечно, бывают платы и больших размеров, и естественно их стоимость увеличивается. При покупках макетных плат на e-bay или алиэкспресс цена может оказаться еще меньше.

Какие бывают макетные платы, и как они устроены

Беспаечная макетная плата представляет собой пластмассовое основание, на верхней стороне которого расположены квадратные отверстия с шагом 2,54 мм или 0,1 дюйма. Именно такой шаг имеют выводы импортных микросхем. Эта величина в англоязычных странах имеет свое название: line линия, в данном случае мера длины.

Микросхемы отечественного производства имеют шаг выводов ровно 2,5 мм, ведь у нас система метрическая. Если корпус микросхемы не очень длинный, то такое несоответствие практически не заметно. Нетрудно подсчитать, что на десять выводов наберется разница в 0,4 мм, а если микросхема имеет 40 ног, (по двадцать с каждой стороны) то получается несоответствие уже в 0,8 мм, выводы приходится несколько раздвигать. Правда, отечественные микросхемы в таких больших корпусах в настоящее время совсем не применяются.

На рисунке 2 показан еще один вариант макетной платы. Она мало чем отличается от платы, показанной на рисунке 1, если не считать нумерации отверстий буквами и цифрами. Это достаточно удобно: если на принципиальной схеме возле паек проставить карандашиком их позиции на макетной плате, то в дальнейшем разобраться откуда что идет будет намного проще. (Иногда случается, что собранная наполовину схема лежит достаточно долго, и что до этого делалось, элементарно забывается.)

Рисунок 2. Беспаечная макетная плата

Между шинами питания расположены отверстия, также сгруппированные по 5 штук. Их соединение внутри платы показано на рисунке 3.

Рисунок 3. Устройство беспаечной макетной платы

А на рисунке 4 показана конструкция контактов.

Рисунок 4. Конструкция контактов беспаечной макетной платы

На боковых сторонах макетных плат имеются защелки, которые позволяют получать платы больших размеров. Такая плата показана на рисунке 5.

Рисунок 5. Беспаечная макетная плата большого размра

На нижней поверхности платы имеется двухсторонний скотч, заклеенный вощеной бумагой. Если эту бумагу отклеить, то готовую плату можно прикрепить внутри какой-либо конструкции. Так делать вполне допустимо, если просто не хватает времени разработать и спаять настоящую печатную плату.

Надежность фирменных беспаечных плат достаточно высока, о чем можно судить по товарному ярлыку, показанному на рисунке 6.

Рисунок 6. Товарный ярлык на беспаечной макетной плате

Конечно, все написано по-английски, но примерно разобраться можно. Самая верхняя строка говорит о том, что перед нами беспаечная макетная плата с квадратными отверстиями в корпусе из пластика ABS, выпущенная китайской компанией EIC. На поверхности платы имеется цветная печать, означающая линии питания и нумерацию отверстий.

Плата рассчитана на работу при температуре до 84 о C. Контакты сделаны из фосфористой бронзы (именно она обладает хорошими пружинящими свойствами) и покрыты слоем никеля. Долговечность контактов 50 000 соединений, чего вполне достаточно на несколько лет работы. Диаметр вставляемых в отверстия выводов деталей и проводников находится в диапазоне 0,4…0,7 мм. (Вспомните самодельные контакты из жести от консервных банок).

Количество отверстий на плате 400, размеры платы 84*54 мм. Модель платы EIC-801. Для увеличения размеров плата позволяет присоединять дополнительные платы.

На рисунке 7 показана схема, собранная на макетной плате с использованием микросхем в DIP-корпусах.

Рисунок 7. Схема на макетной плате

Соединительные провода из старых телевизоров

Соединительные провода также продаются вместе с платами, иногда в виде наборов. Цена таких проводов почему-то достаточно большая, поэтому можно пользоваться просто отрезками монтажного провода подходящего диаметра или изготовить такие провода самостоятельно.

Проще всего для этих целей применить плоский шлейф от телевизоров серии 3УСЦТ. Помните, там из пластмассовых корпусов выходили штыревые контакты? Такие телевизоры давно уже выбрасывают на свалку, как морально и физически устаревшие. Такой шлейф показан на рисунке 8.

Рисунок 8. Шлейф от старой радиоаппаратуры

Показанный на фото разъем следует разобрать на отдельные проводки, на обратные концы также напаять такие же контакты, и . Все, наверно, этот процесс представляют, поэтому описывать его здесь не требуется.

Вот, вроде бы и все, что можно сказать по поводу использования беспаечных макетных плат. Но найдется очень внимательный читатель, который воскликнет: «Позвольте, а почему же ни слова не сказано о макетировании схем на SMD микросхемах?» и, пожалуй, будет прав. Ведь именно они с их многочисленными тонкими и не очень прочными выводами в первую очередь станут жертвами опытов с электричеством.

Для макетирования с этим типом компонентов следует применять платы-переходники, превращающие корпуса для SMD монтажа в корпуса DIP. Некоторые платы-переходники показаны на рисунках 9 - 10.

Рисунок 9.

Рисунок 10.

В следующей статье я поделюсь некоторыми секретами по использованию беспаечных макетных плат.

Когда паяются схемы, можно делать всё и без дополнений. Но тогда существует довольно высокая вероятность, что что-то может замкнуться. И тогда схема не будет работать. Чтобы устранить этот недостаток и привести результаты работы в более-менее пристойный вид, используют такое простое и эффективное изобретение, как макетная плата. Что она собой представляет? Какие разновидности существуют?

Макетная плата

Как пользоваться таким изобретением? Для начала проясним терминологическую составляющую. Макетная плата - это универсальная заготовка, которая используется, чтобы собирать и моделировать прототипы электронных устройств. Их можно поделить на два типа:

Те, где используется пайка.
Те, где пайки нет.

Во время создания прототипов электронных приборов каждому приходится встречаться с несколькими проблемами:

Макетная плата должна быть сконструирована с нуля, а затем изготовлена. При допущении ошибки её придется переделывать.
Создавать единственный экземпляр, как правило, не выгодно.
Если схема выполнена на микросхемах низкой степени интеграции и аналоговых элементах, то сделать её легче будет навесным монтажом. Но микропроцессорные устройства сделать подобным образом будет очень сложно.

В наименее выгодном положении начинающие радиолюбители: поскольку у них ещё нет навыков проектирования схем, то им приходится оперировать «методом тыка». Поэтому на данный момент выпускается широкий диапазон различных макетных плат, где проведены разные короткие дорожки, и человеку останется только соединить детали, чтобы получить необходимую схему.

Разновидности

Различают несколько типов макетных плат:

Универсальные. Имеют только металлизированные отверстия, которые будут соединяться разработчиком.
Для цифровых устройств. В них существуют отдельные места, где можно поместить микросхемы. Также по всей плате проведены шины подачи питания.
Специализированные. Создаются для различных устройств, которые должны работать на определённых микросхемах. Как правило, являются очень функциональными и проработанными.

Также, в зависимости от того, каким способом они делаются, различают два вида:

Беспаечная макетная плата. В качестве преимуществ данного вида обычно называют целостность и аккуратность исполнения (если говорить о промышленных образцах).
Спаянная макетная плата. Дешевизна и возможность легкого изменения устройства - вот основные преимущества данного вида.

Макетные платы для монтажа в гнёзда

Такие заготовки имеют тысячи отверстий, которые связаны между собой посредством металлических полосок. Выводы микросхем и радиодеталей вставляют в отверстия, а потом соединяют при помощи перемычек. Длинные ряды контактов, которые можно увидеть внизу, посередине и вверху платы, - это шины питания. Они используются, чтобы соединять многочисленные точки схемы с землёй и источником питания. Под каждым отверстием находится упругий контакт специальной формы, который обеспечивает высокую проводимость и долговечность соединений. Макетная плата может быть наращиваемой. В таких случаях на боковых гранях располагаются пазы, чтобы соединить несколько устройств в одно крупное.

Заключение

Макетная плата существенно позволяет облегчить труд разработчика. Также она повышает стабильность работы схемы, поэтому не брезгуйте пользоваться устройством. Нельзя не отметить и важную роль, которую макетная плата играет для людей, только начинающих заниматься разработкой электронных приборов, ведь многие из этих заготовок выпускаются уже под создание определённых устройств. Поэтому при конструировании популярной схемы имеет смысл поискать, нет ли уже заготовки под неё, ведь если ответ будет положительным, то это значительно сэкономит время.

Все люди в мире от мала до велика знают, что перед тем, как создать что-либо, надо сначала создать макет этого «что-либо», будь это макет здания, стадиона или даже небольшого сельского туалета. В электротехнике это называют прототипом. Прототип — это работающая модель устройства. Поэтому опытные электронщики, перед тем собрать устройство по схеме в интернете, выложенной не пойми кем и не пойми зачем, должны убедиться, что эта схема реально заработает. Поэтому, схему надо быстренько тяп-наляп собрать и убедиться в ее работоспособности, то есть собрать макет. Ну а для того, чтобы его собрать нам то как раз и понадобится макетная плата.

Виды макетных плат

Толстый картон

Давным-давно, когда еще вас не было даже и в планах, наши дедушки, а может быть и бабушки, мало ли:-), использовали толстый картон. Это самый быстрый и дешевый способ проверки схем. В картоне прорезались дырочки под выводы радиоэлементов и с другой стороны они соединялись с помощью проводов и других элементов, если те не влезали на лицевую сторону. Выглядело это примерно как-то так:

А — типа лицевая сторона, В — обратная сторона.

Все бы хорошо, но приходилось паять выводы, смотреть, чтобы ничего нигде не замкнуло, да и пока «лепишь» эту схемку можно даже ненароком растеряться:-). Да и не красиво как-то.

Самодельные макетные платы

Эти времена я еще застал на радиокружке. Тогда мы делали макетные платы сами. Брали острый резец и нарезали квадратики на фольгированном текстолите. Далее покрывали их припоем.

Если надо где-то было соединить дорожки, мы просто делали перемычки между квадратиками каплей припоя. Получалось качественно и красиво. Если было лень перепаивать радиоэлементы на нормально-разведенную плату с дорожками, просто оставляли как есть и пользовались устройством.

Одноразовые макетные платы

Производители все-таки это дело «чухнули», или как говорится в экономике, спрос рождает предложение. Стали появляться готовые макетные платки односторонние и даже двухсторонние на любой размер и вкус.

Кстати, их можно найти на Али сразу целым набором .

Отверстия очень удобно подобраны по размерам выводов микросхем, а также других радиоэлементов. Поэтому очень удобно на таких макетных платах собирать и проверять радиоэлектронное устройство. Да и стоят они недорого.

Обратная сторона таких макетных плат уже с готовыми устройствами будет выглядеть приблизительно вот так:

В чем же минусы этих макетных плат? Лучше все-таки их использовать единожды, так как при многоразовом использовании у них могут отлетать пятачки, что приведет к ее непригодности.

Беспаечные макетные платы

Прогресс шагает своим уверенным шагом по нашему миру, и вот на рынке появились беспаечные макетные платы.

Стоят они чуть подороже, чем простые одноразовые макетные платы, но честно говоря, оно того стоит.

Они очень удобны в плане установки деталей, а также их связи между собой. В такие макетные платы можно вставлять провода не более, чем 0,7 мм и не менее, чем 0,4 мм в диаметре. Чтобы узнать, какие отверстия и дорожки между собой звонятся, проверяем все это дело . Для конструирования больших схем (вдруг вы будете разрабатывать какой-нибудь блок управления адронным коллайдером) можно добавлять такие же макетные платы впритык. Для этого есть специальные ушки. Одно движение, и макетная плата станет чуток больше.

Ну какая же макетная плата может быть без соединительных проводов? Соединительные провода, или джамперы (от английского — прыгать), нужны для соединения радиодеталей на самой макетной плате.

Чуть позже с Алиэкспресса я купил вот такие джамперы. Они намного удобнее, чем проволочные:

Здесь все просто, берем джампер и вставляем его легким движением руки

Давайте соберем простейшую схемку включения светодиода через кнопочку на макетной плате

Вот так она будет выглядеть

Выставляем на Блоке питания 5 Вольт и нажимаем на кнопочку. Светодиод загорается ярко-зеленым цветом. Значит схема работоспособная, и мы ее можем использовать по своему усмотрению.

Заключение

Беспаечные макетные платы завоевывают мир. Любую схему на них можно собрать и разобрать за считанные минуты. После сборки и проверки схемы на макетной плате, можно смело приступать к ее сборке в чистом виде. Думаю, у каждого уважаемого себя электронщика должна быть такая макетная. Но имейте ввиду, схемы с большим током в цепи лучше все таки на ней не проверять, так как контакты макетные платки могут просто-напросто выгореть — закон Джоуля-Ленца . Удачи вам в разработке и конструировании радиоэлектронных устройств!

Где купить макетную плату

Макетную плату с гибкими джамперами и даже с готовым блоком питания 5 Вольт можно сразу купить набором на Алиэкспрессе. Выбирайте на ваш вкус и цвет!

Если же не хотите , то проще всего будет купить одноразовую макетную плату и собрать на ней готовое устройство:

Часто для того чтобы быстро собрать макет какой-нибудь электронной схемы на столе, удобно воспользоваться макетной платой, которая позволяет обойтись без пайки. И лишь затем, когда вы убедитесь в работоспособности своей схемы, можно озаботиться созданием печатной платы с пайкой. Для человека, только начинающего познавать мир электроники, совсем не очевидным может быть использование такого инструмента как макетная плата или «бредборд» (breadboard). Давайте посмотрим, что же такое макетная плата и как с ней работать.

Инструкция по работе с беспаечной макетной платой (бредбордом)

Нам понадобится:

Макетная плата (breadboard), покупаем ;
соединительные провода (рекомендую вот такой набор);
светодиод (можно купить );
резистор сопротивлением 330 Ом или близко к этому (отличный набор резисторов всех популярных номиналов);
батарейка типа «Крона» на 9 вольт.

1 Описание макетной платы

Видов макетных плат существует множество. Они различаются количеством выводов, количеством шин, конфигурацией. Но устроены все они по одному принципу. Макетная плата состоит из пластикового основания со множеством отверстий, расположенных обычно со стандартным шагом 2,54 мм. С таким же шагом обычно располагаются ножки у выводных микросхем. Отверстия нужны для того, чтобы вставлять в них выводы радиоэлементов или соединительные провода. Типичный вид макетной платы представлен на рисунке.

Различные виды макетных плат (breadboard)

Своё английское название - breadboard («доска для хлеба») - такой вид плат получил из-за сравнения с доской для нарезки хлеба: она подходит для быстрого «приготовления» несложных схем.

Также существуют макетные платы под пайку. Отличаются они тем, что сделаны обычно из стеклотекстолита, а их металлизированные площадки хорошо подходят для пайки проводов и выводных радиоэлементов к ним. В этой статье мы не рассматриваем такие платы.

2 Устройство макетной платы

Давайте посмотрим, что внутри у макетной платы. На рисунке слева показан общий вид платы. На правой части рисунка цветом обозначены шины-проводники. Синий цвет - это «минус» схемы, красный - «плюс» , зелёный - это проводники, которые вы можете использовать по своему усмотрению для соединений частей электрической схемы, собираемой на макетной плате. Обратите внимание, что центральные отверстия соединены параллельными рядами поперёк макетной платы, а не вдоль. В отличие от шин питания, которые размещены по краю макетной платы вдоль её краёв. Как видно, имеется две пары шин питания, что позволяет при необходимости подавать на плату два разных напряжения, например, 5 В и 3,3 В.

Устройство макетной платы (breadboard)

Две группы поперечных проводников разделены широкой бороздкой. Благодаря этому углублению на макетную плату можно ставить микросхемы в DIP-корпусах (корпусах с «ножками»). Как на рисунке ниже:

Существуют также радиоэлементы для поверхностного монтажа (их «ножки» при монтаже вставляются не в отверстия в печатной плате, а припаиваются прямо на её поверхность). Их использовать с подобной макетной платой можно лишь со специальными переходниками - прижимными или под пайку. Универсальные переходники называются «панели с нулевым усилением» или ZIF-панели, используя иностранную терминологию. Такие переходники бывают чаще всего под 8-выводные микросхемы и под 16-выводные микросхемы . Пример таких элементов и такого переходника показан на иллюстрации.

Цифры и буквы на макетной плате нужны для того, чтобы вы легче могли ориентироваться на плате, а в случае необходимости - нарисовать и подписать свою принципиальную схему. Это иногда может пригодиться при монтаже больших схем, особенно если вы монтируете по описанию. Пользоваться ими примерно так же, как буквами и цифрами на шахматной доске, например: подключаем вывод резистора в гнездо E-11 и т.п.

3 Собираем схему на макетной плате

Для приобретения навыка работы с макетной платой соберём простейшую схему, как показано на рисунке. «Плюс» батарейки подключим к плюсовой шине макетной платы, «минус» - к отрицательной шине. Яркие красные и чёрные линии - это соединительные провода, а бледные полупрозрачные - это соединения, которые обеспечивает макетная плата, они показаны для наглядности.