Ручна електроніка для початківців

У статті описано деякі етапи ручного виготовлення електронних приладів, а особливо деталі про перший етап: виготовлення друкованих плат. Детальні фото процесу допоможуть зрозуміти деталі. І для десерту, щоб консолідувати теоретичний матеріал, ми збираємо найпростіший електронний фортепіано на інтегрованому таймері NE555.

Пролога
Ми всі споживачі електронних пристроїв: телефони, планшети, телевізори тощо. Але лише один у тисячі приблизно уявляє, як все влаштовано «всередині», і тільки обрані воістину можуть створити електронний дизайн «з нуля» своїми руками. Ми запрошуємо вас приєднатися до обраного клубу. Ознайомтеся з цим матеріалом, і якщо вас цікавить, спробуйте свою руку на майстерні чоловічої електроніки!

Один з вас, хто знайде силу читати статтю до кінця, може гордо заявити себе «Я розумію щось у виробництві електроніки», а той, хто досягне подвигання і освоїти збірку запропонованого дизайну, цілком гідне присуджувати звання «реальної електроніки pro» (повно, практично).

Цей майстер-клас базується на комплекті Master Kit NN201, який включає деталі та матеріали, необхідні для виготовлення друкованих плат і електронних фортепіано. Звичайно, при бажанні всі матеріали та інструменти можна придбати самостійно, тільки потрібно витратити час для пошуку і купівлі необхідних компонентів.

Необхідний теоретичний мінімум

Будь-який електронний дизайн містить десятки, або навіть сотні та тисячі компонентів: резистори, конденсатори, діоди, чіпси та ін. Всі ці компоненти повинні бути підключені електрично і механічно.

Прості схеми можна пропалювати «на коліні» навісним кріпленням, але цей дизайн виходить неглибоким, плутаючим, має сумнівну механічну жорсткість. Таким чином, в будь-якому серйозному електронному дизайні повинен бути щось схоже на шасі, на яке встановлюються всі деталі. У різні роки шасі були зроблені з металу, картону або фанери, але в останні 20-30 років технологічний стандарт шасі - друкована плата.

У певній конфігурації наносяться контур діелектричного матеріалу на поверхні якого смуги провідного матеріалу (зазвичай фольги). В якості основи найчастіше використовується скловолокна: вона не розжарюється, має високі діелектричні властивості, недорогі. У скляно-текстоліту пробурені отвори, в які пропускаються висновки деталей. На зворотному боці дошки пропалюються висновки до мідних провідників, які налаштовані певним чином. Завдяки пайки, механічної фіксації компонентів до плити здійснюється, а завдяки мідним провідним доріжкам, висновки деталей електрично з'єднуються між собою.

Звичайно, мідні доріжки-провідники можна приклеїти до склопластикової дошки в необхідних місцях. Але це технологічно простіше зробити протилежну: взяти лист текстоліту з вже приклеєним твердим шаром фольги і видалити фольгу від зайвих місць.

Для видалення фольги від зайвих зон можна механічно: виготовлення різких ножа в необхідних зонах. Однак цей метод трудомісткий, травматичний і підходить в першу чергу для найпростіших схем.

Фольга може бути видалена і хімічно: досить занурити дошку в розчині, який роджує мідь (найчастіше використовується розчин хлорного заліза). Тільки заздалегідь необхідно захистити від впливу розчинника ті ділянки мідь (об'ємні струмові провідники), які необхідно зберігати. Як такий захисний агент іноді використовується лак, але зручніше малювати доріжки спеціальним маркером. Також в практиці електроніки, так звана технологія лазерного прасування (ЛUT) стала поширеною. У цьому методі креслення майбутніх провідників друкується на лазерному принтері на спеціальному папері. Потім папір наноситься на заготовку скла-текстоліту і пропрасовують це «сандвіч» з праскою: в результаті на заготовці залишаються тонові частинки і не будуть заморожені розчинником в майбутньому.

Процес видалення фольги називається офортом. В залежності від концентрації і температури розчину протягом декількох хвилин до години. Після закінчення процесу дошка промивається водою і знімається захисний склад, під яким повинні залишатися мідні провідники.

Потім свердлити отвори для висновків компонентів. Зазвичай використовуються мікродрилі і дрилі діаметром 0,8...1 мм. Мідь швидко окислюється в повітрі, і це ускладнює її пайки. Таким чином, відразу перед пропаленням дошка повинна бути не менше очищена невеликою шкірою, тим самим знімаючи шар оксидів. Але краще покрити мідні провідники з захисним складом - шар пайки. Цей процес називається пудинг, і це дозволяє підтримувати високий ступінь придатності дошки для пайки протягом декількох років.

У виробничих умовах так звана паяльна маска також наноситься на поточні доріжки - шар захисного матеріалу. Цей шар захищає поточні доріжки від випадкових ланцюгів і пошкоджень. Тільки контактні зони залишаються вільними від маски, що дозволяє легко продавати їх.

Ще один технічний процес - шовкографія - передбачає нанесення на «обличччя» сторону дошки з спеціальними фарбами і написами. Це спрощує життя монтажників і фахівців в її ремонті.

Але в домашніх умовах важко виконувати процеси нанесення паяльної маски і шовкографії, тому ми не зробимо це.

Все правильно, схема дошки готова. Після цього всі компоненти кріпляться на дошці, а потім пропалюються. Після чого налаштовується і випробуваний дизайн. У сучасних заводах більшість цих процесів виконуються промисловими роботами, але ми люди, тому зробимо все своїми руками.

Довгоочікувана практика

Це набагато цікавіше зробити не тільки нудну дошку, але дошку на основі якого можна зібрати практично корисний пристрій. Ми зробимо найпростіший електронний музичний інструмент – іграшка фортепіано з 8 ключами.

Матеріали та компоненти, які нам потрібно:

- підготовка фольгованого склатекстоліту з розмірами не менше 10х15 см;
- маркер (кращий лак) або лак для нігтя для захисту прогулянок (маркер можна знайти в магазинах канцелярії, а лак для запозичення з мами / подруга / дружини);
жовчний залізо – порошок вагою 100 грам досить для очей;
свердлити і свердлити діаметром 0,8, 1,0 і 1,2 мм;
- неметалічна ванна (декора) - вона повинна підходити до нашої заготовки. Для травлення краще знайти стару зайву ємність, оскільки після наших експериментів, ймовірно, доведеться відкинути або продовжувати використовувати для офорту.
гумові рукавички для захисту рук від розчину.

Зверніть увагу, що набір Master Keith NN201 включає в себе заготовку з вже пробуреними отворами, спеціальний маркер і красиву червоною банею з хлоровим залізом вагою 100 г. Набір поставляється в пластиковому блістері, який служить відмінною офортною ванною!

Видача буде вимагати:

- паяльник, котирування, пайки, флюси;
радіо деталі, перелік яких наводиться нижче.

Все, що потрібно, можна знайти в магазинах радіо або побутових товарах.

Схема-template для розміщення струмових провідників друкованої плати (огляд з фольги):



Підготовка друкованої плати для офорту

Очистити дошку з мідного шару з дрібнозернистою наждачною папером (в крайніх випадках буде підходити груба вилка) і знежирить спиртом або бензином;

Застосувати шаблон до друкованої плати і свердлити на необхідних точках отвору;

Наносимо маркерний візерунок провідників і майданчиків для пайки деталей, орієнтуючись на монтажну схему і просвердлити отвори, намагаючись не занадто багато "прилипати" фольгу своїми руками (так бажано працювати в рукавичках). У разі помилок маркер легко змивається спиртними розчинами. Розмір контактних зон для висновків деталей можна зробити більшим (де дозволяє місце).

Зручно наносити малюнки за допомогою лінійки, в два шари. Після нанесення креслення слід надати дошку висихати близько 10 хвилин, потім вивчити дошку і виправити можливі помилки: обробка малюнка, де шар виявився тонким, і брухтувати через шпилькою або товстою голкою місце помилкового змішування доріжки або контактних зон.

Підготовка розчину і запобіжників

Тепер необхідно приготувати розчин хлориду. Для цього 100 грам хлориду слід перемішати близько 200-250 грам (одне скло) теплої води. Не варто вимірювати все з точністю грама: процес піде трохи різним співвідношенням хлориду і води, потрібно враховувати, що час офорту дошки залежить від концентрації розчину і його температури.

При підготовці розчину необхідно дотримуватися основних правил безпеки:

• робота в гумових рукавичках в вентильованій кімнаті!;
• Не згинайте близько до розчину: шкідливі фуми випускаються!
• отримувати на об'єктах, листя розчину незбираних іржавних плям, тому слід вживати заходів, щоб порошок або розчин не падають на навколишні об'єкти!
• варити розчин слід в скляних або пластикових стравах, але не в металі, його розчин буде гофрувати!
• перемішати розчин слід пластиком (зручними одноразовими ложками) або дерев'яними предметами (необов'язково олівцем);
• оптимальна температура розчину - 45-50 градусів;

Тепер все готове до процесу травлення.

Подати заявку

• залийте в ємність розчином хлориду;
• акуратно розмістити дошку фольги, щоб розчин з запасом 5-7 мм покриває всю дошку;
• Тривалість процесу залежить від температури і концентрації розчину і займає від 10 до 30 хвилин. Бажано скоротити час свербіння породи, щоб розчин перемішувався і свіжі в місцях контакту з фольгою;
• візуально спостерігати процес офорту: спочатку фольги зрізів по краях дошки і біля бурових отворів починають малювати через те, що розчин в цих місцях зв'язує фольгу не тільки на площині, але і на фользі розрізають;
• коли всі надлишки фольги очищають, ретельно зливають розчин в ємність для подальшого використання або утилізації;
• Ми кладемо блистер з фольгою під струмок теплої води і ретельно промиваємо (у рукавичках!) блистер і дошка. Переконайтеся, що залишки розчину активно розводять водою до потрапляння в мийку, інакше жовті плями залишаються! Ви можете спочатку розмістити блістер в непродовольчому контейнері з водою і почати миття в ньому;
• мити дошку в розчині будь-якого миючого засобу або мила, для цього можна використовувати піну губку, змочену водою і миючим засобом;
• Нарешті промийте дошку теплою водою, потім висушіть її паперовими серветками;
• прибрати захисний шар наноситься маркером, використовуючи спиртовий розчин, наноситься на губку або тканину: протріть дошку кілька разів до повного видалення захисного шару;
• Знову ж, ретельно промийте дошку миючим засобом і висушіть (див. вище). Якщо є сумніви, чи отримується плата від руки або з будь-якого іншого, ви повинні очистити і відхилити плату знову. Після цього не потрібно доторкнутися до фольги своїми руками. Плата майже готова!

Заплави щитівників (за бажанням, але бажаний процес)

• Покриваємо провідники дошки шаром спиртно-канітолової флюси (SCF) або нейтральної флюси LTI-120;
• добре розігрітий паяльник з плоским покриттям;
• Ми кладемо паяльну прасувку в роані, потім беремо трохи паяльника на неї і наносимо стінгер до доріжки;
• тримайте шпильку протягом декількох секунд - так, щоб паяльник починає протікати від стінгера і розкласти по нагрітому провіднику, і повільно перемістити стежку вздовж провідника, при цьому паяльник повинен доходити до сходу і прикрити доріжки. Не втирайте пайки в трек: вона поширюється на ньому, якщо доріжка досить нагрівається. Вибрано швидкість стування.
• Не зберігайте паяльник на одній секції дошки більш ніж за кілька секунд: інакше мідний провідник може не спрацювати з дошки;
• Отвори повинні залишатися паяльником безкоштовно. Якщо паяльник закрив отвір, необхідно очистити паяльника праскою, зануривши її в расил і нанести стінгер до такого отвору;
• Таким чином, потрібно переірвати всі доріжки на дошці.

Перевірити, якщо доріжки правильні. Якщо виникають помилки, їх можна виправити, відрізаючи зайві доріжки з гострим ніжом або паяльником замість відсутніх шматків дроту.

Тепер дошка готова до монтажу та пайки компонентів.

Опис схеми

Давайте подивимося на наш дизайн.
Схема заснована на відомому чіпі NE555. ДСП входить за класичною схемою генератора, частотою якого визначається ємністю С1 і стійкістю до виходу чіпа «2» і живлення «+». При натисканні кнопки SW1...SW8, різні опори регулювання включені в частотно-налаштування контуру чіпа – відповідно, динамік BA1 випромінює звуки різних тонів. В результаті багато простих мелодій можна виконувати навіть на такому елементарному музичному інструменті.

Інструмент налаштований на регулюючі резистори VR1. ВР8.

Схема електричного принципу:

р.

Схема установки (огляд з боку деталей):



Ми будемо потрібні наступні частини, які можна придбати з радіомагазину, всі з яких включені в комплект НН201:


IC1 (контур) NE555P 1 шт. C1 (електролітичний конденсатор) 10 μF 1 шт. C2 (керамічний конденсатор) 0,1 μF 1 шт. R1, R2 (резистори є постійним) 10K 0.25W 2 шт. SW1-SW8 (буттони) B3F4005 8 шт. R3-R10 (регулювання резисторів) 3362P-1-103LF 8 шт. SP1 (динаміка) 0.5W 8R 1 шт. B1 (ботарі термінали) 1 шт. Монтаж і паяльництво

• встановити всі компоненти на дошку, орієнтуючись на перелік і схему монтажу;
• приділіть увагу правильній орієнтації чіпа (під ключ у вигляді напівкруглого поглиблення в верхній частині чіпа слід орієнтуватися, як зазначено на монтажному контурі) і електролітичного конденсатора (вихід мінус позначений на своєму тілі з сірою смугою і ознакою "-"; на схемі монтажу вказується вихід "+" конденсатора);
• так, щоб деталі не випадають з плати, ми вигинаємо свої висновки з поточних треків;
• Виріжте висновки компонентів. В ідеалі вихід не повинен перевищувати 2-3 мм від осі отвору.
• Продаємо всі висновки.
• перевірити якість пайки: відсутність нерозчинених висновків і паразитичних замичок, при необхідності усувають видимі помилки.

Відключення та налаштування

Підключення до схеми динамічної головки та типу акумулятора "Crown". Якщо дошка виконана правильно, а паялька виконана правильно, то при натисканні кожного з кнопок динамік повинен відтворювати звук. Тепер залишається налаштувати тон кожного з восьми кнопок з резисторами VR1-VR8, орієнтуючись на реальний фортепіано або синтезатор (Ви можете встановити відповідну програму на телефоні або планшеті) або власних слухань.

Настройка повинна починатися з резистора VR8. Він відповідає найвищому тону. Натисніть кнопку SW8 і обертайте резистор VR8 з тонким викруткою. Звук від динаміка повинен відповідати певній ноті другого октава, наприклад До. Наступна замітка повинна бути половиною тону нижче – C першого октава. Натисніть кнопку SW7 і обертайте резистор SW7, наступна замітка нижче тону, і так далі з кожної кнопки. Після настроювання всіх восьми нот, ви отримаєте повну октаву.

Тепер ви можете насолоджуватися роботою і спробувати грати кілька простих мелодій!

Додаток: Фотогалерея процесу офорту дошки

1,1 км Прозора дошка з отворами.



2. Оплата з маркерним малюнком провідників.



3. У Сплатити в блістер з розчином хлориду безпосередньо після занурення. Температура розчину становить близько 45 градусів.



4. У Початок процесу травлення - краї дошки і дошки навколо отворів спочатку затирають (після 5 хвилин).

р.

5. Умань Продовження процесу - близько 10 хвилин. Не забудьте породити блистер для прискорення травлення.





6. Жнівень Обшивка практично закінчена, є невеликі ділянки з тонким шаром фольги. До 15 хвилин.

2 Р



7. Про нас Покриття. За 20 хвилин.

(Рівне)



8. У Зварена дошка перед видаленням слідів фломістеру

1709811р.

9. Навігація Фломмастерські доріжки знімаються, провідники ще не настоюються.



10. Диригенти протікають, після чого вони обслуговуються.



11. Диригенти обслуговуються, промивають флюси. Плата готова до монтажу та пайки компонентів.



12. Перегляд від паяльної сторони після установки компонентів.

р.



13.00 р. Пристрої зібрані. опублікований

P.S. І пам'ятаєте, просто змінивши наше споживання, ми змінюємо світ разом! Приєднуйтесь до нас на Facebook, VKontakte, Odnoklassniki

3250Р. 3700Р.



Джерело: geektimes.ru/company/masterkit/blog/264436/