Записки программиста

В прошлом посте я делился своими скромными успехами в электронике, которые на тот момент ограничивались сборкой электронных схем на макетной плате без какой-либо пайки. Теперь же я буду хвастаться тем, как осилил делать что-то паяльником. Как, пожалуй, и в любом деле, при наличии правильной методички, коей, напомню, в моем случае является книга Чарльза Платта «Электроника для начинающих», дело это оказалось не таким уж и сложным.

Перечислю инструменты, которые я использовал. Так как в стартер к книге они не входили, их пришлось дозаказывать:

• Паяльная станция ZD-99. Температуру можно регулировать от 150 до 450 градусов. В комплекте идет держатель для паяльника и губка для очистки жала. Губку смачиваете водой, хорошо выжимаете, кладете в специально отведенную ванночку, и прямо вытираете горячий паяльник в процессе пайки.
• Держатель печатной платы с лупой (a.k.a третья рука). Маст хэв, чтобы во время пайки ничего никуда не скользило. Польза от лупы пока что сомнительная.
• Бокорезы. Без них вы не откусите ножки припаянных элементов схемы. Кроме того, у меня неплохо получается снимать ими изоляцию с проводов.
• Пинцет. Потребность в нем возникает очень быстро. Без пинцета не обойтись, если вы хотите размещать элементы на плате достаточно плотно.

Дополнение: Паяльная станция ZD-99 вышла из строя спустя пару месяцев использования. Я заменил ее на станцию с феном ELEMENT 878D. Она исправно служит мне уже четвертый год. Вместо губки я стал использовать очиститель паяльных жал, который не нуждается в смачивании. Чтобы пайка получалась качественной, я всегда паяю с флюсом ЛТИ-120. Для снятия изоляции с проводов вместо бокорезов следует использовать специальный инструмент, стриппер. Для наших задач идеально подойдет стриппер на толщину провода от 20 до 30 AWG (0.25-0.80 мм).

Плюс к этому я купил припой ПОС 61 толщиной 0.8 мм с флюсом. Аналогичный припой включен в стартер, но мне показалось, что его там слишком мало. Как будет показано дальше, также вам могут понадобиться ножницы по металлу. У меня они нашлись дома. Чтобы припой не капал на стол, я поставил третью руку на обыкновенный блокнот. Вроде, это все, что касается инструментов.

Платт учит паять следующим образом. Берете два провода, спаиваете их крест-накрест. Если получилось, спаиваете два провода параллельно. Для изоляции используете термоусадочную трубку. Для нагрева термоусадочных трубок Платт советует купить промышленный фен. Однако я выяснил, что и обычный фен для волос вполне подходит. А если фена нет, трубку можно просто подержать над зажигалкой. Научившись паять провода, припаиваете провода блока питания к соединительным проводам, используемых на макетной плате. Больше не нужно соединять их «крокодилами». Удобно.

Касательно самой пайки. Просто соединяете в одной точке провода и жало паяльника. Несколько секунд греете провода (иначе к ним не прилипнет припой). Затем в ту же точку подносите припой. Вот и вся мудрость! Лично у меня все получилось с первого раза.

Важный момент об отводе тепла. Чтобы не перегреть элементы во время пайки, Платт советует одевать на ножки зажимы «крокодил». То есть, зажимы могут использоваться в качестве теплоотвода. Я пока как-то обхожусь без теплоотвода, но знать про такой прием полезно.

Итак, научившись работать с паяльником, мне захотелось спаять что-нибудь на плате, чтобы все было совсем как у взрослых. К сожалению, сделать мигающий светодиод при помощи программируемого однопереходного транзистора 2N6027, как описано у Платта, у меня не получилось. В книге приводится три немного различающиеся схемы. Я перепробовал их все. Пробовал менять сопротивление резисторов и емкость конденсаторов. Даже менять катод и анод местами на случай, если в моем однопереходном транзисторе они стоят не так, как у Платта. Так ничего и не заработало.

В итоге я пошел гуглить, как делаются мигающие светодиоды на обыкновенных биполярных NPN транзисторах. Оказывается, соответствующая схема называется мультивибратор и выглядит приблизительно так:

Исходник этой схемы для gschem можно скачать здесь. К сожалению, gschem не умеет рисовать соединения крест-накрест, поэтому в середине схемы я просто нарисовал две прямые линии. На картинке я на всякий случай подчеркнул, что в центре схемы соединения нет. Впрочем, это и так должно быть ясно по отсутствию жирной точки.

Напряжение в 5 вольт было выбрано, потому что мне хотелось, чтобы схема питалась от USB, а по USB-кабелю идут именно 5 вольт. Больше о USB-кабеле и проводах в нем можно прочитать здесь. Обратите внимание, что красный и черный провод обычно соответствуют плюсу и минусу соответственно, но вообще это не гарантируется. Вы можете использовать и 12 вольт, этим вы ничего не спалите. В целом, чем меньше напряжение в приведенной схеме, тем реже мигают светодиоды. Емкость конденсаторов в принципе может быть любой. Я пробовал использовать конденсаторы от 22 до 100 мкФ. Чем меньше емкость, тем чаще мигают светодиоды.

По приведенной схеме я спаял такое устройство:

Обратите внимание, что дорожки на плате находятся с обратной стороны. Таким образом, во время пайки компоненты схемы приходится располагать как бы вверх ногами по сравнению с тем, как они располагаются на макетной плате. Нужно быть очень внимательным, чтобы все ножки попали в нужные места. Особенно это касается светодиодов, конденсаторов и транзисторов.

Чтобы обрезать плату, я использовал упомянутые в начале заметки ножницы по металлу. Интересно, что с этой схемой у меня все получалось с первого раза без особых проблем. Ну разве что у одного транзистора сломал ножку, пришлось его заменить.

Дополнение: Выше был описан так называемый выводной или сквозной монтаж (Through-Hole Technology, THT). Поверхностный монтаж (SMT, Surface-Mount Technology) отличается главным образом размером компонентов. Компоненты для поверхностного монтажа я паяю так. Залуживаю место пайки, затем подношу компонент и, придерживая пинцетом, припаиваю. Тут удобно использовать изогнутый пинцет. Но некоторые люди для поверхностного монтажа используют паяльную пасту и паяльный фен. Неплохая паяльная паста называется Mechanic XG-Z40. Для ее нанесения требуется специальный пистолет. Его также можно найти по запросу «10ml manual syringe gun». Компоненты для поверхностного монтажа называются SMD, Surface-Mount Device. Они бывают разных размеров, из которых дома вы скорее всего будете использовать 1206, 0805 или 0603 — вряд ли мельче. SMT интересен тем, что позволяет разместить намного больше компонентов на той же площади, не требует наличия отверстий и потому позволяет использовать плату с обеих сторон.

Метки: Электроника.