Блог

В предыдущей статье мы закончили освещать самые важные основы. Отныне, мы не будем останавливаться на описании самой пайки.

В этой статье мы постараемся вместе собрать простую схему. Также поговорим о пайке конкретных электронных компонентов.

Итак, речь здесь пойдет о пайке большого (очень большого) количества резисторов. У этой статьи две цели. Первая, что очевидно — практика сборки электронных устройств. Вторая, это практическое упражнение по параллельному и последовательному подключению компонентов.

Резисторы — кошмар для новичков

Название этой части статьи  может показаться пугающим, но не бойтесь. Фактически, цель этого упражнения — спаять простую схему, которая будет питать 5 светодиодов. В чем подвох? Основная цель сборки такой платы заключается в том, чтобы использовать как можно больше резисторов. Следовательно, данная схема и внешний вид могут вызывать беспокойство.

Как вы, наверное, помните из статей по электронике, резисторы можно подключать как последовательно, так и параллельно. Это позволяет подключать резисторы, например, с нетипичным сопротивлением.

 

Схема нашей платы будет выглядеть так:

 

Как было сказано ранее, у нас здесь огромное количество резисторов, точнее 27. Однако, чтобы немного облегчить работу, будем использовать только два значения: 1 кОм и 100R.

Теоретическая часть

В рамках обучения вы можете (для себя) посчитать сумму сопротивлений в каждой из веток. Это несложно, достаточно просмотреть все резисторы по очереди.

В дополнение к вышеупомянутым резисторам на плате также есть 5 светодиодов, разъем питания и DIP-переключатель, который можно использовать для включения других светодиодов.

На практике, плата для этой задачи уже выглядит не так ужасно:

Печатная плата вид снизу	Печатная плата вид сверху

Куда конкретно припаять резистор?

При таком количестве элементов (с разными значениями) будет сложно собрать плату только на основе принципиальной схемы. Также может пригодиться сборочная схема (изображение платы из программы, в которой она была спроектирована):

 

На приведенном выше рисунке показана плата (со стороны элементов), в то же время, отсутствие покрытия позволяет видеть как распределены дорожки. Так будет легче разместить каждый элемент.

Последовательность сборки элементов на схеме

Существует несколько вариантов, согласно которым следует паять компоненты:

1. Начинаем с маленьких элементов, заканчиваем большими,
2. Паяем элементы в соответствии с последовательными функциональными блоками.

Первый способ, то есть начинать с маленьких элементов, защищая себя от ситуаций, в которых после впайки больших деталей, в небольшую печатную плату, будет проблематично разместить рядом с ними деталь поменьше. Например, подключение и впайка небольшого конденсатора будет затруднена, если вокруг припаяны относительно высокие светодиоды.

Второй способ особенно хорошо работает с платой большего размера. Более сложные схемы состоят из понятных модулей, например, блока питания, микроконтроллера и т.д. Тогда стоит их паять так, чтобы сразу проверить работу отдельных модулей.

Перед тем, как припаять дорогой микроконтроллер, стоит активировать стабилизатор напряжения и припаять конденсаторы. Если вы ошиблись при установке силового модуля, то перед пайкой микроконтроллера мы не сможем его повредить.

В случае с рассматриваемой платы, можно было бы припаять больше светодиодов с резисторами. Однако макет настолько прост, что это не имеет особого смысла.

Список позиций

Резисторов довольно много, и было бы пустой тратой времени искать каждый на схеме (проверять значения). Здесь будет полезна спецификация (ведомость материалов), то есть список элементов, созданный в программе, в которой была разработана плата (или, в худшем случае, она была сделана вручную).

Для платы из этой статьи, фрагмент о резисторах выглядит так:

Первые два столбца для нас являются самыми важными. В этих столбцах вы найдете маркировку резистора указанную на плате, например, R1 и информацию о его номинале.

Монтаж схемы: резисторы

Вначале мы начнем с резисторов. Для комфортной и быстрой работы предлагаем начать с пайки всех резисторов 100R. Для этого мы проверяем эти элементы в спецификации и начинаем с R1 и R2.

 

Там, где на описательном слое находится кружок побольше, поставьте прямую ножку, а в другой — согнутую. Пришло время перевернуть плату. Для лучшей читаемости в приведенном ниже примере показана пайка только с одним резистором.

Прямые ножки резистора	Согнутые ножки резистора

Чтобы элемент не выпал при пайке, стоит отогнуть ножки.

Однако стоит помнить, что лучше всегда изгибать их в том направлении, где контактная площадка встречается с дорожкой.

Теперь пора паять. Этот процесс лучше всего иллюстрируется на анимации, представленной в предыдущей статье. Нагреваем элемент и площадку, затем добавляем олово. Стараемся, чтобы полученное соединение было гладким и тонким.

 

Чтобы не повредить дорожку при извлечении паяльника, жало можно аккуратно подвигать вверх и вниз по ножке элемента. Тогда остатки жести останутся на выводе элемента.

Наконец, срежьте торчащие остатки ножки резистора бокорезами. Результатом такой операции должно быть соединение, показанное на фото ниже:

 

Как видно на фото выше, в месте срезания лишней ножки (над припоем) мы оставляем кусок ножки.

Также стоит рассмотреть второй вариант пайки, который предполагает, что мы сначала отрезаем шток (левый угол на фото выше), а затем паяем.

Выполняя следующий шаг, мы приходим к тому моменту, когда все резисторы на 100R уже стоят на своих местах:

 

Аналогично поступаем с резисторами 1К. После нескольких минут работы мы подошли к тому моменту, когда наш лес из резисторов готов:

 

Монтаж схемы: DIP-переключатель

Пришло время использовать DIP-переключатель, который на самом деле представляет собой пять переключателей в одном корпусе. Этот элемент следует припаять перед светодиодами, т.к. он ниже по габаритам.

Dip-переключатель впаян в плату	Dip-переключатель (вид снизу)

Слишком долгий нагрев может привести к повреждению пластиковых элементов переключателя!

Работа DIP-переключателя интуитивно понятна, но для формальности объясняем. Снизу 5 пар штифтов. Каждый белый ползунок отвечает за одну (параллельную) пару. В выключенном состоянии эти выводы разомкнуты, а в положении включения — замкнуты.

Выводы (ножки) этого элемента настолько короткие, что их не нужно отрезать.

Монтаж схемы: светодиоды (LED)

Пришло время припаять 5 светодиодов. Вы можете выбрать цвет по своему вкусу. Мы выбрали все зеленые (таким образом мы смогли сравнить их яркость в конце статьи). Что касается светодиодов, необходимо обращать внимание на их полярность. Их нельзя паять случайным образом.

На плате видно, что все места для светодиодов имеют отступ. Более того, вставляя светодиод в плату, мы, вероятно, почувствуем сопротивление. Это связано с небольшим утолщением на ножках — видно на фото ниже:

 

Не беспокойтесь об этом, просто нажмите на светодиод немного сильнее. Чтобы зеленый кожух касался платы. Конечно, все в меру, чтобы не порвать лиды. Мы пропускаем данный этап пайки всех светодиодов, так как он ничем не отличается от пайки других элементов.

Сборка схемы: разъем питания

Наконец, самый высокий элемент — разъем питания типа ARK, т.е. с винтовыми зажимами для проводов. Стоит отметить, что этот элемент имеет относительно толстые выводы, поэтому перед нанесением олова, его следует хорошенько прогреть.

Правильное соединение должно быть таким:

 

Выводы (ножки) этого элемента значительно выступают из основания. Однако отрезать такие толстые ножки бывает очень сложно. Тут решение ваше — мы их не срезали.

Проверка ошибок перед включением

Когда вся схема спаяна, и она выглядит также как на картинке ниже, стоит потратить несколько минут, на проверку правильности сборки. Делаем это перед подключением питания.

 

Что стоит проверить?

1. Все ли компоненты припаяны?
2. Припой выглядит красивым и сияющим?
3. Все ножки (выводы) отрезаны?
4. Нет ли короткого замыкания? Осмотрите внимательно визуально всю схему, но лучше всего использовать мультиметр.

Запуск схемы

Для запуска схемы, поместите батарейки в слот (4xAA) и установите встроенный переключатель в положение ВЫКЛ. Затем с помощью отвертки нужно надежно закрепить концы проводов в разъеме.

Обязательно обратите внимание на правильную полярность (красный провод в месте, отмеченном знаком «+»).

Теперь переместите все двухпозиционные переключатели к краю платы. Если все в порядке, вы можете сделать еще один шаг и включить питание в батарейном слоте. Если ничего не происходит — это очень хороший симптом!

 

Да, кстати, почему один светодиод горит тускло? Достаточно вернуться к принципиальной схеме и проверить, как он запитан. Сопротивление в этой части довольно высокое. Однако так должно было быть, это была симуляция неправильной сборки. В следующих статьях мы вернемся к этому примеру и заменим резисторы, и светодиод засветится ярче.

Проверка на наличие ошибок после включения

Некоторые ошибки могут быть не видны до включения питания. Если светодиод не реагирует на перемещение соответствующего переключателя, стоит проверить, не припаян ли он наоборот. Далее необходимо проверить сам переключатель, и только в самом конце остается проверить номинал резисторов и правильность их сборки (таких элементов больше — проверка будет довольно трудоемкой).

Исправление ошибки: плетенка для снятия припоя

В предыдущей статье мы говорили о всасывающем устройстве для олова. Этот инструмент может спасти нас от более чем одной ошибки. Устройство отлично работает в ситуациях, когда избыток олова очень велик. Но полностью избавиться от олова оно не поможет.

Здесь пригодится плетенка для снятия припоя. Итак, плетенка, состоит из медных волокон. Фактически можно сказать, что это медный провод без изоляции. Преимущество плетенки — это плотное переплетение, которое улучшает собирающие свойства олова. Такая форма еще и удобнее, ведь все олово, просто наматывается на нее.

 

Как работает плетенка?

Как видите, это нетипичная механическая операция, здесь нет поршня и кнопки спуска — как это было с всасывающим устройством. Медная «нитка» быстро нагревается, а из-за большого количества волокон очень легко впитывает олово.

Чтобы снять олово с платы, достаточно положить на выбранное место кусок плетенки и нагреть все это кончиком жала паяльника. После расплавления, олово очень охотно переместится с платы на плетенку.

Таким образом, плата остается в практически идеальном состоянии.

Вышеупомянутая операция предполагает, что олово переносится на плетенку с использованием свойств расплавленного олова. Как вы, наверное, помните из предыдущих статей, нагретое олово быстро теряет свои свойства. Во время пайки, флюс вытекает из олова, помогая процессу спаивания, а затем испаряется или затвердевает на плате, как показано на фото ниже.

 

Если такое «использованное» олово разогреть без флюса, то ничего не выйдет. Следовательно, перед первым использованием плетенки стоит познакомиться с флюсом.

Исправление ошибки — флюс

Это вещество, которое химически очищает соединяемые металлы, что облегчает пайку. Основная задача флюса — удалить оксиды и примеси и облегчить плавление олова.

 

Бутылка вроде бы маленькая. Но ее должно хватить надолго. Флюс следует использовать в небольших количествах (1-2 капли). Применение очень простое, достаточно приложить жало паяльника к месту повторной пайки элемента.

Большее количество не повредит, но флюс оставляет липкие следы , которые в дальнейшем лучше всего аккуратно стереть изопропанолом.

Когда использовать плетенку, а когда всасывающее устройство?

Здесь может возникнуть вопрос: когда использовать всасывающее устройство, а когда плетенку? Это вопрос практики. Мы настоятельно рекомендуем вам использовать оба метода одновременно.

Отпаять любой элемент с большим количеством олова удобнее всего с помощью отсасывающего устройства. Он удалит излишки олова. Позже, благодаря плетенке, удастся тщательно очистить паяльную плату.

Вывод

В этой статье мы полностью собрали и спаяли свою первую схему. Данное практическое занятие  было не слишком сложное, но в нем было все, что есть в других устройствах (электронные компоненты, разъем питания, переключатели). Дополнительно мы проверили работу плетенки. Отныне исправление ошибок при пайке не будет чем-то непостижимым.

В следующих статьях мы сосредоточимся на сборке большего количества схем, благодаря чему мы узнаем правила обращения с другими электронными деталями.

С Уважением, МониторБанк