Чем связать компоненты на макетной плате. Быстрая сборка схем. Печатные макетные платы

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.

Если в первой части статьи упор сделан на обзор макетных плат и описание их устройства, то сейчас рассмотрим некоторые полезные тонкости и ньюансы, которые нужно знать при работе с такими макетными платами.

Если в инструкции беспаечной макетной платы сказано, что диаметр провода, вставляемого в контакты 0,4 - 0,7 мм, то не следует пытаться вставлять выводы деталей, которые толще указанной величины. Это приведет к ослаблению и износу контактов. Если же возникает необходимость применения таких деталей, то лучше припаять к толстым выводам проволочки указанного диаметра, или просто обмотать. Естественно, проволочка должна быть без изоляции.

Беспаечные макетные платы продаются в двух комплектациях: с проводами - джамперами и без них. В первом варианте плата получается несколько дороже, но вовсе не беда, если удалось купить отдельно плату, - всегда можно что-нибудь приспособить.

Коммутационные провода, конечно, продаются отдельно, но если нет желания или возможности их купить, то вполне подойдет провод КСВВ 4*0,4, используемый для монтажа .

Такой провод содержит 4 изолированных жилы с диаметром как раз 0,4 мм. Изоляция с провода легко снимается бокорезами или ножом, а сами жилы не имеют лакового покрытия.

В случае необходимости макетирования сложного устройства его отдельные функционально завершенные части лучше собрать на отдельных макетных платах небольших размеров, после чего из полученных узлов собрать всю конструкцию.

Иногда случается, что одно устройство еще не собрано, а требуется почему-то срочно собрать другое, совсем новое. И вот тут начинается! Надо разобрать собранную, еще не отлаженную схему, которую потом, возможно, придется собирать еще раз. А ведь единственный невосполнимый ресурс это время, которое теряется на эти бессмысленные сборки - разборки. Поэтому лучше не скупиться, а приобрести несколько макетных плат, дело пойдет быстрее.

Не следует забывать о том, что макетные платы рассчитаны на слаботочную аппаратуру, - и . Поэтому ни в коем случае недопустимо подавать на них напряжение сети - 220 В. Это может привести к перегреву контактов и пробою изоляции, а что будет после этого всем, наверно, известно.

Но даже и в транзисторах и микросхемах может случиться короткое замыкание, что вызовет перегрев этих элементов, приведет к нагреву контактов и расплавлению пластмассового основания платы. Поэтому при первом включении схемы желательно померить потребляемый ток или хотя бы проконтролировать пальцем температуру всех элементов.

Общее правило, не только для макетных плат. Сначала устанавливаются компоненты не подверженные воздействию статического электричества: , и .

На макетной плате также кроме деталей устанавливаются соединительные провода. Соединительные провода лучше устанавливать пинцетом или маленькими плоскогубцами. Этими же инструментами проводить и демонтаж проводов.

Как и во всех подобных случаях проверить плату на правильность монтажа, на отсутствие коротких замыканий или неконтактов. Неиспользуемые выводы микросхем не оставлять «висеть в воздухе», а подключать либо к общему проводу либо к шине питания. Свободные входы приведут к появлению на выходах таких элементов просто напросто помех, которые будут распространяться по всей схеме и ее наладка станет намного проблематичней.

Наверное, здесь же придется отметить, что макетные платы имеют большую емкость монтажа за счет длинных соединительных проводов, а также множества контактов. Поэтому слишком высокочастотные схемы на таких платах работать будут плохо, а может, не будут совсем.

Чтобы избежать влияния длинных проводников желательно выводы питания микросхем шунтировать керамическими конденсаторами небольшой емкости, как это делается на печатных платах.

Проверяя правильность монтажа, можно воспользоваться «дубовыми» микросхемами ТТЛ, которые практически не чувствительны к статике. Можно, конечно, обойтись и без них, но не очень удобно просовывать щупы мультиметра в отверстия на плате, удобнее касаться ножек микросхем. После завершения проверки и устранения неточностей «учебные» микросхемы следует заменить настоящими.

При использовании микросхем структуры КМОП для защиты от статики очень желательно применение антистатических заземляющих браслетов. Если таких в наличии нет, то можно рекомендовать использование проволочной мочалки для мытья сковородок. Такая мочалка имеет форму кольца, куда можно просунуть руку. С помощью гибкого провода через резистор сопротивлением не более 1МОм подключиться к заземлению.

После проверки схемы можно вставить в плату упомянутые микросхемы КМОП. При настройке схемы, замене деталей, либо внесении изменений защитный антистатический браслет лучше не снимать.

Породившая холивар в комментариях. Многие сторонники Ардуины, по их словам, хотят просто чего-то собрать типа мигающих светодиодов с целью разнообразить свой досуг и поиграться. При этом они не хотят возиться с травлением плат и пайкой. Как одну из альтернатив товарищ упомянул конструктор «Знаток», но его возможности ограничены набором деталей, входящих в комплект, да и конструктор все же детский. Я же хочу предложить другую альтернативу - так называемый Breadboard, макетная плата для монтажа без использования пайки.
Осторожно, много фоток.

Что это такое и с чем его едят

Основное назначение такой платы - конструирование и отладка прототипов различных устройств. Состоит данное устройство из отверстий-гнезд с шагом 2,54мм (0,1 дюйма), именно с таким (либо кратным ему) шагом располагаются выводы на большинстве современных радиодеталей (SMD-не в счет). Макетные платы бывают различных размеров, но в большинстве случаев они состоят из вот таких одинаковых блоков:

Схема электрических соединений гнезд изображена на правом рисунке: пять отверстий с каждой стороны, в каждом из рядов(в данном случае 30) электрически соединены между собой. Слева и справа находится по две линии питания: здесь все отверстия в столбце соединены между собой. Прорезь по средине предназначена для установки и удобного извлечения микросхем в DIP-корпусах. Для сборки схемы в отверстия вставляются радиодетали и перемычки, так как мне плата досталась без заводских перемычек - я их делал из металлических канцелярских скрепок, а маленькие(для соединения соседних гнезд) из скоб для степлера.
Может показаться, что чем больше плата - тем больше её функциональность, это не совсем так. Весьма малый шанс что кто-то (особенно из начинающих) будет собирать устройство, которое займет все сегменты платы, вот несколько устройств одновременно - это да. Например здесь я собрал электронное зажигание на микроконтроллере, мультивибратор на транзисторах и генератор частоты для LC-метра:

Ну и что можно с этим сделать?

Чтобы оправдать название статьи, я приведу несколько устройств. Описание того, что и куда нужно вставлять будет на изображениях.

Неободимые детали

Для того, чтобы собрать одну из описанных ниже схем понадобится сама макетная плата типа Breadboard и набор перемычек. Кроме того желательно иметь подходящий источник питания, в простейшем случае - батарейка(-ки), для удобства её(их) подключения рекомендуется использовать специальный контейнер. Можно использовать и блок питания, но в этом случае нужно быть осторожным и постараться ничего не сжечь, так как БП стоит гораздо дороже батареек. Остальные детали будут приведены в описании самой схемы.

Подключение светодиода

Одна из простейших конструкций. На принципиальных схемах изображается так:

Из деталей понадобятся: маломощный светодиод, любой резистор на 300Ом-1кОм и источник питания на 4,5-5В. В моем случае резистор мощный советский(первый попавшийся под руку) на 430Ом (о чем свидетельствует надпись К43 на самом резисторе), а в качестве источника питания - 3 пальчиковых (типа АА) батарейки в контейнере: итого 1,5В*3 = 4,5В.
На плате это выглядит вот так:

Батарейки подключены к красной(+) и черной(-) клеммам от которых тянутся перемычки к линиям питания. Затем от минусовой линии к гнездам №18 подключен резистор, с другой стороны к этим же гнездам катодом(короткой ножкой) подключен светодиод. Анод светодиода подключен к плюсовой линии. Вдаваться в принцип действия схемы и объяснять закон Ома я не буду - если хочется просто поиграться, то это и не нужно, а если все же интересно, то можно и у .

Линейный стабилизатор напряжения

Может это и достаточно резкий переход - от светодиода к микросхемам, но в плане реализации я не вижу никаких сложностей.
Итак, существует такая микросхемка LM7805 (или просто 7805), ей на вход подается любое напряжение от 7,5В до 25В, а на выходе получаем 5В. Есть и другие, например, микросхема 7812 - 12В. Вот такая у неё схема включения:

Конденсаторы используются для стабилизации напряжения и при желании их можно не ставить. Вот так это выглядит в жизни:

И крупным планом:

Нумерация выводов микросхемы идет слева направо, если смотреть на нее со стороны маркировки. На фото нумерация выводов микросхемы совпадает с нумерацией разъемов брэдборда. Красная клемма(+) подключена к 1-й ноге микросхемы - вход. Черная клемма(-) напрямую подключена к минусовой линии питания. Средняя ножка микросхемы(Общий, GND) также подключается к минусовой линии, а 3-я ножка (Выход) к плюсовой линии. Теперь, если подать на клеммы напряжение 12В, на линиях питания должно быть 5В. Если нету источника питания на 12В, можно взять 9В батарейку типа «Крона» и подключить её через специальный разъем, изображенный на фотографии выше. Я использовал блок питания на 12В:

Вне зависимости от значения входного напряжения, если оно лежит в указанных выше пределах - выходное напряжение будет 5В:

В завершение, добавим конденсаторы, чтобы все было по правилам:

Генератор импульсов на логических элементах

А теперь пример использования уже другой микросхемы, при чем не в самом стандартном её применении. Используется микросхема 74HC00 или 74HCТ00, в зависимости от фирмы-производителя перед названием и после него могут стоять различные буквы. Отечественный аналог - К155ЛА3. Внутри этой микросхемы 4 логических элемента «И-НЕ» (англ. «NAND»), у каждого из элементов по два входа, замкнув их между собой получим элемент «НЕ». Но в данном случае логические элементы будут использоваться в «аналоговом режиме». Схема генератора такая:

Элементы DA1.1 и DA1.2 генерируют сигнал, а DA1.3 и DA1.4 - формируют четкие прямоугольники. Частота генератора определяется номиналами конденсатора и резистора и вычисляется по формуле: f=1/(2RC). К выходу генератора подключаем любой динамик. Если взять резистор на 5,6кОм и конденсатор на 33нФ получим примерно 2,7кГц - эдакий пищащий звук. Вот так это выглядит:

На верхние по фотографии линии питания подключено 5В с собранного ранее стабилизатора напряжения. Для удобства сборки приведу словесное описание соединений. Левая половинка сегмента(нижняя на фото):
Конденсатор установлен в гнезда №1 и №6;
Резистор - №1 и №5;

№1 и №2;
№3 и №4;
№4 и №5;

№2 и №3;
№3 и №7;
№5 и №6;
№1 и «плюс» питания;
№4 и «плюс» динамика;
Кроме того:

микросхема устанавливается так, как на фото - первая ножка в первый разъем левой половинки. Первую ножку микросхемы можно определить по так называемому ключу - кружочку(как на фото) либо полукруглому вырезу в торце. Остальные ноги ИМС в DIP-корпусах нумеруются против часовой стрелки.
Если все собрано правильно - при подаче питания динамик должен запищать. Изменяя номиналы резистора и конденсатора можно проследить за изменениями частоты, но при сильно большом сопротивлении и/или слишком малой емкости схема работать не будет.
Теперь изменим номинал резистора на 180кОм, а конденсатор на 1мкФ - получим клацающе-тикающий звук. Заменим динамик на светодиод подключив анод (длинная ножка) к 4 разъему правой половики, а катод через резистор 300Ом-1кОм к минусу питания, получим мигающий светодиод, который выглядит вот так:

А теперь добавим еще один такой же генератор так, чтобы получилась такая схема:

Генератор на DA1 генерит низкочастотный сигнал ~3Гц, DA2.1 - DA2.3 - высокочастотный ~2,7кГц, DA2.4 - модулятор , который их смешивает. Вот такая должна получится конструкция:

Описание подключений:
Левая половинка сегмента(нижняя на фото):
Конденсатор С1 установлен в гнезда №1 и №6;
Конденсатор С2 - №11 и №16;
Резистор R1 - №1 и №5;
Резистор R2 - №11 и №15;
Перемычки установлены между следующими гнездами:
№1 и №2;
№3 и №4;
№4 и №5;
№11 и №12;
№13 и №14;
№14 и №15;
№7 и минусовой линией питания.
№17 и минусовой линией питания.
Правая половинка сегмента(верхняя на фото):
перемычки установлены между следующими гнездами:
№2 и №3;
№3 и №7;
№5 и №6;
№4 и №15;
№12 и №13;
№12(13) и №17;
№1 и «плюс» питания;
№11 и «плюс» питания;
№14 и «плюс» динамика;
Кроме того:
перемычки между разъемами №6 левой и правой половинок;
перемычки между разъемами №16 левой и правой половинок;
- между левой и правой «минусовыми» линиями;
- между минусом питания и "-" динамика;
микросхема DA1 устанавливается так же, как и в предыдущем случае - первая ножка в первый разъем левой половинки. Вторая микросхема - первой ножкой в разъем №11.
Если все сделать правильно, то при подаче питания динамик начнет издавать по три пика каждую секунду. Если в те же разъемы(параллельно) подключить светодиод, соблюдая полярность, получится такой девайс, напоминающий по звукам крутые электронные штуковины из не менее крутых боевиков:

Мультивибратор на транзисторах

Данная схемка - скорее дань традициям так как в былые времена почти каждый начинающий радиолюбитель собирал подобную.

Для того, чтобы собрать подобную понадобятся 2 транзистора BC547, 2 резистора на 1,2кОм, 2 резистора на 310Ом, 2 электролитических конденсатора на 22мкФ и два светодиода. Емкости и сопротивления необязательно соблюдать точно, но желательно чтобы в схеме было по два одинаковых номинала.
На плате устройство выглядит следующим образом:

Цоколевка транзистора следующая:

B(Б)-база, C(К)-коллектор, E(Э)-эмиттер.
У конденсаторов минусовый выход подписан на корпусе (в советских конденсаторах подписывался "+").
Описание подключений
Вся схема собрана на одной (левой) половинке сегмента.
Резистор R1 - №11 и "+";
резистор R2 - №19 и "+";
резистор R3 - №9 и №3;
резистор R4 - №21 и №25;
транзистор Т2 - эмиттер -№7, база - №8, коллектор - №9;
транзистор Т1 - эмиттер -№23, база - №22, коллектор - №21;
конденсатор С1 - минус - №11, плюс - №9;
конденсатор С2 - минус - №19, плюс - №21;
светодиод LED1 - катод-№3, анод-"+";
светодиод LED1 - катод-№25, анод-"+";
перемычки:
№8 - №19;
№11 - №22;
№7 - "-";
№23 - "-";
При подаче напряжения 4,5-12В на линии питания должно получится примерно такое:

В заключение

В первую очередь статья ориентирована на тех, кто хочет «поиграться», поэтому я не приводил описаний принципов работы схем, физических законов и пр. Если кто задастся вопросом «а почему же оно мигает?» - в интернете можно найти кучи объяснений с анимациями и прочими красивостями. Кто-то может сказать что брэдборд не подходит для составления сложных схем, но а как насчет этого:

а бывают и еще более страшные конструкции. По поводу возможного плохого контакта - при использовании деталей с нормальными ножками вероятность плохого контакта очень мала, у меня такое случалось всего пару раз. Вообще подобные платы уже всплывали здесь несколько раз, но как часть устройства построенного на Ардуино. Честно говоря, я не понимаю конструкции типа этой:

Зачем вообще нужно Ардуино, если можно взять программатор, прошить им контроллер в DIP-корпусе и установить его в плату, получив более дешевое, компактное и портативное устройство.
Да, на breadboard нельзя собрать некоторые аналоговые схемы чувствительные к сопротивлению и топологии проводников, но они попадаются не так уж часто, тем более среди новичков. А вот для цифровых схем здесь почти нет никаких ограничений.

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 🙂

Для надёжной сборки устройств создаются индивидуальные печатные платы. Если делать их самостоятельно, это займёт много времени и заставит повозиться с химикатами и паяльником. Индивидуальные платы с промышленным монтажом на заказ крайне дороги при малом тираже.

Для быстрой сборки электрических схем без пайки и без проблем существует макетная плата . Её же называют макетной доской, макеткой или breadboard ’ом.

Принцип работы

Под слоем пластика скрываются медные пластины-рельсы, выложенные по незамысловатому принципу:

Пример использования

Одну и ту же схему на макетной доске можно собрать множеством способов. Пример одной из конфигураций разберём для такой схемы:

На макетной доске её физическое воплощение может быть сделано таким способом:

На что стоит обратить внимание:

Цвета проводов, конечно же, значения не имеют. Однако хорошим тоном является использование красных проводов для линии питания и чёрных или синих для линии земли

Мы подключили источник питания к длинным боковым рельсам. Это позволяет не тянуть к нему самому большое количество проводов с разных участков схемы, а задача по его замене или перемещению сильно упрощается

Положение всей схемы на макетной доске не так важно. Важно взаимное положение компонентов друг относительно друга