Для конструирования и отладки прототипов самых различных устройств на ардуино используются макетные платы (другое название – беспаечные монтажные платы и breadboard). Они бывают нескольких разновидностей и отличаются по размерам и некоторым другим конструктивным особенностям. Макетные платы breadboard могут помочь как начинающим инженерам для создания простых схем, так и при макетировании сложных устройств. Что такое макетная плата и как пользоваться этим приспособлением расскажет данная статья.
Редко какой реальный проект Arduino содержит менее 5-10 элементов, соединенных между собой. Даже в простой хорошо всем известной схеме маячка применяются 2 элемента, светодиод и резистор, которые надо как-то соединять друг с другом. И тут как раз и встает вопрос о том, каким способом это сделать.
На сегодняшний момент существуют следующие основные способы монтажа, которыми используются в электронике и робототехнике на этапе создания прототипов:
- Пайка. Для этого применяют специальные платы с отверстиями, в которые вставляются детали и соединяются друг с другом пайкой (с использованием паяльника) и перемычками.
- Накрутка. По данной технологии контактные соединения устройств объединяются с макетной платой при помощи обмотки чистого провода к штыревому контакту.
Самым современным вариантом для создания прототипов является беспаечная макетная плата, которая обладает несомненными преимуществами:
- Возможность проводить отладочные работы большое количество раз изменяя модификацию схем и способы подключения устройств;
- Возможность соединения нескольких плат в одну большую, что позволяет работать с более сложными и большими проектами;
- Простота и быстрота создания прототипов;
- Долговечность и надежность.
Английский вариант названия беспаечной макетной платы – breadboard.
Схема макетной платы
Чтобы знать, как пользоваться макетной платой, следует понять принцип ее устройства.
Макетная плата для монтажа без пайки имеет пластиковое основание с множеством отверстий (стандартное расстояние между ними составляет 2,54 мм). Внутри конструкции расположены ряды металлических пластин. На каждой пластине имеются клипсы, которые спрятаны в пластиковой части установки.
Включение проводов выполняется именно в эти клипсы. При подключении проводника к одному из отдельных отверстий, контакт одновременно подключается и ко всем остальным контактам отдельного ряда.
Стоит обратить внимание, что одна рельса содержит 5 клипс. Это общий стандарт для всех беспаечных плат. То есть, к каждому рельсу можно подсоединить до пяти элементов, и они будут соединены между собой.
Следует отметить, что хотя в каждом ряду расположены десять отверстий, они все-таки разделены на две изолированные части, по пять в каждой. Между ними расположен рельс без пинов. Такая конструкция необходима для изоляции пластин друг от друга, и позволяет просто подключать микросхемы, выполненные в DIP-корпусах.
Некоторые макетные платы включают также по две линии питания с каждой из сторон. Обычно «красная линия» используется для подачи «+» напряжения, «синяя» – для «-». За счет наличия двух шин питания на плату могут подаваться два различных уровня напряжения.
Для упрощения ориентации на макетную плату также нанесены цифровые и буквенные обозначения, которыми можно руководствоваться, создавая, например, инструкцию для подключения.
Основные виды макетных плат
Макетные платы различаются по количеству выводов, расположенных на панели, числом шин и конфигурацией. Бывают и макетные платы, в которых контактные соединения выполняются посредством пайки, однако работать с ними сложнее, чем с беспаечными устройствами.
В зависимости от характеристик наиболее распространены такие виды:
- Для сборки больших микросхем в основном используются беспаечные платы на 830 или 400 отверстий. Для соединения нескольких компонентов и подвода проводов к необходимым точкам – на 8, 10, 16 отверстий;
- С наличием пазов для сцепления плат, которые позволяют реализовывать достаточно большие проекты;
- С наличием самоклейки на основании для надежного закрепления на устройстве;
- С нанесенными на плату обозначениями для подключения устройств.
В зависимости о стоимости и производителя в комплектацию могут входить и дополнительные аксессуары – провода-джамперы, разнообразные разъемы. Но главным критерием качества всегда остается количество контактных разъемов и их технические характеристики.
Как пользоваться макетной платой
Пользоваться макетной платой достаточно просто. При создании схемы в отверстия на пластиковом корпусе вставляются необходимые элементы – конденсаторы, резисторы, различные индикаторы, светодиоды и т.д. Ширина разъемов позволяет подключать к контактам проводники с сечением от 0,4 до 0,7 мм.
Простейшим примером создания прототипа схемы с использованием макетной платы может стать такой вариант реализации:
Для ее сборки необходимо взять:
- Макетную плату (breadboard);
- провода для соединения;
- 1 светодиод;
- тактовую кнопку;
- резистор с номинальным сопротивлением 330 Ом;
- батарейку типа «Крона» на 9В.
Плюс батарейки подключается к плюсовой шине, а минус к отрицательной. Если схема собрана правильно, то при нажатии на кнопку будет обеспечиваться загорание светодиода.
Внимание! Беспаечные макетные платы абсолютно недопустимо использовать с напряжением 220В!
Макетные платы breadboard оптимальны для создания практически любых цифровых схем и не предназначены для сборки аналоговых схем, с высокой чувствительностью к величине сопротивления. В своей практике их часто используют как новички, познающие основы схемотехники, так и опытные профессионалы ввиду простоты монтажа и высокого качества соединения рабочих контактов.
В этом видео уроке рассказывается о том, что такое беспаечные макетные платы и для чего они используются. Это необходимый инструмент не только для новичков но и для опытных пользователей платформы Ардуино.
Купить макетные платы
Купить беспаечные макетные платы можно в магазине радиодеталей, на радиорынке или интернет магазине. Но самый выгодный вариант это конечно Алиекспрес. Там есть огромный выбор макетных плат,
а так же не высокие цены. Но нужно быть внимательным и покупать только у надежных продавцов. Ниже приведены ссылки на алиекспрес:
Макетная плата (BreadBord)
Беспаечные макетные платы очень удобны в обучении Arduino и прототипировании своих проектов. Благодаря этим платам можно собирать достаточно сложные схемы и при этом даже не брать в руки паяльник. Вы просто вставляете элементы схемы в отверстия макетной платы и все работает. Простые проекты можно сделать даже без использования проводов. Это сильно ускоряет процесс обучения или создания прототипа вашего устройства.
Вы можете собрать один проект, потом разобрать и собрать уже другой. Вам не нужны для этого паяльник и расходные материалы. Так же перед изготовлением полноценного устройства, лучше собрать его макет на беспаечной макетной плате. Это может выявить недочеты в схеме. Так же поможет написать прошивку, так как мы можете использовать светодиоды для отладки. Только после того как вы соберете прототип, напишите прошивку и убедитесь, что все работает так как вы и задумывали, можете собирать конечный вариант вашего устройства.
Как пользоваться макетной платой
Очень просто! Главное запомнить как соединены отверстия макетки. Там все просто и понятно. По краям идут горизонтальные линии питания, обычно они помечены синим и красным цветами для удобства. А посередине идет множество вертикально соединенных линий по 5 точек. На изображении ниже видно распиновку макетной платы.
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:
.JPG)
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:
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.
