Сегодня я хочу рассказать Вам об одном инструменте, который входит в обязательный набор любого радиохламера. Речь пойдёт о макетной плате. Да не о простой, а о беспаечной. По буржуйски такие платы называются solderless breadboard.
Итак, что такое беспаечная макетная плата и зачем она нужна? Всё просто — это плата, позволяющая быстро и без пайки собрать, протестировать и отладить какую-либо схему, изготовить и проверить работоспособность прототипа какого-либо устройства.
Как она устроена я покажу на примере своей макетки. Макетка у меня WBU-202, такая как на рисунке выше. Почему именно она? Да просто это был самый дешёвый вариант, суть не в этом, они все сделаны по одному принципу, хотя могут иметь разные размеры, форму и количество контактов. Давайте лучше рассмотрим её более подробно. Фрагмент моей макетки показан на рисунке внизу.
Макетка состоит из пластикового каркаса, в который встроены группы соединённых между собой металлических контактов. Если расположить макетную плату широкой стороной к себе, то можно визуально разделить её на 4 горизонтальных части.
В верхней части расположены 2 строки контактов, очерченные на корпусе красной и синей полосами и подписанные символами «+» и «-« (на на рисунке они обозначены как «плюсовая шина 1» и «минусовая шина 1»). Все контакты в каждой из этих двух строк соединены между собой. Точно такие же две строки, с точно такой же маркировкой на корпусе, расположены в нижней части платы (на рисунке они обозначены как «плюсовая шина 2» и «минусовая шина 2»). Эти 4 строки предназначены для подключения питания и все вместе содержат 200 контактов. Они позволяют организовать одну или две шины питания и развести это питание вдоль всей платы.
Сверху и снизу от центральной канавки, вдоль всей платы тянутся ещё по 5 строк контактов, подписанных буквами a, b, c, d, e, f, g, h, i, j. В этих областях контакты соединены не по строкам, а по столбцам, то есть по 5 штук. Для того, чтобы на плате было легче ориентироваться, каждый пятый столбец также подписан (1, 5, 10, 15, …, 60). Эти две области контактов предназначены для моделирования схем и всего в них содержится 630 контактов. Расстояние между контактами в каждой области равно 2,54 мм.
Сама центральная канавка тоже сделана не случайно. Её ширина выбрана такой, чтобы над ней можно было устанавливать микросхемы в DIP-корпусах и другие элементы, имеющие ширину между ножками, кратную 2,54 мм (кнопки, пьезоизлучатели, сегментные индикаторы).
Кроме всего прочего, можно увидеть, что плата содержит по бокам выступы и впадины, а на нижнюю сторону платы нанесён двусторонний скотч. Всё это позволяет собрать на твёрдом основании большую макетную плату из нескольких маленьких. Выступы и впадины в данном случае позволяют точно позиционировать маленькие куски, из которых собирается большая плата, а двусторонний скотч позволяет надёжно прикрепить их к основанию.
В процессе моделирования какой-либо схемы, контакты на макетной плате соединяются между собой перемычками. Перемычки можно купить или изготовить самому. Для изготовления подойдёт жёсткий, не покрытый лаком провод диаметром 0,4-0,7 мм (например КСВВ 4×0,4 от охранно-пожарной сигнализации, «лапша» utp от Ethernet и другие). Ещё лучше взять гибкий провод и припаять на его концы штырьки от контактов PLS (их можно выпаять со старых плат), тогда перемычка получится жёсткой на концах и гибкой в середине.
Для питания собранных на беспаечной макетной плате схем существуют специальные модули, которые удобно монтируются прямо на макетку, и, как правило, имеют в своём составе следующие компоненты: один или несколько стандартных разъёмов для подключения питания (например, микро-USB, позволяющий питать макетку от компьютера или телефонных зарядок); преобразователи напряжения (как правило линейные), позволяющие получить из одного напряжения несколько; набор джамперов, позволяющий подключать имеющиеся напряжения к различным шинам питания или объединять эти шины в одну; индикатор питания. Я использую самодельный модуль питания
Справа показан пример сборки схемы на макетной плате. Это простейшая конструкция на микроконтроллере — мигание светодиодом от кнопки. Собрать её можно за 5 минут, а потом также быстро разобрать. Только представьте, насколько дольше вышла бы сборка этой схемы на традиционной макетке, не говоря уже об изготовлении платы для этого простейшего примера методом ЛУТ, что было бы ещё дольше, дороже и сложнее.
Ну и ложка дёгтя. Когда макетки использовать нельзя? Запомните этот список:
- Нельзя использовать макетные платы для моделирования сильноточных устройств (блоков питания, преобразователей напряжения …). По-крайней мере нельзя собирать на макетке саму сильноточную часть, поскольку контакты таких плат просто не рассчитаны на большие токи.
- Нельзя использовать макетные платы для моделирования высокочастотных устройств (радиомикрофонов, свч-генераторов …). По-крайней мере нельзя собирать на макетке саму высокочастотную часть, поскольку макетная плата не позволяет выполнить оптимальную разводку, обеспечить минимальную длину проводников, а значит не может обеспечить минимальные паразитные ёмкости и индуктивности в моделируемой схеме.
- Нельзя использовать макетные платы для моделирования прецизионных измерительных устройств. Причины здесь те же, что и выше, — паразитные ёмкости / индуктивности, плюс относительно высокое сопротивление контактов, что неизбежно будет вносить сильные искажения.