1.3. Подбор радиокомпонентов

Список радиокомпонентов (спецификация), имеющийся в каждой принципиальной схеме, позволяет радиолюбителю подобрать все необходимые элементы для сборки выбранного устройства. Номиналы, данные по каждой радиодетали в спецификации, нужны для правильного их подбора. Можно также использовать радиодетали из старых, ранее собранных радиолюбителем устройств. При выборе радиодеталей радио­любитель должен строго придерживаться данной специфи­кации. Большинство описываемых в данной книге устройств максимально упрощено, поэтому они не могут работать без какого-либо компонента.

1.4. Изготовление макета выбранного устройства

Предположим, что радиолюбитель выбрал устройство, изу­чил принципиальную схему, убедился, что он понял, как ее собирать, и подобрал все необходимые радиодетали. Следую­щим этапом после этого должна быть сборка промежуточного варианта или макета.

Опытные радиотехники и радиоинженеры считают сборку макета необходимой перед окончательным изготовлением уст­ройства. Закон Мёрфи «Если что-нибудь может пойти не так, то так оно и будет» общепризнан как неписанное правило на всех уровнях в радиоэлектронике. И когда что-то идет не так, гораздо проще искать и устранить неисправности во времен­ном макете устройства, чем в его окончательном варианте. Ибо одно неправильное соединение может сразу перечеркнуть все то время, деньги и усилия, затраченные на изготовление устройства в окончательной сборке.

Макетирование устройств на основе интегральных схем практикуется сейчас настолько широко, что промышленность начала выпускать конструкторские наборы, упрощающие эту задачу. Основным элементом таких наборов при макетирова­нии является беспаечная соединительная плата.

На такой соединительной плате за несколько секунд мо­гут монтироваться почти любые используемые в схемах ра­диодетали, включая интегральные микросхемы. На рис. 1.2 показан один из примеров беспаечной соединительной платы. Соединительные платы выпускаются различных размеров. Некоторые из устройств, описанных в данной книге, требуют применения плат больших размеров. При желании радиолки битель может использовать две платы меньших размеров, но более удобно и выгодно приобрести одну большую соедини­тельную плату.

Все указанные в данной книге резисторы, за исключением нескольких постоянных резисторов, имеют номинальную мощ­ность 0,25 Вт. Резисторы с более высоким номиналом мощ­ности из-за увеличенных размеров выводов невозможно мон­тировать на соединительной плате.

Некоторые беспаечные соединительные платы выпускаются с вмонтированным источником питания, что весьма удобно, но дорого. Поэтому экономически более выгодно приобрести более дешевую плату и изготовить один из источников пи­тания, описанных в гл. 2.

Рис. 1.2. Пример сборки макета на беспаечной соединительной плате.

Итак, радиолюбителю для начала при сборке устройств следует иметь в наличии беспаечную соединительную плату. Если макет полностью выполнил свои функции и больше не нужен, то его можно разобрать и использовать эти радиоде­тали для других целей. После сборки макета необходимо проверить его работу. Если макет вообще не работает, то следует снова проверить всю монтажную схему и правиль­ность применения радиодеталей по спецификации с целью устранения возможных ошибок. В разд. 1.5 приведены неко­торые рекомендации по проверке электронных схем.

Радиолюбителя может также не удовлетворять работа собранного устройства. Возможно, что он ожидает одного ре­зультата, а на деле устройство работает совсем иначе. В этом случае изготовление первоначального макета позволит сэко-номить время, которое было бы затрачено на сборку оконча­тельного варианта устройства.

Использование макета дает возможность большого выбора радиодеталей с другими номинальными значениями парамет­ров. В описаниях некоторых устройств предлагается исполь­зовать радиодетали с разными номиналами для получения тех или иных результатов. В этих случаях макет позволяет быстро и легко заменить одни радиодетали другими.

Применение макетов обеспечивает также огромные воз­можности для изучения различных устройств и в основном электронной аппаратуры на базе интегральных схем. Радио­детали и точки соединения в макете легко доступны для под­ключения контрольно-измерительных приборов. Подбирая ра­диодетали с различными номинальными величинами, можно определять их влияние на работу устройства в целом. Затра­тив вечер на работу с макетом, радиолюбитель приобретает опыт и знания, которые дает целый курс занятий в специали­зированном кружке по радиоэлектронной технике.

1.5. Рекомендации по поиску и устранению неисправностей

Большинство впервые собранных и проверенных схем обычно работает не так, как требуется, что соответствует уже упомянутому закону Мёрфи, распространяющемуся как на опытных радиолюбителей, так и на новичков. Если схема работает абсолютно правильно, то либо радиолюбитель при сборке был очень внимательным, либо ему очень повезло.

Первое, чего не должен делать радиолюбитель, если схема не работает, — это предаваться панике. Не следует сердить-ся на радиодетали и затрачивать излишние эмоции, которые можно было бы поберечь для пользы дела. Для начала надо посмотреть, нет ли ошибок в монтажной схеме, так как каж­дый радиолюбитель то и дело допускает ошибки такого рода, И чем сложнее схема, тем больше вероятность сделать ошиб­ку, особенно если радиолюбитель собирает ее частями, т. е, делает несколько соединений в один вечер, несколько соеди­нений в следующий вечер и т. д.

При этом необходима двойная проверка по принципиаль­ной схеме с тем, чтобы убедиться, что каждый проводник подсоединен и находится на своем месте. Надо проверить также полярность подключения радиодеталей, правильность определения номеров выводов интегральных схем и все про­чие подобные факторы. Следует иметь в виду, что пропущен­ное или неправильное соединение или перепутанная поляр­ность могут полностью вывести схему из строя.

Теперь допустим, что даже после двойной проверки схема все же не работает. В этом случае нужно воспользоваться контрольно-измерительными приборами. Практически для проверки любого из устройств, описанных в данной книге, достаточно иметь лишь один многофункциональный измери­тельный прибор, хотя иногда могут потребоваться и более сложные приборы.

Следует проверить напряжение источника питания и убе­диться, что оно находится в заданных пределах. Так же надо проверить полярность подключения источника питания, чтобы исключить возможное перепутывание клемм «плюс» и «ми­нус». Затем с помощью вольтметра необходимо измерить на­пряжение питания на всех интегральных схемах. На принци­пиальной схеме обычно указано, какие выводы подключаются к положительной клемме, а какие — к отрицательной. Такая проверка может выявить неправильные соединения, которые остались незамеченными при визуальном осмотре.

Если, например, на выводе 14 определенной интегральной схемы должно быть напряжение +5 В, а практически его нет, то несомненно, что отсутствует контакт. Такая неисправность связана либо с некачественными соединениями в плате ма­кета, либо с внутренним обрывом в проводнике, что не обнаруживается при визуальном осмотре. В то же время с помощью вольтметра такая неисправность обнаруживается очень легко.

Существует также вероятность того, что радиолюбителю попадается неисправный полупроводниковый прибор — свето-диод, диод, транзистор или интегральная схема. Эти радио­детали сами по себе не выходят из строя, так что радиолюби­тель должен допускать возможность того, что они пришли в негодность раньше, возможно, при неправильном включении в другой схеме. Если источник поступления радиодеталей на­дежен, такие дефекты сводятся к минимуму.

Независимо от причин неисправности единственной досто­верной проверкой является замена отказавшего полупровод­никового прибора на заведомо годный. Для новичков это мо­жет показаться довольно трудоемким, поскольку будет Означать замену последовательно каждого полупроводнико­вого прибора в изготовляемой схеме.

Опытным радиолюбителям не придется прибегать к пол­ной переделке схемы, так как они знают назначение каждого компонента в схеме. И если какой-либо компонент не выпол­няет этого назначения, то он является наиболее вероятным кандидатом для замены.

В случае если все проверки и перепроверки не дадут поло­жительного результата, радиолюбитель должен сначала выя­вить свои собственные ошибки, а затем уже переходить к поиску неисправных полупроводниковых приборов (пассив­ные радиодетали, такие, как резисторы и конденсаторы, отка­зывают крайне редко).

1.6. Сборка окончательного варианта схемы

Если схема работает нормально, радиолюбитель может изготовить окончательный вариант выбранного устройства. Однако, прежде чем сделать это, надо подумать, поскольку изготовление окончательного варианта требует больших за­трат во времени и средств, чем изготовление устройства в виде макета.

Для окончательного изготовления устройства необходимо иметь две вещи: средства для монтажа радиодеталей и кор­пус. Переключатели, шкалы и лампочки или светодиоды мон­тируются обычно на корпусе, но бывают исключения, так что в этих случаях радиолюбителю поможет здравый смысл. Малогабаритные компоненты, чтобы они не были на виду, монтируются на внутренней плате.

Для монтажа радиодеталей сейчас выпускаются платы нескольких типов. Самым удобным, но и самым дорогостоя­щим является использование собранного макета, который раз­мещается в корпусе вместе с другими необходимыми компо­нентами. Такой способ нежелателен, если радиолюбитель намерен использовать ту же беспаечную соединительную плату для изготовления макетов других устройств.

Другим способом монтажа радиодеталей является при­клеивание резисторов и конденсаторов на одной стороне платы с отверстиями. При таком способе для монтажа транзисторов и интегральных схем необходимо использовать гнезда, причем такие гнезда или держатели так же приклеиваются. После этого к контактам и выводам радиодеталей подпаиваются отрезки проводников с обратной стороны платы. Такой способ монтажа является как дешевым, так и сравнительно простым.

Третий способ монтажа радиодеталей является разновид­ностью второго. При этом пайка отрезка проводников к кон­тактам и выводам производится аналогичным образом, но пассивные компоненты и гнезда или держатели ставятся не на клей, а припаиваются. Для этого используется специальная плата с площадками медной фольги с одной стороны платы. На такой плате всегда имеются несколько площадок и отвер­стий, электрически соединенных между собой через фольгиро-ванные проводники, что упрощает прокладку и припайку необходимых проволочных проводников. Такой способ яв­ляется более дорогим, чем использование простых плат с от­верстиями, но схемы при этом получаются аккуратнее и на­дежнее.

Четвертый, совершенно отличный от описанных выше спо­соб монтажа радиодеталей предусматривает изготовление специальной печатной платы. Для этого требуется выполне­ние значительной работы по ее проектированию, но в конеч­ном итоге получается более аккуратная и простая для сборки схема, чем при изготовлении первыми тремя способами.

Процесс изготовления печатной платы с необходимым ри­сунком печатных проводников начинается с выбора односто­ронней фольгированной платы из гетинакса или стеклотексто­лита. Далее изготовляется рисунок общего расположения ра­диодеталей на плате и в точках нахождения их выводов или контактов просверливаются отверстия необходимого диамет­ра. При продумывании общего расположения радиодеталей следует иметь в виду, что сами радиодетали будут монтиро­ваться на изолированной стороне платы, а пайка их выводов и контактов — с фольгированной стороны платы. При этом отсчет номеров выводов интегральных схем должен произво­диться в обратном порядке относительно их расположения на виде сверху. Другими словами, вывод 1 будет первым штырьком в правом верхнем углу, а остальные выводы отсчи­тываются в направлении по часовой стрелке.

После выбора расположения радиодеталей и просверли­вания монтажных отверстий необходимо нанести специаль­ную, стойкую к травлению пасту на медную фольгу вокруг каждого отверстия и в местах прохождения будущих провод­ников между контактными площадками. При этом ни в коем случае не следует забывать, что номера выводов интеграль­ных схем отсчитываются в обратном порядке!

По окончании вычерчивания на фольге проводников и кон­тактных площадок надо проверить правильность нанесения рисунка и толщину слоя пасты. При необходимости изменить рисунок, нанесенный на медную фольгу, нужно удалить на этом месте пасту, воспользовавшись обычной карандашной резинкой. Последующая операция травления напоминает, в некотором роде процесс проявления фотоснимков, но при этом темной комнаты не требуется. Для выполнения травле­ния плата помещается фольгой вверх в неглубокую неметал­лическую кювету, в которую заливается травящий раствор до уровня, обеспечивающего полностью погруженное состояние платы. При легком покачивании кюветы можно видеть, как незащищенная медная фольга постепенно растворяется. Вся операция травления занимает примерно 20 мин и заканчи-вается после полного растворения медной фольги, за исклю­чением нанесенного пастой рисунка. Затем производится про­мывка проточной водой в течение не менее чем 10 мин. За­щитная паста может быть удалена любым углеводородным растворителем, включая раствор для смывания маникюра. После промывки зачистка печатного рисунка производится порошковой окисью железа или мелкозернистой шкуркой.