Текст книги "Энциклопедия радиолюбителя"

Автор книги: Виктор Пестриков

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 30 страниц)

5.2. Хранение радиодеталей

Со временем в процессе занятий конструированием различных радиоэлектронных конструкций у радиолюбителя скапливается множество различных радиодеталей. При хранении деталей следует придерживаться некоторых правил их хранения. Это позволяет сохранять детали без повреждений и значительно облетает поиск нужного радиоэлектронного компонента. Для хранения мелких радиодеталей, например, резисторов типа МЛТ-0,125 можно использовать пустые коробки из-под спичек или другие небольшие емкости. Коробки склеивают в единые секции и на них надписывают название деталей. Секция обычно содержит около 60 штук коробков. На одном торце, можно на двух, подписывают номиналы хранящихся деталей (рис. 5.3.а).

Удобной для хранения является закрываемая плоская коробка из картона, разбитая на секции, размером 200x180x50 (так называемая закрытая плоская касса). В данном случае для изготовления такой кассы лучше использовать тонкую фанеру. Конструкция получается жесткой и проще сделать ячейки более герметичными (рис. 5.3.б). Порядок расположения деталей в ячейках должен быть удобным, например, 1 ряд – резисторы с номиналом десятки ом, 2 ряд – с сотнями ом и т. д. Для удобства поиска следует к стенке ячейки приклеить написанное на ватмане название детали.

Если позволяет помещение, то можно сделать из фанеры многорядную кассу, своеобразный небольшой шкаф с выдвижными ящиками, имеющими секции (рис. 5.3.в). На каждом ящике нужно сделать надписи в соответствии с хранимыми деталями и предусмотреть наличие на них ручек для выдвигания.

Хранить мелкие радиодетали можно и в обычных почтовых конвертах. Каждый конверт должен быть предназначен для хранения определенного номинала или типа радиодеталей. Конверты с деталями можно хранить в картонной коробке из-под обуви или сбить ящик из тонких дощечек (рис. 5.3.г).

Для хранения постоянных и переменных резисторов, малогабаритных электролитических конденсаторов типа К50-6 можно приспособить картонные щитки с соответствующими отверстиями (рис. 5.3.д…ж). У вырезанных заготовок щитков с двух сторон следует сделать загибы на определенную высоту. Это позволит исключить повреждение деталей при установке щитков друг на друга в коробке.

На картонных щитках, например, крышки от ящика из-под обуви, удобно хранить транзисторы типа КТ803, КТ805, П213 и т. п. (рис. 5.3.з). В изготовленных щитках делают отверстия под выводы транзисторов. Сверху транзисторы накрывают накладкой, которую закрепляют скотчем. Это предотвратит от выпадения транзисторов при их хранении в коробке. Такие щитки с деталями можно хранить и без коробки, просто поставив их друг на друга и перевязав веревкой.

Мощные диоды, тиристоры, транзисторы и другие детали, имеющие жесткие выводы, можно хранить на щитках из пенопласта, просто их воткнув. На щитках делаются надписи, отвечающие названиям хранимым деталям.

Для хранения маломощных диодов, стабилитронов, светодиодов, транзисторов типа КТ315 подходят различные прозрачные пузырьки из-под лекарств. На пузырьки наклеивают полоски бумаги с названием типов хранимых деталей (рис. 5.3.и).

Для хранения крепежа (винтов, гаек, шайб и т. д.) делается открытая или с крышкой настольная касса. Материалом для ее изготовления можно использовать луженую жесть от консервных банок (рис. 5.3.к).

Рис. 5.3. Способы хранения радиодеталей

Шаг 6
Технология изготовления радиолюбительских конструкций

Выбрав по вкусу и квалификации схему радиоэлектронного устройства, внимательно изучают схему и подбирают радиодетали. Совсем необязательно, чтобы все детали точно соответствовали указанным на схеме номиналам. Допускаемые значения величин резисторов и конденсаторов могут быть ±20 %. Например, если на схеме резистор имеет величину сопротивления 10 кОм, вместо него можно поставить в схему резисторы от 8 кОм до 12 кОм. Делать это желательно только в крайних случаях, когда нет детали нужного номинала. Подобрав радиодетали, производят компоновку деталей устройства. Процесс компоновки состоит из нескольких этапов: размещение деталей на будущей плате, расположение ручек управления и внешнее оформление приемника.

Большое внимание необходимо уделить правильному размещению радиодеталей на плате и в корпусе. Детали необходимо размещать так, чтобы они не имели между собой паразитных связей, т. е. взаимодействий магнитных и электрических полей различных элементов схемы. Часто встречается связь коллектора первого транзистора с контуром магнитной антенны, которая приводит к самовозбуждению каскада усилителя радиочастоты (УРЧ). Для исключения такой связи транзистор располагают от антенны на расстоянии 2…3 см или заключают в экран. Таким способом можно избавиться от связи, которая возникает при применении на выходе УВЧ широкополосного трансформатора или при близком расположении двух высокочастотных транзисторов типа П401…П403, П416 и т. п.

При использовании микросхем необходимо максимально разносить входные и выходные цепи. Монтаж элементов, относящихся ко входу ИС, следует проводить в непосредственной от нее близости. Микросхемы, как и транзисторы, не подлежат ремонту. В связи с этим паять микросхемы нужно быстро, не более 3 с. При многократном использовании ИС следует использовать специальные панельки. Панелька впаивается в печатную плату, а после этого в нее вставляется микросхема.

Паразитная связь может возникнуть при близком расположении магнитной антенны, динамика и выходного трансформатора. В этом случае необходимо вынести выходной трансформатор за пределы магнитного поля антенны, заземлить корпус динамика, правильно сориентировать выходной трансформатор по отношению к магнитной антенне, то есть принять во внимание конфигурацию полей деталей. Иногда возникает паразитная связь через активное сопротивление в цепях питания отдельных каскадов. Например, плохо отфильтрованные токи высокой частоты могут проникнуть через цепи питания на вход каскадов высокой частоты. В этом случае необходимо применить развязывающие фильтры. Поэтому при конструировании карманных приемников необходимо придерживаться жестких правил компоновки деталей. Возникновение паразитных связей усложняет качественное налаживание конструкции. Закончив компоновку деталей, переходят к изготовлению монтажной платы.

Для плат обычно используют листовой гетинакс или текстолит толщиной 1…2 мм. Размер платы и ее форма зависят от количества и габаритов деталей схемы. Необходимо учитывать размеры громкоговорителя, источников питания и других узлов, которые обычно не устанавливаются на плате, а крепятся непосредственно в корпусе приемника. Примеры крепления некоторых крупных радиодеталей даны на следующих рисунках: для громкоговорителя – рис. 6.1 и переменных конденсаторов – рис. 6.2.

Рис. 6.1. Крепление громкоговорителя к лицевой стенке корпуса

Рис. 6.2. Крепление на печатной плате конденсатора переменной емкости типа КПК-2 и КПЕ

На корпусе намечают места расположения основных узлов, а потом линейкой определяют размеры свободного пространства, которое остается для монтажной платы. На монтажной плате сразу необходимо отметить точки для сверления отверстий, вырезы под детали и узлы, которые будут установлены в корпусе радиоэлектронного устройства. Один из вариантов крепления магнитной антенны на плоском ферритовом стержне к плате дан на рис. 6.3.

Рис. 6.3. Крепление магнитной антенны

В радиолюбительских конструкциях часто используются малогабаритные низкочастотные трансформаторы промышленного производства. В большинстве случаев такие трансформаторы рассчитаны на крепление к печатной плате с помощью пайки их выводов непосредственно к контактным дорожкам печатной платы. При необходимости демонтажа таких трансформаторов приходится нагревать паяльником одновременно пять мест пайки выводов к печатной плате. В результате нагрева крепление выводов в полистироловом каркасе ослабевает. В случае неосторожного движения при демонтаже трансформатора могут быть оборваны выводы его обмоток, что приведет к необходимости перемотки трансформатора. Чтобы этого не случилось, крепить трансформаторы лучше согласно способу, показанному на рис. 6.4.

Рис. 6.4. Один из способов крепления малогабаритного трансформатора низкой частоты к печатной плате

Для этого трансформатор приклеивают к плате подходящим клеем, а его выводы соединяют с печатными проводниками с помощью Г-образных луженных медных проводников диаметром 0,6…0,8 мм. Теперь, если возникнет проблема демонтажа трансформатора, достаточно перекусить соединительные проводники кусачками и отделить ножом трансформатор от платы.

После установления размеров и формы платы выбирают приемлемый вид монтажа соединений выводов деталей, исходя из сложности схемы и наличия необходимых материалов для его осуществления. Электрический монтаж – это ответственный этап конструирования радиоэлектронной аппаратуры. Существует два основных вида электрического монтажа: проволочный и печатный. При проволочном монтаже крупные радиодетали (конденсаторы переменной емкости, электролитические конденсаторы и т. п.) устанавливают непосредственно на шасси, мелкие же детали крепят непосредственно к контактным опорам, установленным на плате из диэлектрического материала. Все схемные соединения делают монтажным проводом. Площадь сечения монтажного провода выбирают в зависимости от величины силы тока протекающего в цепи (рис. 6.5).

Рис. 6.5. График зависимости площади сечения S монтажного провода от силы тока I

Не менее важно выделять монтажные провода не только по сечению, но и по цвету их изоляционного покрытия. Это в большинстве случаев дает ощутимую пользу при настройке и ремонте радиоэлектронного устройства. В табл. 6.1 приведены основные цвета изоляции проводов соответствующие определенным монтажным электрическим цепям.

При этом используют разнообразные монтажные элементы: контактные стойки, многоконтактные гребенки, колодки для монтажа резисторов и конденсаторов (рис. 6.6). Этот вид монтажа до середины 50-х годов был практически основным в промышленности и радиолюбительской практике, пока его не потеснил печатный монтаж. Радиолюбители проволочным монтажом пользуются и сейчас для сборки несложных конструкций.

Рис. 6.6. Монтажные элементы, используемые при монтаже радиоэлектронной аппаратуры

Монтажные стойки и гребенки можно сделать самому. Для их изготовления берется медная проволока диаметром 1… 1,5 мм или полоски белой жести, которые закрепляют на пластинах из гетинакса, текстолита, иногда на фанере, пропитанной бакелитовым лаком. Возможная конструкция самодельного монтажного элемента, гребенки, приведена на рис. 6.7.

Рис. 6.7. Конструкция самодельной монтажной гребенки

При монтаже радиодетали припаивают выводами к лепесткам гребенок или шпилькам стоек. Монтажные гребенки и стойки крепятся к плате или корпусу винтами. Довольно часто эти два вида монтажа комбинируют.

Шаг 7
Изготовление печатной платы

7.1. Создание печатного рисунка

В настоящее время в радиоэлектронике наибольшее распространение имеет печатный монтаж. Этот вид монтажа позволил существенно снизить габариты аппаратуры и повысить ее надежность. При печатном монтаже соединение между деталями осуществляется с помощью плоских проводников, нанесенных («напечатанных») на плату. Эти проводники или дорожки сделаны из тонкой медной фольги, которая прикреплена к листу гетинакса или стеклотекстолита. С этой целью берут определенного размера листовой гетинакс или стеклотекстолит с приклеенной фольгой и наносят на него лаком или краской рисунок электрических соединений деталей будущей радиоэлектронной конструкции. После высыхания краски плату опускают в специальный раствор для травления. Места, не покрытые краской, вытравливаются, остается только рисунок электрических соединений. После этого краску смывают растворителем или соскабливают ножом. Выводы радиодеталей пропускают через отверстия в плате со стороны противоположной медным дорожкам и припаивают к печатным проводникам.

Печатная плата изготовляется следующим образом. В начале делают аппликации, которые представляют собой контурные изображения радиодеталей, вырезанные из плотной бумаги. Начертив на листе бумаги контур платы в масштабе 1:1, раскладывают на ней аппликации, добиваясь наиболее оптимального их расположения и отсутствия пересечения соединительных проводников. Разложив аппликации, проводят карандашом печатные проводники между выводами деталей и местами соединения с внешними устройствами согласно электрической схеме. При этом нельзя допускать, чтобы будущие печатные дорожки пересекались. Если этого избежать нельзя, то тогда соединение нужно предусмотреть с противоположной стороны платы, где располагаются корпуса деталей. В месте пересечения необходимо разорвать проводник и сделать две контактные дорожки, которые потом соединяют проводником. В случае односторонней фольгированной платы, проводник делают жестким проводом, а при двухсторонней – вытравливают на противоположной стороне.

При компоновке радиодеталей на печатной плате их располагают обычно параллельно поверхности платы. С целью увеличения плотности монтажа детали можно устанавливать вертикально, при этом следует иметь в виду, что у деталей должны быть достаточно жесткие выводы. Корпуса навесных деталей должны располагаться параллельно или перпендикулярно друг к другу и краям платы. Расстояние между корпусом детали и краем платы должно быть не менее 1 мм, а между выводом детали и краем платы – не менее 2 мм. Монтаж радиокомпонентов на печатной плате показан на рис. 7.1.

Рис. 7.1. Монтаж радиокомпонентов на печатной плате:

_{а) транзисторы; б) конденсаторы; в) резисторы; г) переменные резисторы; д) диоды}

Детали должны располагаться друг от друга на расстоянии не менее 0,5 мм, с учетом взаимного влияния и теплового режима. Расстояние между выводами деталей выбирается из условия электрической прочности изолирующих промежутков и разности потенциалов между выводами.

Ширина печатных проводников обычно выбирается не менее 1,5…2 мм, а расстояние между соседними проводниками не менее 1 мм. Контактные площадки, к которым припаиваются детали, делают более широкими – 3…4 мм. На таком участке фольги допускается припаивание одного навесного элемента. Печатные дорожки питания делают шире, нежели остальные проводники.

Крупные радиодетали (подстроечные конденсаторы и резисторы, трансформаторы и т. п.) крепятся к плате механически, с использованием винтов с гайками, скоб, хомутов и держателей. Для подстроечных элементов необходимо предусмотреть свободный к ним доступ при регулировке радиоэлектронного устройства.

После выполнения чертежа печатной платы его переносят любым методом, например, с помощью копировальной бумаги на поверхность пластины, покрытой медной фольгой. Далее накернивают места будущих мест пайки выводов деталей и сверлят отверстия диаметром 0,8…1,5 мм. После берут краску (можно взять нитрокраску, лак или клей БФ-6, подкрашенный небольшим количеством темной пасты от шариковой ручки) и наносят с помощью стеклянного рейсфедера рисунок печатных проводников на фольгу. При отсутствии готового рейсфедера его можно изготовить из пластмассового стержня шариковой ручки. Для этого нагревают конец стержня и когда он размягчится оттягивают пинцетом таким образом, чтобы получился конусообразный конец. Излишек трубки, где диаметр 1…1,5 мм, необходимо отрезать. Удобно выполнять рисунок печатной платы водостойкими чернилами типа «Кальмар» с помощью обычной ученической ручки с пером.

После высыхания краски плату помещают для травления в фотокювету или другую плоскую емкость с раствором хлорного железа плотностью 1,3 г/см² (150 г хлорного железа на 200 см² раствора). Время травления платы обычно составляет 1…2 часа. Скорость травления увеличивается, если емкость периодически покачивать или подогревать, если кювета металлическая, а краска – теплостойкая. Процесс травления необходимо постоянно контролировать, вынимая плату из раствора, чтобы не произошло подтравливания проводников под краской. Как только будут вытравлены все незащищенные участки фольги, плату необходимо вынуть из раствора, хорошо промыть в проточной воде и высушить. Удаляют покрытие ножом или соответствующим растворителем. Промывают спиртом или ацетоном и зачищают наждачной бумагой.

При отсутствии раствора хлорного железа для травления печатной платы можно воспользоваться раствором из поваренной соли и медного купороса или вырезать ее специальной формы резаком. В настоящее время широкое применение имеет раствор, состоящий из обычной поваренной соли и медного купороса. Качество травления печатных плат в нем получается не хуже, чем в растворе хлорного железа. Существует несколько вариантов такого раствора. Все они отличаются только соотношениями взятых компонентов медного купороса и поваренной соли для получения травильного раствора. Приведем два состава раствора из таких рецептов. В 300 г горячей воды при 70…80 °C растворяют 3…4 ложки поваренной соли, а затем добавляют 2 столовые ложки порошкообразного медного купороса. Получается раствор темно-зеленого цвета с осадком. Он сразу готов к употреблению. Раствор получается более эффективным, если его выдержать в течение 2…3 недель. Время травления уменьшается с 15…20 часов до 3…4 часов. Этим количеством раствора можно вытравить 100…200 см² фольги. В другом варианте, в 200 г горячей воды растворяют, помешивая, три столовые ложки поваренной соли, а после одну столовую ложку медного купороса. После полного растворения веществ раствор готов к употреблению. При подогревании раствора травление длится около 30 мин.

Иногда оказывается удобнее и быстрее изготовить печатную плату, не прибегая к химическому вытравливанию рисунка проводников, а воспользовавшись методом вырезания проводников. Сделав рисунок печатной платы на бумаге, накладывают его на поверхность фольги платы и накернивают места будущих отверстий. Карандашом проводят линии, соединяющие отверстия пайки деталей согласно печатной плате. Получается рисунок печатной платы в виде тонких линий. Рисунок платы получают путем вырезания ненужных участков платы любым удобным методом. Это можно сделать специальным резцом, а также фрезерованием, вырубыванием резцом и т. п. При вырезании рисунка платы обычно используется резец, изготовленный из ножовочного полотна (рис. 7.2).

Рис. 7.2. Резак для вырезания рисунка печатной платы

Если удаляемые участки фольги имеют большую площадь, то ее соскабливают или отслаивают резцом от основания, а потом отдирают пинцетом. Прорезку слоя фольги осуществляют резаком до изоляционного материала и делают это в промежутках, желательно на равном расстоянии от проведенных линий печатной платы.

Прорезанные участки обычно формируют таким образом, чтобы они были составлены в основном из отрезков прямых линий, но могут быть и закругленными. В этом случае удобно пользоваться прозрачной линейкой. После окончания прорезки сверлят отверстия в заранее накерненных местах будущей пайки и зачищают поверхность полученных печатных проводников мелкозернистой шкуркой.

Полученную любым методом печатную плату покрывают тонким слоем спирто-канифольного флюса и залуживают контактные площадки.

Для лужения желательно использовать легкоплавкие припои (ПОС-61, ПОСВ-32 и т. п.). При этом нельзя допускать перегрева залуживаемых участков фольги. Готовую плату внимательно осматривают, устраняют различного рода дефекты, возможные разрывы дорожек, замыкание соседних дорожек и т. п.

7.2. Подготовка паяльника к монтажным работам

Перед началом монтажа радиоустройства необходимо тщательно подготовить паяльник. Обычно это делают с помощью напильника или точила, но опыт показывает, что лучше произвести его отковку. Получающийся на поверхности наклеп позволяет дольше сохранить форму жала, т. к. меньше выгорает металл, из которого оно сделано. После необходимо залудить рабочую часть жала (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Залуживание жала паяльника

Нагрев паяльник, опускают рабочую часть жала в канифоль для предохранения поверхности меди от окисления. Как только жало нагреется до температуры плавления припоя, конец жала полностью покрывают припоем.

Для распайки деталей на печатных платах, как правило, пользуются паяльником мощностью не более 40 Вт и припоями с температурой плавления 130…180 °C. Радиолюбительская практика показывает, что если производить распайку печатных плат паяльником мощностью 40 Вт и рассчитанным на 220 В, то лучше его питать напряжением 160…180 В.

В этом случае, при использовании обычных припоев (типа ПОС-61), жало паяльника меньше покрывается окалиной, не так быстро выгорает, температура нагрева соответствует температуре плавления припоя и, как результат, получается хорошая пайка.

Установку оптимальной температуры жала для получения высокого качества пайки деталей к дорожкам печатной платы проще обеспечить, если воспользоваться регулятором мощности паяльника (рис. 7.4).

Рис. 7.4. Принципиальная схема регулятора мощности паяльника мощностью до 40 Вт

Регулятор хорошо работает с паяльником мощностью до 40 Вт. Требуемая температура жала устанавливается положением движка переменного резистора R4, чем он находится ближе к левому по схеме концу резистора, тем температура жала больше. При использовании паяльников мощностью больше 40Вт, в регуляторе следует установить большие по мощности тринистор VD1 и диод VD2, чем указаны на схеме.