С myROBOT

Experiences: Отладочную плату делаем сами. Часть 1.

В самом начале знакомства с электроникой обнаруживается проблема нехватки опыта. Не смотря на кажущуюся простоту схемы и лёгкость изготовления, многие первые конструкции не работают вовсе или работают не так, как ожидается. Поэтому, если достаточный опыт отсутствует, используют метод макетирования.

Макетирование - способ приблизительной оценки требуемых затрат для реализации поставленной цели путём создания упрощённого макета конечной конструкции.

Для макетирования электронных конструкций и схем используют макетные платы. Макетная плата состоит из пластины изоляционного материала с множеством контактных площадок, используемых для закрепления на них элементов схемы. По конструктивному исполнению макетные платы можно разделить на два типа: для запайки элементов и установкой элементов в "гнёзда" без использования пайки. Больше информации о макетных платах можно прочесть в Wiki: Макетная плата. На сегодняшний день макетные платы производят и продают множество магазинов радиоэлектроники.

Отладочной платой называют такую макетную плату, на которой уже установлены основные элементы схемы, например, часть схемы питания или основные разъёмы. Кроме того, на отладочной плате отводят специальное место для установки каких-либо электронных компонентов, микросхем или модулей. Поэтому отладочная плата обычно специализирована для отладки какого-либо конкретного элемента.
Отладка (тестирование) - процесс настройки схемы или программы, направленный на выявление в ней ошибок.

Простейшую отладочную плату для микроконтроллера можно изготовить и самостоятельно. В качестве основы подойдёт макетная плата (размером около 100х100 мм) для DIP-компонентов с шагом отверстий 2.54 мм, имеющая с одной стороны контактные площадки в виде медных кружков с просверленными в них отверстиями. Можно также использовать макетную плату с контактными площадками в виде полос или отрезков, а также вообще без медных площадок для пайки.
Первым делом следует определиться, какие основные неизменяемые части будет содержать тестируемая схема. Одной из таких частей обычно бывает схема обеспечения питания. В большинстве случаев схему питания проще всего собрать на стабилизаторе напряжения на основе интегральной микросхемы серии 78хх (отечественный аналог - КР142хх). Так как почти все распространённые микроконтроллеры можно питать от напряжения 5 вольт, выберем микросхему стабилизатора LM7805 (можно использовать также КР142ЕН5А, КР142ЕН5В, KA7805 и другие) в корпусном исполнении TO-220.
Перед применением любого электронного элемента, будь то микросхема или транзистор, следует ознакомиться с его справочным листком (документация, даташит/datasheet). Документацию на электронные компоненты можно скачать в одном из специализированных архивов.
В даташите на LM7805 можно найти типовую схему её включения. Дополним её электролитическими конденсаторами для дополнительного сглаживания тока, добавим на всякий случай перед микросхемой стабилизатора выпрямительный диодный мост, и снабдим индикаторным светодиодом. (Список всех возможных замен в схеме расположен в конце этой страницы.) Ознакомившись с расположением ножек у выбранных элементов, можно нарисовать полную схему в каком либо редакторе схем или просто на листе бумаги:


Рис. 1. Схема стабилизатора питания.



Рис. 2. Сетевой трансформатор

В качестве первичного источника тока для этой схемы можно взять любой сетевой трансформатор. Трансформатор должен иметь вторичное напряжение в пределах 9-12 вольт при токе минимум 0,1 Ампер (100 mA). Для этой цели хорошо подходит готовый блок питания от бытовой аппаратуры (Рис.2), с точки зрения электробезопасности этот вариант трансформатора ещё и менее опасный. Такие блоки питания бывают как с постоянным напряжением на выходе, так и с переменным, для нашей схемы подойдёт любой. Если есть возможность - удобно использовать ответную часть штекера для кабеля трансформатора, но можно и просто припаять провода к отладочной плате в соответствующих местах.

Макетную плату перед пайкой следует зачистить от окислов меди. Для этого достаточно несколько раз потереть поверхность медных площадок жёстким ластиком до чистого блеска (Рис.3). После чего её можно два-три раза с промежуточной просушкой покрыть слоем жидкого паяльного флюса. Паяльный флюс (Рис.4) можно изготовить самому, для этого нужно растворить немного размельчённой канифоли в 96% спирте (можно использовать и другой растворитель).

Рис. 3. Зачищенная плата

Рис. 4. Канифольный флюс

После того как макетная плата и элементы подготовлены, нужно постараться расположить детали так, чтобы было удобнее производить соединения между отдельными точками с помощью проводов.

Рис. 5. Основные детали стабилизатора.

1 - диодный мост,
2 - конденсатор С3,
3 - конденсаторы С1 и С2,
4 - микросхема стабилизатора,
5 - конденсатор С4,
6 - резистор R1,
7 - светодиод D1
8 - макетная плата

При размещении деталей на плате необходимо помнить об их распиновке (расположении выводов). Нужно учесть полярность электролитических или танталовых конденсаторов, диодов, распиновку транзисторов, микросхем, штекеров. На некоторых компонентах полярность обозначена на корпусе. Расположение выводов транзисторов, диодов и микросхем всегда нужно сверять с даташитом.


Рис. 6. Размещение деталей на плате.

Не следует загибать выводы элементов с обратной стороны платы, так как в будущем это усложнит их выпайку.
Расположив детали на плате, обрезав излишне длинные выводы, можно приступить к пайке. Сначала просто закрепим пайкой элементы на макетной плате:


Рис. 7. Запаянные выводы деталей.


А затем произведём соединения:


Рис. 8. Нижняя сторона платы с соединениями.


На пересечениях проводников нужно следить, чтобы изоляция не расплавилась и не возникло замыкания. При распайке выводов необходимо помнить о "зеркальном" виде всех элементов! Даже профессиональные электронщики с многолетним стажем иногда делают тут ошибки.

Выводы стабилизированного напряжения (плюс 5 вольт и "общий") для удобства можно вывести и на верхнюю сторону платы. Кроме того, на верхнюю сторону платы можно вывести и точку нестабилизированного напряжения с плюса конденсатора С3. Сюда можно будет в будущем подключать нагрузку, не требующую стабильного напряжения: например, моторы, реле, лампы.
Точки выходного напряжения схемы питания можно обозначить на плате фломастером. Для удобства красным фломастером можно провести линию, отделяющую схему питания от остального места на плате.
Перед включением схемы блока питания нужно её ещё раз проверить. "Заплывшие" припоем контакты можно легко обнаружить "на просвет", если поднести плату к настольной лампе.
Если появилась уверенность, что всё правильно - можно подключить первичный источник питания (трансформатор). Индикаторный светодиод должен светиться.
В любом случае после включения нужно вольтметром проконтролировать величину напряжения на выходе стабилизатора (на конденсаторе С4), должно быть 5 вольт. Если это не так, то нужно приступить к обнаружению ошибок.

Обнаружение ошибок.


Рис. 9.



В следующей части статьи будет описано размещение и подключение микроконтроллера на этой отладочной плате. А также запуск первой программы.
Вторая часть статьи существует в двух вариантах: варианте простой схемы с использованием ATtiny2313 и варианте с использованием ATmega8. Различия этих вариантов совсем небольшие.

Смелых и Удачных Экспериментов!!!

Перейти далее: >>Отладочную плату делаем сами. Часть 2 (Вариант с ATtiny2313).
Перейти далее: >>Отладочную плату делаем сами. Часть 2 (Вариант с ATmega8).


Возможные замены в схеме стабилизатора напряжения:


Дополнения:

Автор: nest
Получено с http://myrobot.ru/wiki/index.php?n=Experiences.SelfmadeDemoBoard
Редакция от 10.07.2010 00:40