01.11.2020

Андрей Смирнов

Время чтения: ~14 мин.

Макетная плата без пайки — breadboard

При конструировании и сборке новых электронных схем обязательно требуется их отладка. Она проводится на временной монтажной плате, позволяющей достаточно свободно расположить компоненты с целью обеспечения возможности быстрой и удобной их замены, проведения контрольно-измерительных работ.

Детали в такой плате могут крепиться при помощи пайки, а сама площадка будет называться макетной платой. Чтобы лишний раз не подвергать компоненты механическим и тепловым воздействиям, монтажниками и конструкторами используется беспаечная макетная плата. Часто радиолюбители называют это приспособление макеткой.

Назначение и устройство

Макетная плата для сборки без пайки позволяет произвести монтаж электрической схемы и запустить ее без использования паяльника. При этом можно проверить все параметры и характеристики будущего устройства, подключив к плате измерительные и контрольные приборы.

Макетная плата представляет собой пластину из полимерного материала, являющегося диэлектриком. На пластине в определенном порядке просверлены монтажные отверстия, в которые должны вставляться выводы деталей – компонентов будущего устройства.

Отверстия допускают подключение выводов диаметром 0,4-0,7 мм. Расположены они на плате, как правило, с шагом 2,54 мм.

Чтобы смоделировать соединения выводов компонентов между собой, макетка имеет специальные токопроводящие пластины, в определенном порядке соединяющие отверстия.

Как правило, эти соединения осуществляются группами вдоль платы по ее длинным сторонам. Таких рядов может быть два-три. Эти контактные группы используются как шины для подключения питания.

Между продольными рядами отверстия соединяются пластинами в группы по пять. Эти пластины расположены в направлении поперек платы.

Около отверстий в местах будущих контактов токопроводящие пластины имеют конструктивные особенности, позволяющие зажимать и прочно удерживать выводы деталей, обеспечивая при этом наличие электрического контакта. В этом и есть смысл монтажа без пайки.

Макетная плата для монтажа без пайки для Ардуино

Качественные макетные платы допускают монтаж и разборку при сохранении прочного и надежного соединения между деталями до 50 000 раз.

Макетные платы, выпускаемые промышленным способом и приобретенные в торговой сети, как правило, имеют схему расположения контактов и токопроводящих связей между отверстиями.

Как правильно пользоваться

Чтобы успешно и рационально пользоваться макеткой, необходимо иметь еще такие приспособления:

несколько монтажных проводов диаметром 0,4-0,7 мм для устройства различных перемычек и подключения питания;
кусачки-бокорезы;
плоскогубцы;
пинцет.

Паяльник при монтаже без пайки, разумеется, не нужен, но он может понадобиться, чтобы припаять провода к клеммам источника питания, если отсутствуют разъемные изделия. Иногда пайку придется применить для осуществления экранирования.

Зная расположение токопроводящих дорожек на макетной плате, легко осуществить монтаж любой схемы и, подключив ее к источнику питания, проверить работоспособность. Для сборки нужно только вставить выводы компонентов в зажимы разъемов и соединить их в нужной последовательности.

При этом необходимо четко представлять расположение токопроводящих дорожек, чтобы не допустить короткого замыкания. При необходимости осуществления контактов между дорожками на макетной плате используются соединители.

В случае если выводы деталей по диаметру не подходят под монтажные отверстия, к ним можно подпаять или подмотать отрезки подходящего провода. Микросхемы и компоненты в BAG-корпусах устанавливаются в центре платы.

Подготовка и экранирование

Для того чтобы работать с макетной платой, особенно, если она предназначена для монтажа без пайки, сначала необходимо произвести подготовительные работы. Это тем более актуально, если плата не использовалась длительное время.

Подготовка включает в себя очистку макетной платы от пыли. Для этого можно воспользоваться мягкой кистью, а для очистки отверстий можно использовать пылесос или баллончик со сжатым воздухом.

Видео и фото обзор стартового набора Arduino для UNO R3 из посылки на Aliexpress

Следующим этапом необходимо прозвонить мультиметром токопроводящие дорожки, чтобы избежать лишних трат времени на поиск возможной потери контакта при монтаже схемы.

При отладке устройств, они могут работать некорректно из-за различных помех и наведенных токов, возникающих при работе схемы. Для устранения этого явления необходимо применить экранирование макетной платы.

Для этого используют металлическую пластину, прикрепленную снизу и соединенную пайкой с общей шиной, которая впоследствии станет отрицательной.

Дополнительные советы

Для успешного использования макетной платы под пайку и осуществления быстрой отладки целесообразно приобретать несколько макеток разных размеров.

Во-первых, это позволит собирать сложные схемы отдельными блоками, отлаживая каждый, и позже соединять в одно устройство. Во-вторых, так можно собрать дополнительные устройства, которые могут понадобиться для контроля работы основной схемы.

Приобретать макетную плату лучше с комплектом соединительных проводов. Их еще называют «джамперами».

Но в некоторых случаях можно сэкономить значительную сумму, если купить плату для беспаечного монтажа, неукомплектованную соединителями. Их в этом случае можно изготовить самостоятельно из подходящего провода.

Идеально подойдет кабель КСВВ 4-0,5, используемый при устройстве систем пожарной сигнализации. Этот кабель имеет 4 изолированных жилы из тонкого медного провода диаметром 0,5 мм. Одного метра кабеля будет достаточно, чтобы получить много соединительных перемычек.

При монтаже всегда нужно надежно подключать все выводы полупроводников и микросхем. Даже, если какие-либо выводы не используются, их необходимо подключить к общей шине, чтобы избежать возникновения наведенных токов.

Плата Arduino Uno R3: схема, описание, подключение устройств

При использовании макетных плат можно применять только слаботочные детали, работающие от напряжения не более 12 В. Подключать к макетной плате переменный ток напряжением 220 В от бытовой электросети запрещено.

Правильное использование макетной платы для монтажа без пайки существенно упростит сборку всей схемы и снизит затраты на изготовление устройства, в котором такая схема будет использоваться.

Для чего нужна макетная плата

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

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:

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 мультиметром. 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:

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 травить плату, то проще всего будет купить одноразовую макетную плату и собрать на ней готовое устройство:

Выбирайте!

Макетная плата для монтажа без пайки

Для налаживания и тестирования самодельных электронных устройств радиолюбители используют так называемые макетные платы. Применение макетной платы позволяет проверить, наладить и протестировать схему ещё до того, как устройство будет собрано на готовой печатной плате.

Это позволяет избежать ошибок при конструировании, а также быстро внести изменения в разрабатываемую схему и тут же проверить результат. Понятно, что макетная плата, безусловно, экономит кучу времени и является очень полезной в мастерской радиолюбителя.

Прогресс и развитие электроники также затронул и макетные платы. В настоящее время можно без особых проблем приобрести беспаечную макетную плату. В чём плюсы такой беспаечной макетной платы? Самый важный плюс беспаечной монтажной платы – это отсутствие процесса пайки при макетировании схемы. Это обстоятельство значительно сокращает процесс макетирования и отладки устройств. Собрать схему на беспаечной монтажной плате можно буквально за пару минут!

Как устроена беспаечная макетная плата?

Беспаечная макетная плата состоит из пластмассового основания в котором имеется набор токопроводящих контактных разъёмов. Этих контактных разъёмов очень много. В зависимости от конструкции макетной платы контактные разъёмы объединяются в строки, например, по 5 штук. В результате образуется пятиконтактный разъём. Каждый из разъёмов позволяет подключать к нему выводы электронных компонентов или токопроводящих проводников диаметром, как правило, не более 0,7 мм.

Но, как говориться, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. Вот так выглядит беспаечная макетная плата EIC-402 для монтажа без пайки на 840 точек. Таким образом, данная макетная плата содержит 840 контактных разъёмов!

Основа макетной платы – ABS пластик. Контактные разъёмы выполнены из фосфористой бронзы и покрыты никелем. Благодаря этому, контактные разъёмы (точки) рассчитаны на 50 000 циклов подключения/отключения. Контактные разъёмы позволяют подключать выводы радиодеталей и проводники диаметром от 0,4 до 0,7 мм.

А вот так выглядит отладочная плата для микроконтроллеров серии Pic, собранная на беспаечной макетной плате.

Как видим, беспаечная макетная плата позволяет устанавливать резисторы, конденсаторы, микросхемы, светодиоды и индикаторы. Невероятно просто и удобно.

С помощью беспаечной макетной платы изучение электроники превращается в увлекательный процесс. Принципиальные схемы собираются на макетке без лишнего труда. Всё настолько просто, как если бы вы играли с конструктором LEGO.

В зависимости от «крутизны» беспаечной макетной платы она может комплектоваться набором соединительных проводников (проводов-джамперов), дополнительных разъёмов и пр. Несмотря на все «плюшки» основным показателем качества беспаечной макетной платы всё же является качество контактных разъёмов и их количество. Тут всё понятно, чем больше контактных точек (разъёмов), тем более сложную схему можно смонтировать на такой плате. Качество разъёмов также важно, ведь от частого использования разъёмы могут потерять свои упругие свойства, а это в будущем приведёт к плохому качеству контакта.

Советы по использованию беспаечных макетных плат.

Поскольку разъёмы макетной платы позволяют подключать проводники диаметром не более 0,4-0,7 мм, то попытки «затолкнуть» толстые выводы деталей могут привести лишь к порче контакта. В таком случае к выводам радиоэлементов, имеющим достаточно большой диаметр, например, как у мощных диодов, лучше припаять или намотать провод меньшего диаметра и уже тогда подключать элемент к макетной плате.
Если планируется макетирование достаточно сложной схемы с большим количеством элементов, то площади беспаечной макетной платы может и не хватить. В таком случае схему лучше разделить на блоки, каждый из которых нужно собрать на отдельной макетной плате и затем соединить блоки в единое устройство с помощью соединительных проводников. Понятно, что в таком случае понадобится дополнительная макетная плата.
Как правило, макетная плата с набором соединительных проводников разной длины (проводов-джамперов) стоит дороже обычных беспаечных плат, которые такими проводниками не комплектуются. Но это не беда. В качестве соединительных проводников можно использовать и обычный провод в изоляции.

Например, прекрасно подходит для таких целей весьма распространённый и доступный по цене провод КСВВ 4х0,4, который используется для монтажа охранно-пожарной сигнализации. Этот провод имеет 4 жилы, каждая из которых покрыта изоляцией. Диаметр самой медной жилы без учёта изоляции составляет 0,4 мм. Изоляция с такого провода легко снимается кусачками, а медный провод не покрыт лаковым покрытием.

Из одного метра такого кабеля можно наделать целую уйму соединительных проводников разной длины. Кстати, на фотографиях макетной платы, показанных выше, для соединения радиодеталей использовался как раз провод КСВВ.
Макетную плату следует оберегать от пыли. Если макетка долгое время не используется, то на её поверхности оседает пыль, которая забивает контактные разъёмы. В дальнейшем это приведёт к плохому контакту и макетку придётся чистить.
Беспаечные макетные платы не предназначены для работы с напряжением 220 вольт! Также стоит понимать, что макетирование и проверка работы сильноточных схем на беспаечной макетной плате может привести к перегреву контактных разъёмов.

Экранирование макетной платы.

Обилие соединительных проводников и сама конструкция макетной платы при работе собранного устройства провоцирует так называемые «паразитные связи». По-простому их называют «наводками» или помехами. Эти помехи отрицательно влияют на работу схемы, собранной на макетке. Чтобы избежать этого общий провод (GND) схемы электрически соединяют с металлической подложкой. Сама подложка закрепляется на нижней части беспаечной макетной платы. Кстати, в упаковке вместе с беспаечной макетной платой EIC-402 имелась и металлическая пластина. На вид она выполнена то ли из алюминия, то ли из дюраля.

Подготовка беспаечной макетной платы перед работой.

Перед тем, как начать макетировать схему на новой беспаечной макетной плате не лишним будет «прозвонить» контактные разъёмы мультиметром. Это нужно для того, чтобы узнать, какие точки-разъёмы соединены между собой.

Дело в том, что точки (разъёмы) на макетной плате соединены на макетной плате особым образом. Так, например, беспаечная макетная плата EIC-402 имеет 4 независимые контактные зоны. Две по краям – это шины питания (плюсовая «+» и минусовая «—»), они маркированы красной и синей линией вдоль контактных точек. Все точки шины электрически соединены между собой и, по сути представляют собой один проводник но с кучей точек-разъёмов.

Центральная область разделена на две части. Посередине эти две части разделяет своеобразная канавка. В каждой части 64 строки по 5 точек-разъёмов в каждой. Эти 5 точек-разъёмов в строке электрически соединены между собой. Таким образом, если установить, например, микросхему в корпусе DIP-8 или DIP-18 по центру макетной платы, то к каждому её выводу можно подключить либо 4 вывода радиоэлементов, либо 4 соединительных проводника-джампера.

Также для подключения останутся доступны шины питания с обеих сторон макетной платы. Объяснить это на словах достаточно сложно. Конечно, лучше увидеть это вживую и вдоволь наиграться с беспаечной макетной платой. Вот такую схему я собрал на беспаечной плате. Это простейшая отладочная макетная плата для микроконтроллеров серии PIC. На ней установлен микроконтроллер PIC16F84 и элементы обвязки: индикатор, кнопки, зуммер…