А. Черномырдин - Семь шагов в электронику

• Название: Семь шагов в электронику
• Автор: А. Черномырдин
• Издательство: "Наука и Техника"
• Жанр: Радиотехника
• Год: 2012
• ISBN: 978-5-94387-853-4

Впервые на российском рынке появилась радиолюбительская книга с видеокурсом. Разработки автора книги и его статьи широко известны читателям самых популярных журналов для радиолюбителей. А эта практическая книга им написана для тех, кто вступил на сложный и интересный путь от «чайника» до «профи» — ведь двигаться на этом пути очень трудно! В легкой и доступной форме в книге разбираются устройство и принципы работы семи различных конструкций. Устройства помещены в порядке возрастания сложности, осваиваются шаг за шагом.

Изюминка книги и в том, что конструкции каждого Шага созданы автором в нескольких вариантах на различной элементной базе — или на транзисторах, или на микросхемах, или на микроконтроллерах, — чтобы можно было наглядно увидеть и сходство, и различия между схемными решениями. Там, где какие-то схемотехнические варианты нереализуемы (например, усилитель на микроконтроллере), их, естественно, в книге нет. Интересны и реальные конструкции в ретро-варианте: на лампах, реле, тиратронах — такими они были во времена наших отцов и дедов.

Все рассмотренные конструкции автор разработал, изготовил, проверил и заставил работать — подтверждением тому многочисленные ролики, содержащиеся на приложенном к книге диске. Книга будет интересна всем читателям, желающим расширить свои знания и практические навыки в радиоэлектронике.

Книга сопровождается диском, на котором записан видеокурс, видеоролики с демонстрацией работающих конструкций, имеется разводка печатных плат всех конструкций в электронном виде. Для всех конструкций на микроконтроллерах на диске приводятся программы с исходниками. Диск содержит большое количество справочной информации для радиолюбителей.

---

Основными требованиями к паяльнику являются мощность нагревателя и температура жала паяльника — мы уже говорили о том, что для припоев и флюсов существует оптимальная температура пайки.

Недогрев паяльника приводит к тому, что припой и флюс плохо справляются со своими обязанностями, перегрев — к окислению припоя (и, как следствие, к ухудшению качества контакта) и отслаиванию дорожек печатной платы. Поэтому любой, даже самый захудалый паяльник, должен быть снабжен хотя бы простейшим терморегулятором. Схем таких терморегуляторов сейчас пруд пруди. В приложении в конце книги приведена собственная схема автора, которой он пользуется уже много лет.

Что касается мощности, то лично автор пользуется при работе двумя паяльниками:

♦ мощность 20 или 25 Вт — для пайки печатных плат;

♦ мощностью 60 Вт — для пайки массивных соединений.

Самый главный элемент паяльника — это его жало. От того, каким оно будет, зависит удобство работы с паяльником. Материалом жала паяльника может быть либо медь (или ее сплав), либо стальной сплав (т. н. «вечное жало»). Автор отдает предпочтение медным жалам, поскольку «вечные» жала обычно не удерживают на своей поверхности припой, и по этой причине ими хорошо паять, но почти невозможно лудить. Однако у медных жал есть две проблемы:

♦ медные жала очень быстро «горят»;

♦ медные жала требуют частой заточки.

Первая проблема — фирменная российская, потому что только в России продолжают выпускать паяльники, в которых жалом служит обыкновенный медный стержень. Медь на воздухе «горит», осыпаясь черной шелухой окиси. Мало того — это же окись может намертво забить отверстие, в которое вставлено жало, в результате чего съемное жало со временем превращается в несъемное. Потому при выборе паяльника обращайте внимание — медное жало обязательно должно быть никелированным.

Причина же частой заточки жала в том, что медь постепенно растворяется в жидком припое! Любой медный проводник также растворяется в припое, но воздействие на него припоя длится секунды, а на паяльнике капля припоя может провисеть несколько часов. Итог — каверна на жале, которую нужно стачивать напильником.

Способов борьбы с этой проблемой два — либо поискать более устойчивое к припою жало (оно имеет обычно золотисто-желтый цвет, в отличие от красноватой меди), либо пользоваться припоем, в котором заранее растворено некоторое количество меди (обычно 0,7 %) — такой припой на жало не действует.

Жала паяльников могут иметь разную форму. Наиболее распространена прямая, но встречаются и изогнутые жала. Также жало паяльника может иметь разную заточку. Выбор здесь обусловлен исключительно удобством работы. Автор лично пользуется только прямыми жалами, причем на 20-ваттном паяльнике оно заточено «на скос», а на 60-ваттном — «углом».

Следующий важный инструмент для пайки — пинцет. С его помощью зажимаются при пайке мелкие детали, а также горячие проводники. Еще одно назначение пинцета — уберечь от перегрева важные детали: если пинцетом зажать вывод детали, он будет играть роль теплоотвода.

Выбор пинцета — исключительно плод пристрастий выбирающего, хотя автор предпочитает пинцет с острыми концами — им удобно работать с компонентами для поверхностного монтажа.

И еще один важный инструмент для пайки — т. н. оловоотсос, потому что часто бывает необходимо удалить излишек припоя с места пайки либо выпаять из устройства деталь с большим количеством выводов. Простейший способ это сделать — стряхнуть с жала паяльника излишки припоя, и прикоснуться к месту, откуда необходимо убрать припой (этот способ работает только с медными жалами).

К сожалению, это способ помогает далеко не всегда — таким путем нельзя, например, убрать припой из металлизированного отверстия на плате. Для таких специальных случаев существуют либо специальные оплетки для «оттягивания» припоя, либо оловоотсосы. Оплетка, по сути дела — это «тряпка», сплетенная из проволоки, ну а уж с тряпками все мы обращаться умеем! Приложил оплетку к нужному месту, прогрел паяльником — и припой перетек на «тряпку», которую теперь можно выбросить.

Оловоотсос — это многоразовое устройство. Он представляет собой нечто, похожее на велосипедный насос с пружиной. Вначале нажимаем на шток, сжимая пружину, затем приставляем кончик оловоотсоса к месту, откуда нужно убрать припой, расплавляем его паяльником, нажимаем кнопку оловоотсоса — и он с силой втягивает в себя воздух вместе с каплями припоя. Это очень нужная вещь, если требуется, к примеру, выпаять из платы микросхемы с 40 ножками. При выборе оловоотсоса следует руководствоваться двумя правилами:

♦ кончик — фторопластовый, чтобы не охлаждать место пайки;

♦ корпус — металлический, чтобы не разбить его за пару месяцев активной работы.

С появлением т. н. поверхностного монтажа в области пайки произошли весьма серьезные изменения. Компоненты для поверхностного монтажа (сокращенно называемые SMD) имеют гораздо меньшие габариты, потому что у них нет (или почти нет) выводов, для них не нужно сверлить отверстия (от двух до сотни!), да и стоят они заметно дешевле обычных компонент (выводы — это медь, весьма дорогой металл).

Однако к таким «крошкам» уже не подлезешь с обычным паяльником: впаять такие детали достаточно сложно, а выпаять — еще сложнее, ведь при этом нужно еще не нарушить формовку выводов!

Для работы с такими деталями используется новый способ пайки — пайка горячим воздухом. Для этого промышленность выпускает паяльные станции с термофенами. Суть пайки проста — струя горячего воздуха заданной температуры направляется на заранее установленные на плате компоненты. В качестве припоя используется специальная пастообразная смесь припоя и флюса, которой смазываются места соединений.

Под влиянием высокой температуры припой расплавляется, и несколько сотен соединений на плате пропаиваются в течение одной-двух минут. Таким же способом выпаиваются из устройства микросхемы с несколькими десятками ножек. Термофен — устройство достаточно дорогое, поэтому выбирать его следует исходя, в первую очередь, из собственных финансовых возможностей. Автор может подсказать только два критерия:

♦ верхний предел температуры воздуха на выходе из термофена желательно иметь не ниже 350 градусов;

♦ автор имеет крайне негативный опыт работы с отечественными, с позволения сказать, «изделиями». Возможно, Вам, уважаемый читатель, повезет больше.

Преимущества групповой пайки с помощью термофена столь неоспоримы, что автор в свое время придумал собственную технологию пайки SMD-компонент, главной составляющей которой является… обыкновенный утюг. Описание ее приведено в конце книги.

Печатные платы как они есть

Печатный монтаж — настолько привычная для всех нас технология, что даже не верится, что когда-то ее не было. Когда у Микеланджело Буонаротти (1475–1564) спросили, как он создает свои несравненные статуи, он ответил, что нет ничего проще — берешь кусок мрамора и отрубаешь все лишнее. Это — почти точное описание технологии печатного монтажа: вместо того, чтобы соединять необходимые выводы проводниками, вначале нужно соединить вместе все выводы (эту функцию выполняет наклеенная на плату медная фольга), а затем удалить ненужные соединения химическим или механическим способом.

«Дедовский способ» изготовления печатных плат заключался в том, что на листке специальной бумаги, расчерченной миллиметровой сеткой (да-да, продавалась когда-то такая бумага, чтобы школьники рисовали на ней графики) расставить по клеточкам все детали. Затем расчертить ручкой соединения, наклеить бумагу на будущую печатную плату, накернить и насверлить отверстия в местах будущих соединений, а затем с помощью медицинской иглы (страшный дефицит!) перевести краской или лаком рисунок на плату.

С тех пор утекло много воды, и в радиолюбительскую практику, вместе с компьютерами, прочно вошли два новых способа — фотоспособ и ЛУТ.

Первый способ достаточно очевиден — нужно нарисовать (на компьютере, естественно) требуемую печатную плату, распечатать ее на лазерном принтере, а затем приобрести в радиолюбительских магазинах специальный светочувствительный лак. Рассказывать дальнейшее в силу очевидности нет смысла, хочется только добавить, что попытки изготавливать платы фотоспособом делались и во времена миллиметровой бумаги и медицинских игл, только вместо светочувствительного лака в те времена использовался яичный белок и фотохимикаты, ибо цифровая фотография тогда еще не была изобретена.

Вторая же технология — это всецело порождение компьютеризации, потому что она в принципе не могла появиться до появления лазерного принтера.