Изготовление печатной платы в домашних условиях

Если вы решили собрать понравившуюся электрическую схему, а раньше этим никогда не занимались, то вам пригодятся приводимые ниже советы, а со временем, при появлении опыта, вы сможете выбрать наиболее удобную для себя методику.

Вся современная радиоаппаратура собирается на печатных платах, что позволяет повысить ее надежность, а также упростить сборку. Несложно научиться делать печатные платы своими руками, тем более что особых секретов в технологии нет.

Итак, вы выбрали нужную схему и приобрели необходимые детали. Теперь можно приступать к разводке топологии печатных проводников, учитывая реальные габариты деталей. Удобнее это делать на миллиметровой бумаге, но можно взять и обычный лист в клеточку. Рисуем контуры платы, габариты которой будут определяться с учетом размещения ее в каком-то готовом корпусе, что наиболее удобно, так как изготовление самодельного потребует много времени и не каждый сможет его сделать аккуратно и красиво.

Разводку топологии платы выполняют карандашом, отмечая места отверстий для выводов радиоэлементов и пунктиром контуры самих элементов. Линии соединения элементов выполняются в соответствии с электрической схемой по кратчайшему пути при минимальной длине соединительных проводников. Входные и выходные цепи схемы должны быть разнесены друг относительно друга по возможности дальше, что исключит наводки и самовозбуждение схем усилителей.

Наилучшее размещение элементов с первой попытки, как правило, не получается, и приходится пользоваться ластиком при изменении компоновки деталей.

После размещения всех элементов необходимо еще раз проверить соответствие топологии платы электрической схеме и устранить все выявленные ошибки (они будут).

Теперь можно приступать к изготовлению платы. Для этого из фольгированного стеклотекстолита вырезается заготовка печатной платы (ножовкой, резаком или ножницами по металлу). К заготовке закрепляем рисунок топологии (липкой лентой или пластырем). По рисунку, с помощью керна или шила, намечаются отверстия для выводов радиоэлементов и крепления платы.

Сверлим отверстия, сняв бумагу, сверлом диаметром 0,9...1,5 мм для радиоэлементов и 3...3,5 мм —для крепления платы. Иногда я сверлю плату по бумаге. Это несколько ускоряет изготовление, однако в случае необходимости рисунок топологии будет уже трудно использовать во второй раз, причем пострадают точность расположения отверстий и аккуратность исполнения.

После сверления мелкой наждачной шкуркой (нулевкой) слегка зачищаем фольгу, чтобы снять заусенцы и окисную пленку, — это ускоряет процесс травления.

Перед нанесением рисунка топологии плату нужно обезжирить техническим спиртом или ацетоном (протерев поверхность смоченной тряпкой), подойдут и многие другие растворители.

Для выполнения рисунка проводников используется любой быстро сохнущий лак, например женский лак для ногтей или мебельный (его можно подкрасить пастой от шариковой авторучки, чтобы было хорошо видно на плате). Очень удобно рисовать печатные соединения тонким водостойким маркером (не каждый тип подойдет).

Рис. 7.1

Для нанесения рисунка можно воспользоваться двумя методами:

— берется рейсфедер или перо (или маркер) и рисуются проводники от отверстия к отверстию (рис. 7.1 а) в соответствии с рисунком топологии;

— во втором методе покрывается лаком вся поверхность платы и при его подсыхании счищаются лишние участки лака при помощи скальпеля и линейки, оставляя закрашенными только токопроводящие дорожки (рис. 7.16).

Первый метод более быстрый, и чаще используется именно он, а второй иногда необходим для изготовления различных высокочастотных схем и схем с очень высокой плотностью монтажа.

После нанесения рисунка, когда лак подсохнет, топологию проводников можно подретушировать и скорректировать, аккуратно соскоблив скальпелем лишние участки лака. Затем плату помещаем в ванночку с раствором хлорного железа. Если плата двухсторонняя, чтобы заготовка не легла рисунком проводников на дно, необходимо в крепежные отверстия вставить диэлектрические клинья или любым другим способом обеспечить зазор.

Весь процесс травления займет около часа, но если вы хотите его ускорить, то раствор должен быть слегка теплым и при травлении иногда его помешивайте (время зависит и от концентрации раствора хлорного железа в воде).

После окончания травления заготовку промываем под струёй воды и отверткой соскабливаем лак с платы (его можно также растворить, например ацетоном, но это дольше и создает больше грязи).

Для удобства монтажа, проводники платы необходимо облудить припоем ПОС-61 с использованием жидкого спирто-канифольного флюса (для лучшей пайки плату можно слегка зачистить мелкой шкуркой). Прикосновения паяльника должны быть легкими и не надолгими, иначе медная фольга дорожек начнет отслаиваться.

Остатки канифоли после облуживания удаляют с платы ацетоном или спиртом.

На этом процесс изготовления печатной платы считается законченным и можно приступать к монтажу элементов на ней.

В заключение отметим, что существует способ изготовления печатной платы без использования химических реактивов. При этом зазоры между контактными дорожками выполняются резаком при помощи металлической линейки, но этот метод требует больше сил и определенных навыков, так как резак может соскочить и порезать нужные участки фольги. Поэтому этим методом обычно пользуются очень редко, когда топология очень простая, а хлорного железа нет под руками.

Хлорное железо нетрудно изготовить самостоятельно. Для этого берется соляная кислота с концентрацией около 9% (ее можно приобрести в хозяйственных магазинах) и железные опилки (или тонкие листовые кусочки). Опилки заливаем кислотой и оставляем в открытой емкости на несколько дней. Если кислота имеет низкую концентрацию, то ее берется 25 частей на 1 часть объема опилок для получения водного раствора хлорного железа сразу нужной плотности.

По окончании реакции получается светло-зеленый раствор, который, постояв еще несколько дней, становится желто-бурым.

Электробезопасность при выполнении работ

ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАБОТ

Основы безопасности при работе с напряжением более 36 В должен знать каждый. Жизнь слишком ценный подарок природы, чтобы ее терять из-за невнимательности или неаккуратности.

Электрический ток более 50 мА, проходящий через человека, представляет опасность для здоровья и жизни. Поэтому для безопасного выполнения работ необходимо помнить и выполнять основные правила:

1. Руки должны быть чистыми и сухими, так как величина тока, проходящего через человека, зависит от состояния кожи, а также площади соприкосновения с токоведущими частями (грязь и влага ее увеличивают).

2. Нельзя лезть в блок сразу двумя руками или одной рукой при этом касаться токопроводящей поверхности (металлического корпуса устройства), так как степень поражения электрическим током зависит от пути его прохождения. Наиболее опасным является путь тока от руки к руке — через область сердца и легких.

3. Ремонт с заменой деталей необходимо выполнять при отключении питания устройства от сети 220 В. Для полной уверенности в этом лучше вытащить сетевую вилку из розетки (выключатель может сломаться в самый неожиданный момент).

4. После выключения питания конденсаторы в устройстве могут еще некоторое время сохранять заряд, который вы получите при случайном касании цепей. Для исключения такой возможности выводы высоковольтных конденсаторов закорачиваются через резистор примерно 100 Ом (закорачивание выводов короткозамыкающей перемычкой может их повредить).

Это правило особенно хорошо запоминается, после того как разряд высоковольтного конденсатора почувствуешь на себе.

5. При первоначальном включении устройства следует соблюдать осторожность, так как диоды и электролитические конденсаторы при неправильном включении полярности или превышении режимов могут взорваться. При этом конденсаторы взрываются не сразу, а сначала некоторое время греются.

6. Не рекомендуется оставлять без присмотра включенные и еще не настроенные устройства — это может вызвать пожар.

7. Безопасным для человека в обычных условиях является источник тока с напряжением до 36 В, поэтому для монтажа элементов лучше использовать паяльник с рабочим напряжением, не превышающим это значение.

8. При работе с паяльником нельзя стряхивать с жала остатки расплавленного припоя: его брызги могут попасть в глаза или на тело и вызвать травму. Осторожность необходима и при вытаскивании выводов элементов при отпайке.

Паяльник должен иметь подставку, которая исключает случайное касание горячих частей руками, а также скатывание его на стол.

9. При длительной работе с паяльником воздух в комнате насыщается вредными для организма парами свинца и олова. Поэтому помещение следует регулярно проветривать.

Если же вы все же по неосторожности попали под напряжение или стали свидетелем такого случая, то надо как можно скорее освободиться от контакта с токоведущим проводником, любым способом разомкнув цепь. Последствия поражения зависят от времени нахождения человека под напряжением.

Особо внимательным надо быть при настройке схем, не имеющих электрической развязки от сети 220 В (не имеющих понижающих напряжение трансформаторов). В этом случае подключение измерительных приборов лучше выполнять при отключенной схеме.

Обо всех опасностях невозможно рассказать в пределах данной статьи, поэтому будьте внимательны и осторожны при работах с электричеством.

Как правильно выбрать провода для электропроводки и изготовить плавкий предохранитель

Если вам необходимо выполнить электрическую проводку в квартире на даче или в гараже, а это имущество не застраховано от пожара, то приводимые в данной статье сведения помогут уберечься от всяких неожиданностей, связанных с электрической сетью.

Для правильного выбора сечения провода необходимо учитывать величину максимально потребляемого нагрузкой тока. Значения токов легко определить, зная паспортную мощность потребителей по формулам 1=Р/220 (например, для электрообогревателя мощностью 2000 Вт ток составит 9 А, для 60 Вт лампочки — 0,3 А). Зная суммарный ток всех потребителей и учитывая соотношения допустимой для провода токовой нагрузки (открытой проводки) на сечение провода:

- для медного провода 10 ампер на миллиметр квадратный,

- для алюминиевого 8 ампер на миллиметр квадратный, можно определить, подойдет ли имеющийся у вас провод или же необходимо покупать другой. При выборе типа провода нужно также учитывать допустимое напряжение пробоя изоляции (нельзя для электрической проводки на сетевое напряжение 220 В использовать провода от телефонной линии).

При выполнении скрытой проводки (в трубке или же в стене) приведенные значения уменьшаются умножением на поправочный коэффициент 0,8.

Следует отметить, что открытая проводка обычно выполняется проводом с сечением не менее 4 кв. мм из расчета достаточной механической прочности.

Приведенные выше соотношения легко запоминаются и обеспечивают достаточную точность для бытового использования проводов. Если требуется с большей точностью знать длительно допустимую токовую нагрузку для медных проводов и кабелей, то можно воспользоваться таблицей 7.3.

Таблица 7.3

Сечение,кв. мм

1,5

2.5

Ток, А

100

125

170

При разведении цепей на вводе обязательно устанавливается общий выключатель и предохранители (плавкие вставки или электромеханические автоматы). Наиболее широко распространены в бытовых сетях плавкие предохранители, но при перегорании (в случае перегрузки цепи) возникают проблемы с их приобретением.

Некоторые смелые люди выходят из затруднения временной заменой предохранителя на гвоздь или же выполняя из любого попавшего под руку провода перемычку. Со временем это забывается, а, как известно из народного опыта — нет ничего более постоянного, чем временное. В этом случае, при перегрузке, может загореться проводка.

Чтобы этого не случилось, удобно воспользоваться упрощенной формулой, которая позволит правильно изготовить плавкий предохранитель на любой ток с достаточной точностью.

Для одножильного медного провода ток защиты предохранителя определяется по упрощенной формуле:

В таблице 7.4 приведены результаты расчетов для некоторых часто используемых проводов.

Таблица 7.4

d, мм

0,06

0,09

0,1

0,12

0,2

0,25

0,3

0,5

1,0

Inp, A

1,76

2,16

2,53

3,32

7,16

10

13

28,3

80

Для изготовления предохранителя провод нужного диаметра можно взять из многожильных монтажных проводов, аккуратно сняв изоляцию.

Методика расчета сетевого трансформатора

Целью расчета является получение заданных выходных параметров трансформатора (для сети с частотой 50 Гц) при его минимальных габаритах и массе.

Расчет трансформатора целесообразно начать с выбора магнитопровода, т. е. определения его конфигурации и геометрических размеров.

Наиболее широко распространены три вида конструкции магнитопроводов, приведенные на рис. 7.17.

Рис. 7.17. Конструкции магнитопроводов трансформаторов: а) броневого пластинчатого; б) броневого ленточного; в) кольцевого ленточного

Для малых мощностей, от единиц до десятков Вт, наиболее удобны броневые трансформаторы. Они имеют один каркас с обмотками и просты в изготовлении.

Трансформатор с кольцевым сердечником (торроидальный) может использоваться при мощностях от 30 до 1000 Вт, когда требуется минимальное рассеяние магнитного потока или когда требование минимального объема является первостепенным. Имея некоторые преимущества в объеме и массе перед другими типами конструкций трансформаторов, торроидальные являются вместе с тем и наименее технологичными (удобными) в изготовлении.

Исходными начальными данными для упрощенного расчета являются:

— напряжение первичной обмотки Ui;

— напряжение вторичной обмотки Uz;

— ток вторичной обмотки l2;

— мощность вторичной обмотки Р2 =I2 * U2 = Рвых

Если обмоток много, то мощность, отдаваемая трансформатором, определяется суммой всех мощностей вторичных обмоток (Рвых).

РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА

Размеры магнитопровода выбранной конструкции, необходимые для получения от трансформаторов заданной мощности, могут быть найдены на основании выражения:

Sст— сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки;

Sок — площадь окна в магнитопроводе;

Вмах— магнитная индукция, см. табл. 7.5;

J — плотность тока, см. табл. 7.6;

Кок — коэффициент заполнения окна, см. табл. 7.7;

Кст — коэффициент заполнения магнитопровода сталью, см. табл. 7.8;

Величины электромагнитных нагрузок Вмах и J зависят от мощности, снимаемой со вторичной обмотки цепи трансформатора, и берутся для расчетов из таблиц 7.5 и 7.6.

Таблица 7.5

Конструкция магнитопровода

Магнитная индукция Вмах, [Тл] при Рвых, [Вт]

5—15

15—50

50—150

150—300

300—1000

Броневая (пластинчатая)

1,1—1,3

1,3

1,3—1,35

1,35

1,35—1,2

Броневая (ленточная)

1,55

1,65

1,65

1,65

1,65

Кольцевая

1,7

1,7

1,7

1,65

1,6

Таблица 7.6

Конструкция магнитопровода

Плотность тока J, [а/мм кв.] при Рвых, [Вт]

5—15

15—50

50—150

150—300

300—1000

Броневая (пластинчатая)

3,9—3,0

3,0—2,4

2,4—2,0

2,0—1,7

1,7—1,4

Броневая (ленточная)

3,8—3,5

3,5—2,7

2,7—2,4

2,4—2,3

2,3—1,8

Кольцевая

5—4,5

4,5—3,5

3,5

3,0

Коэффициент заполнения окна Кок приведен в таблице 7.7 для обмоток, выполненных проводом круглого сечения с эмалевой изоляцией.

Коэффициент заполнения сечения магнитопровода сталью Кст зависит от толщины стали, конструкции магнитопровода (пластинчатая, ленточная) и способа изоляции пластин или лент друг от друга. Величина коэффициента Кст для наиболее часто используемой толщины пластин может быть найдена из таблицы 7.8

Таблица 7.7

Конструкция магнитопровода

Рабочее напряж. [В]

Коэффициент заполнения окна Кок при Рвых, [Вт]

5-15

15-50

50-150

150-300

300-1000

Броневая (пластинчатая)

до 100

0,22-0,29

0,29-0,30

0,30-0,32

0,32-0,34

0,34-0,38

100-1000

0,19-0,25

0,25-0,26

0,26-0,27

0,27-0,30

0,30-0,33

Броневая (ленточная)

до 100

0,15-0,27

0,27-0,29

0,29-0,32

0,32-0,34

0,34-0,38

100-1000

0,13-0,23

0,23-0,26

0,26-0,27

0,27-0,30

0,30-0,33

Кольцевая

0,18-0,20

0,20-0,26

0,26-0,27

0,27-0,28

Таблица 7.8

Конструкция магнитопровода

Коэффициент заполнения Кст п

ри толщине стали, мм

0,08

0,1

0,15

0,2

0,35

Броневая (пластинчатая)

-

0,7(0,75)

-

0,85 (0,89)

0,9 (0,95)

Броневая (ленточная)

0,87

-

0,90

0,91

0,93

Кольцевая

0,85

0,88

ПРИМЕЧАНИЕ:

1. Коэффициенты заполнения для пластинчатых сердечников указаны в скобках при изоляции пластин лаком или фосфатной пленкой.

2. Коэффициент заполнения для ленточных магнитопроводов указаны при изготовлении их методом штамповки и гибки ленты.

Определив величину Sст*Sок, можно выбрать необходимый линейный размер магнитопровода, имеющий соотношение площадей не менее, чем получено в результате расчета.

Величину номинального тока первичной обмотки находим по формуле:

Таблица 7.9

Величина

Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых, [Вт]

2—15

15—50

50—150

150—300

300—1000

h броневой ленточный

0,6—0,8

0,8—0,9

0,90—0,93

0,93—0,95

0,76—8,88

0,88—0,92

0,92—0,95

0,95—0,96

COS j

0,85—0,90

0,90—0,93

0,93—0,95

0,95—0,93

0,93—0,94

Токи вторичных обмоток обычно заданы. Теперь можно определить диаметр проводов в каждой обмотке без учета толщины изоляции. Сечение провода в обмотке: Snp = I/J, диаметр

Определяем число витков в обмотках трансформатора:

аU — падение напряжения в обмотках, выраженное в процентах от номинального значения, см. таблицы 7.10 и 7.11. Следует отметить, что данные для —U, приведенные в таблице 7.10, для многообмоточных трансформаторов требуют уточнения. Рекомендуется принимать значения аU для обмоток, расположенных непосредственно на первичной обмотке на 10...20% меньше, а для наружных обмоток на 10...20% больше указанных в таблице.

В торроидальных трансформаторах относительная величина полного падения напряжения в обмотках значительно меньше по сравнению с броневыми трансформаторами. Это следует учитывать при определении числа витков обмоток — значения аU берутся из таблицы 7.11.

Таблица 7.10






0,5-0,6

Конструкция броневая, величина аU

Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых, Вт

5—15

15—50

50—150

150—300

300—1000

аU1

20—13

13—6

6—4.5

4,5—3

3—1

аU2

25—18

18—10

10—8

8—6

6—2

Таблица 7.11

Конструкция кольцевая, величина OU

Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых, Вт

8-25

25-60

60-125

125-250

250—600

OU1

7

6

5

3,5

2,5

OU2

7

6

5

3.5

2.5

ПРИМЕР РАСЧЕТА СЕТЕВОГО ТОРРОИДАЛЬНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Исходные данные:

Входное напряжение U1 = 220 В

Выходное напряжение U2 = 22 В

Максимальный ток нагрузки I2 = 10 А

Мощность вторичной цепи определяем из формулы:

P2 = U2 * l2 =220 Вт

Имеется кольцевой ленточный магнитопровод с размерами: в = 4 см, с = 7,5 см, а = 2 см (рис. 7.17в).

Sок =pЧR2 =3,14Ч3,752 =44,1 кв. см ; Sст =аЧв=2Ч4 =8 кв. см

Воспользовавшись формулой мощности и таблицами, определяем, какую максимальную мощность можно снять сданного магнитопровода:

Расчетная величина превышает необходимую по исходным данным (Р2 = 220 Вт), что позволяет применить данный магнитопровод для намотки нужного трансформатора, но если требуются минимальные габариты трансформатора, то железо магнитопровода можно взять меньших размеров (или снять часть ленты), в соответствии с расчетом.

Номинальный ток первичной обмотки:

Сечение провода в обмотках:

Диаметр провода в обмотках:

Выбираем ближайшие диаметры провода из ряда стандартных размеров, выпускаемых промышленностью, — 0,64 и 2 мм, типа ПЭВ или ПЭЛ.

Число витков в обмотках трансформатора:

Определение параметров коаксиального кабеля

Одним из основных параметров высокочастотного кабеля является волновое сопротивление. Обычным омметром его не измерить — для этого нужен специальный прибор. Сам кабель (отечественного производства) не имеет маркировки и если вы не знаете его тип, то, воспользовавшись штангенциркулем, легко сможете определить волновое сопротивление с помощью несложных вычислений.

Для этого нужно снять внешнюю защитную оболочку с конца кабеля, завернуть оплетку и измерить диаметр внутренней полиэтиленовой изоляции. Затем снять изоляцию и измерить диаметр центральной жилы. После этого результат первого измерения разделим на результат второго: при полученном отношении примерно 3,3...3,7 волновое сопротивление кабеля составит 50 Ом, при отношении 6,5...6,9 — составляет 75 Ом.

Вторым важным параметром является удельное затухание. Эта величина характеризует потери уровня сигнала при его прохождении через один метр кабеля и позволяет сравнивать кабели разных марок.

Затухание тем больше, чем больше длина кабеля и чем больше частота сигнала. Удельное затухание измеряется в децибелах на метр (дБ/м) и приводится в справочниках в виде таблиц или графиков.

Рис. 7.11. Удельное затухание коаксиальных кабелей

На рис. 7.11 приведены зависимости удельного затухания коаксиальных кабелей разных марок от частоты. Пользуясь ими, можно подсчитать затухание сигнала в кабеле, при известной его длине, на любой частоте.

Обозначение коаксиального кабеля состоит из букв и трех чисел: буквы РК обозначают радиочастотный коаксиальный кабель, первое число показывает волновое сопротивление кабеля в омах, второе — округленный внутренний диаметр оплетки в миллиметрах, третье — номер разработки. Из графика видно, что удельное затухание зависит от толщины кабеля: чем он толще, тем удельное затухание меньше.

Зная длину кабеля, воспользовавшись таблицей 7.2, можно перевести затухание из децибелов в относительное ослабление уровня сигнала на выходе.

Таблица 7.2

ДБ

0,5

Рвых/ Рвх

0,94

0,79

Особенности сборки и монтажа электрических схем

В заметке невозможно рассказать обо всех особенностях данной работы, однако наиболее важные правила необходимо знать, перед тем как вы первый раз приступите к изготовлению любой радиотехнической конструкции. Это позволит сэкономить время и деньги при настройке.

Во многих схемах применяются микромощные микросхемы, изготовленные по КМОП технологии (серии 561, 1561, 564), а также полевые транзисторы. Все эти детали, пока они не установлены в плату, боятся статического электричества. На человеке оно образуется из-за трения одежды и может превышать потенциал 1000 В. Поэтому до прикосновения к этим деталям необходимо надеть заземленный браслет или хотя бы коснуться рукой металла батареи отопления. Детали, боящиеся статического электричества, должны храниться в металлической фольге или в специальных коробках. Для защиты полевых транзисторов выводы у них можно обмотать оголенным проводом, который снимается при монтаже. Монтаж этих деталей на плату лучше выполнять в последнюю очередь, после установки всех остальных деталей.

Сборку печатной платы начинают с установки элементов, требующих механического крепления. При этом приходится иногда расширять отверстия и пазы, а делать это с уже установленными деталями неудобно.

Все устанавливаемые детали не должны иметь на корпусе царапин, трещин, вмятин или каких-то других механических повреждений. Даже если такие детали и работают, то еще не значит, что это продлится долго. Детали устанавливаются так, чтобы они не касались друг друга.

Паяльник лучше использовать с заземляемым жалом, а температура жала должна быть около 270°С. Если она значительно выше, то припой на жале быстро выгорает и приобретает серый цвет, а при нормальной температуре расплавленный припой не теряет зеркального блеска, который остается и после его остывания. Такая пайка обеспечивает качественное электрическое соединение.

Для ускорения пайки используют жидкий спирто-канифольный флюс — он разрушает окисную пленку на поверхности выводов деталей. Флюс легко можно сделать самостоятельно, растворив кусок канифоли в спирте в пропорции примерно 1:10.

При пайке элементов, чтобы их не перегревать, паяльником с припоем на жале касаются выводов не более чем в течение 3 секунд. Сами элементы при этом удобно придерживать пинцетом. Для лучшей пайки выводы деталей полезно до установки на плату предварительно облудить. При установке элементов их выводы загибаются так, чтобы была видна маркировка. Это пригодится, когда будете настраивать устройство и разбираться в ошибках монтажа.

Некоторые детали (диоды, стабилитроны, электролитические конденсаторы и др.) имеют полярность, и ее необходимо соблюдать при монтаже. Наиболее легко ошибиться с установкой электролитических конденсаторов, особенно импортного производства, так как справочную информацию по ним найти трудно, а на корпусе полярность не указана.

Рис. 7.2. Схема для определения полярности электролитических конденсаторов

В этом случае удобно воспользоваться схемой, приведенной на рис. 7.2, которая позволит по минимуму тока утечки конденсатора легко определить его полярность. Утечка замеряется косвенным методом по падению напряжения на резисторе R1 после окончания заряда подключенного конденсатора. Напряжение, подаваемое с блока питания, не должно превышать допустимое рабочее для конденсатора. При неправильном подключении полярности у конденсатора утечка будет в 10...100 раз больше по сравнению с правильной. Вольтметр для этих измерений необходим с большим входным сопротивлением, например В7-38А.

После окончания пайки выступающие выводы деталей укорачиваем и растворителем смываем остатки канифоли, что позволит проконтролировать качество монтажа: на плате не должно остаться капель припоя и междорожечных замыканий.

Параллельное включение резисторов и последовательное конденсаторов

Таблица 7.1

5.2

5.4

5.6

6.1

6.4

6.7

6.9

7.3

7.5

7.7

7.8

7.9

8.1

8.2

8.4

8.5

8.6

8.7

8.8

8.9

5.5

5.7

5.9

6.3

6.5

6.8

7.1

7.3

7.5

7.8

8.2

8.4

8.6

8.7

8.9

9.2

9.3

9.5

9.6

9.7

9.8

6.2

6.7

6.8

7,2

7.5

7.8

8.3

10.2

10.3

10.5

10.6

6.5

7.1

7.5

7.9

8.2

8.4

8.8

9.1

9.3

9.5

9.7

10.2

10.3

10.5

10.7

10.9

11.1

11.2

11.4

9.6

10.3

10.6

10.8

11.1

11.4

11.6

11.8

12.1

12.3

12.5

12.7

12.9

8.5

8.9

9.3

9.6

10.4

10.8

11.1

11.3

11.7

11.9

12.2

12.4

12.7

12.9

13.2

13.4

13.6

9.5

9.9

10.3

10.8

11.2

11.6

12.3

12.7

13.3

13.5

13.9

14.2

14.5

14.8

105

109

11 5

174

128

13.2

13.6

14.4

14.7

15.1

15.5

15.8

16.2

16.4

11.5

12.1

12.7

13.2

13.5

14.5

15.4

15.8

16.2

16.6

17.3

17.7

12.6

13.3

13.9

14.4

14.8

15.4

15.9

16.3

16.8

17.3

17.7

18.2

18.6

13.5

14.2

14.8

15.4

15.9

16.4

17.6

18.2

18.8

19.3

19.8

20.3

20.8

15.7

16.4

16.9

17.7

18.3

18.9

13.5

20.2

20.8

21.4

22.6

165

177

179

187

114

20.8

21.5

22.2

22.9

23.5

24.2

18.7

19.5

20.4

21.1

21.8

22,8

23.5

24.3

25.8

19.5

20.4

21.3

22.1

23.9

24.8

25.6

26.4

27.3

21.5

22.4

23.3

24.3

25.4

26.3

27.3

28.2

29.2

73 5

244

255

778

789

799

25.5

26.7

29.1

30.3

31.4

32.7

29.4

30.7

33.3

34.8

32.4

33.9

35.3

36.9

35.7

37.2

38.9

37.5

39.1

41.1

43.1

45.5

Cобщ=(C1·C2)/(C1+C2)

Rобщ=(R1·R2)/(R1+R2)

На практике, при изготовлении или настройке радиотехнических схем, иногда требуется иметь величины резисторов или конденсаторов, отличающиеся от широко распространенного цифрового ряда Е24.

Приобрести элементы с номиналами из рядов Е48 или Е96 (Е192) довольно сложно, да и стоимость у них значительно выше, так как при изготовлении используется подгонка номинала. Такие детали предприятия изготавливают на заказ и небольшими партиями.

В этом случае для получения нужных значений иногда приходится соединять параллельно два резистора или последовательно два конденсатора. Величина общего номинала соединенных таким способом элементов определяется приведенными на рисунке формулами, но удобней воспользоваться уже заранее рассчитанной по этим формулам таблицей 7.1.

В верхнем горизонтальном и правом вертикальном рядах находятся все числа из ряда номиналов Е24 (при необходимости эти значения можно одновременно умножать на 0,1, 10 или 100). Общая величина номинала соединений находится на пересечении вертикального и горизонтального рядов чисел. Таблицей удобно пользоваться и при обратных действиях, когда требуется по известной величине узнать, из каких стандартных значений номиналов эту величину можно получить. Так, например, если нужно сопротивление 179 кОм, его можно получить из двух параллельно включенных резисторов с номиналами 390 кОм и 330 кОм.

Полезный опыт

Приведенная здесь информация в основном рассчитана на тех, кто еще не успел приобрести опыт в самостоятельном изготовлении радиотехнических устройств. В этом случае возникает много вопросов, на которые и даются ответы в соответствующих статьях. А размещенные в конце справочные листы позволят при сборке приведенных схем не искать справочники — вся основная необходимая информация будет у вас под руками.

Изготовление печатной платы в домашних условиях

Особенности сборки и монтажа электрических схем

Замена радиодеталей в схемах

Параллельное включение резисторов и последовательное конденсаторов

Сами ремонтируем "денди"

Перестройка импортных УКВ радиоприемников

Определение параметров коаксиального кабеля

Простая антенна для дачи

Как правильно выбрать провода для электропроводки и изготовить плавкий предохранитель

Видимый ночью включатель

Методика расчета сетевого трансформатора

Электробезопасность при выполнении работ

Рекомендуемая литература

Простая антенна для дачи

Многие проводят свой отпуск летом на даче. Городскому жителю трудно долго обходиться без привычного телевизора. Для некоторых он стал уже членом семьи.

Для качественной работы телевизора необходима направленная согласованная антенна на нужный диапазон частот. В некоторых местах пригорода стоят ретрансляторы и, имея направленную антенну, можно выбрать, от какого источника лучше принимать сигнал (он будет идти на разных частотах). Направленная антенна также снижает уровень помех на входе телевизора при приеме сигнала.

От выбора типа антенны и аккуратности ее изготовления зависит уровень входного сигнала телевизора, а это определяет качество изображения, его контрастность, наличие цвета. Для того чтобы максимум мощности принятого антенной сигнала был направлен в кабель и поступил на вход телевизора — необходимо, чтобы волновое входное сопротивление антенны было согласовано с кабелем.

К сожалению, комнатные и наружные антенны типа "волновой канал" нуждаются в настройке по приборам, и поэтому их изготовление в домашних условиях не рекомендуется, хотя они и являются наиболее эффективными.

Конструкция простейшей телевизионной антенны в виде петлевого вибратора приведена на рис. 7.12.

Рис. 7.12. Вариант конструкции антенны

Эта антенна является достаточно широкополосной, чтобы принимать сразу несколько каналов, но в зависимости от номеров принимаемых каналов размеры у нее должны быть разные. Это связано с тем, что телевизионные частоты между 1...5 и 6...12 каналами имеют окно и получается большая разница по частоте между поддиапазонами (49... 100 МГц и 175...227 МГц), что затрудняет ее согласование.

Антенна выполняется из медной ленты, трубки или другого металлического профиля. При этом надо учитывать, что высокочастотные токи распространяются в тонком слое поверхности металла. Поэтому не имеет значения, взята трубка или брусок для изготовления антенны, — важен только наружный диаметр. Так, если для антенны используется металлическая полоса, ее ширина берется примерно в 1,5 раза больше рекомендуемого диаметра, а уголок — того же размера, что и диаметр.

Телевизионная антенна может выполняться из любого металла: меди, латуни, бронзы, стали, алюминия и др., а поверхность ее должна быть ровной и гладкой. Стальная антенна получится тяжелой, а также будет ржаветь, что ухудшит ее параметры. Наиболее часто промышленностью изготавливаются антенны из алюминиевых сплавов, но у них на поверхности образуется окисная плохопроводящая пленка и по своим электрическим параметрам они уступают медным и латунным.

Места подключения коаксиального кабеля к элементам антенны нужно герметизировать для защиты от влаги. Лучше для этих целей подойдут пластифицированные эпоксидные смолы.

Во избежание коррозии антенну после сборки и подключения кабеля окрашивают в несколько слоев, предварительно обезжирив поверхность. При этом могут использоваться краски с хорошими диэлектрическими свойствами и способностью противостоять климатическим воздействиям, например автомобильную эмаль, нитроэмали, а в крайнем случае подойдут и масляные краски.

Для согласования 292-Омного волнового сопротивления самой антенны с 75-Омным кабелем служит шлейф. Волновое сопротивление и обычное не следует путать — его можно замерить только специальными высокочастотными приборами. Использовать вместо 75-Омного кабеля 50-Омный недопустимо, так v.ay. это может привести к появлению ряби и повторов на экране, что значительно ухудшит качество изображения.

Определить, какое волновое сопротивление имеет ваш кабель, можно по его размерам, воспользовавшись рекомендациями, приведенными в предыдущей статье.

Возникшие на экране повторы могут быть вызваны не только отражением сигнала в кабеле из-за плохого согласования, но и из-за того, что он отражается от высоких зданий или сооружений и приходит на вход антенны с небольшой задержкой относительно основного сигнала. В этом случае направление антенны можно изменить так, чтобы при очень незначительном ухудшении основного изображения пропал отраженный сигнал, — антенна ориентируется не на максимум сигнала, а на минимум отраженной помехи.

Рис. 7.13. Диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости

Диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости приведена на рис. 7.13, и на ее форму могут оказывать влияние близко расположенные токопроводящие предметы. Поэтому вблизи антенны (1,5 м) их присутствие нежелательно.

Для тех, кто хочет получить более глубокие знания по видам, типам и особенностям наиболее известных телевизионных антенн, можно порекомендовать познакомиться с книгой Никитина В. А. "Как сделать телевизионную антенну" (М.; МП Символ, 1994).

Видимый ночью включатель

Простая доработка широко применяемых бытовых включателей света позволит быстро находить их в полной темноте по светящемуся сектору клавиши (рис. 7.14). Днем же подсветка видна не будет и не привлечет внимания.

Рис. 7.14

Рис. 7.15

Для выполнения подсветки используется неоновая лампочка типа ТЛ, включенная последовательно с резистором 150...200 кОм в разрыв контактов включателя (рис. 7.15). Неоновый индикатор будет светиться, только когда освещение не включено.

Для монтажа применяем толстый (диаметром 1...1,5 мм) одножильный медный провод, что позволит использовать его и как элемент крепления узла подсветки к контактным зажимам соответствующей группы контактов включателя.

Чтобы подсветка была однородной и красивой, часть клавиши нужно с внутренней стороны поверхности заклеить светонепроницаемым материалом (например металлической фольгой).

Неоновые лампочки подойдут и другие, при этом подсветка может иметь разные цвета, что зависит от типа примененного неонового индикатора HL1. Так, если взять ТЛЗ-1-1, то будет зеленоватая подсветка, ТЛО-1-1 — оранжевая, ТЛГ-1-1 — голубая.

Существует и второй путь, позволяющий сделать видимым ночью место расположения включателя. На рис. 7.16 приведена схема для включения индикаторного светодиода. Но при этом потребуется выполнить отверстие в корпусе включателя для закрепления светодиода. Да и элементов она содержит больше.

Рис. 7.16

Применяемые детали подойдут любого типа, малогабаритные.

Обе схемы работают только при выключенном положении включателя SA1 и наличии исправной осветительной лампы. Осветительная лампа может быть любой мощности.

Мощность, потребляемая индикаторами, при работе подсветки, не более 0,37 Вт (у схемы с "неонкой" она еще меньше), что будет незаметно при месячной оплате электроэнергии.

Замена радиодеталей в схемах

При сборке понравившейся схемы или ремонте радиотехнических устройств иногда могут возникнуть трудности с приобретением какой-то конкретной детали. Чем ее можно заменить? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо знать основные особенности деталей и хорошо представлять принцип работы схемы, в которой эта деталь применена, что позволит оценить предельные режимы для конкретного узла.

Большинство деталей могут быть легко заменены на аналогичные, близкие по параметрам, без потери качественных характеристик устройства. Это часто объясняется тем, что разработчик схемы при выборе конкретного типа элемента часто ориентируется на перечень легко доступных ему деталей.

Наиболее просто с заменой резисторов и конденсаторов. Для постоянных резисторов основными параметрами являются: номинал сопротивления (как правило, допустимо отклонение номинала ±20%, если не оговариваются особо требования к точности), рассеиваемая мощность и температурный коэффициент. При замене резисторы можно устанавливать большей мощности, чем это указано на схеме, но они, как правило, больше по габаритам. Температурный коэффициент учитывается в точных измерительных приборах или устройствах, предназначенных для работы в широком диапазоне температур.

Переменные резисторы кроме перечисленных выше параметров имеют еще один — вид зависимости изменения сопротивления от угла поворота движка (обычно указывается в виде буквы, см. рис. 7.3). От этого параметра зависит плавность регулировки параметров. Буква А — линейная зависимость, а наиболее распространенные нелинейные зависимости — логарифмическая (Б) и обратнологарифмическая (В) — используются для регулировки громкости и тембра звука, яркости свечения индикаторов и т. д., чтобы скомпенсировать нелинейность нашего восприятия.

Рис. 7.3

Постоянные конденсаторы кроме номинальной емкости и предельно допустимого рабочего напряжения имеют еще один важный параметр — температурный коэффициент изменения емкости (ТКЕ), см. справочный листок 1. Этот параметр необходимо учитывать в схемах высокостабильных генераторов, колебательных контурах, таймерах.

Обычно в высокочастотных схемах ТКЕ указывается, но если он не оговаривается, то желательно применять конденсаторы с малым изменением емкости от температуры, например с кодами МПО, ПЗЗ, МЗЗ, М47.

Наихудшее ТКЕ имеют конденсаторы с кодом Н90 (у них емкость может изменяться до —90% при изменении температуры от -60°С до +85°С), но они, как правило, используются в цепях фильтрации по питанию или как разделительные между каскадами, где ТКЕ для работы схемы значения не имеет.

Чаще всего можно использовать при замене конденсаторы любых типов, учитывая лишь номинальную емкость и рабочее напряжение, которое должно быть не меньше, чем реально действующее в схеме.

Рис. 7.4

Электролитические полярные конденсаторы допустимо заменять неполярными, но они обычно больше по габаритам, а обратная замена недопустима (из двух полярных (рис. 7.4) можно сделать один неполярный, включив их последовательно плюс к плюсу, при этом емкость у конденсаторов должна быть в два раза больше, чем это указано на схеме). Среди доступных электролитических конденсаторов наилучшими являются танталовые и оксидно-полупроводниковые, например типа К52-1А, К53-28 и аналогичные —ими можно заменять другие типы полярных конденсаторов. В цепях фильтров по питанию допустимо применять конденсаторы большей емкости, чем это указано на схеме.

У диодов основными параметрами являются предельно допустимые прямой ток и обратное напряжение, а в некоторых узлах устройств при замене необходимо учитывать еще обратный ток (утечка диода, когда он заперт) и прямое падение напряжения. У маломощных германиевых диодов обратный ток значительно больше, чем у кремниевых, а также он в большей степени зависит от температуры. По этой причине лучше использовать в цифровых схемах кремниевые диоды, например КД521, КД522, КД509 и другие. Прямое падение напряжения у большинства германиевых диодов примерно в два раза меньше, чем у подобных кремниевых. Поэтому в цепях, где используется это напряжение для стабилизации режима работы схемы, например в некоторых оконечных усилителях звука, замена диодов на другой тип проводимости недопустима.

Для выпрямителей в блоках питания главными параметрами являются предельно допустимый прямой ток и обратное напряжение. Например, при токах до 10 А можно применять диоды Д242...Д247, КД213; для тока 1...5 А подойдут диоды серии КД202, КД213; при токе 0.5...1 А диоды КД212, КД237 или диодные мосты КЦ402...КЦ405, а при меньших токах диоды КД105, КД102, диодные сборки КЦ407А и многие другие, с соответствующим буквенным индексом, который указывает на допустимое рабочее напряжение.

В импульсных источниках питания часто применяют специальные диоды Шотки (КД222, КД2998 и др.). Они предназначены для работы на более высоких частотах (10...200 кГц), чем обычные диоды и за счет малого внутреннего сопротивления в открытом состоянии имеют меньшие потери. Обычные диоды в такой схеме будут работать с сильным перегревом и недолго.

Транзисторы при замене должны выбираться из того же класса (маломощные, средней мощности, мощные, высокочастотные и т. д.) и с параметрами не хуже, чем у примененного в схеме. Основные параметры транзисторов, учитываемые при замене: максимально допустимые напряжение эмиттер-коллектор, ток коллектора, рассеиваемая мощность коллектора, а также коэффициент усиления.

Параметры кремниевых транзисторов более стабильны при изменении температуры, чем у германиевых. Снятые с производства устаревшие типы германиевых транзисторов (например МП37, МП42) можно заменить на кремниевые (КТ315, КТ361 или лучше на КТ3102, КТ3107 и др.) аналогичной структуры (п-р-п или р-п-р).

В устройствах, где транзисторы используются в ключевых режимах, например в логических схемах и каскадах управления реле, выбор транзистора не имеет большого значения, если он аналогичной мощности и имеет близкое быстродействие и коэффициент усиления.

Рис. 7.6. Схема замены транзистора КТ848А в блоке электронного зажигания

Так, например, используемые в импульсных блоках питания телевизоров транзисторы КТ838А можно заменить на КТ839А или КТ846В.

Транзисторы с большим коэффициентом усиления КТ829А можно заменить составной схемой из двух транзисторов (рис. 7.5). А вышедший из строя транзистор КТ848А в блоке электронного зажигания легковых автомобилей заменяется приведенной на рис. 7.6 схемой (при этом повысится надежность устройства).

Микросхемы можно разделить на три условные группы — логические, аналоговые и специализированные. Специализированные микросхемы (например ЦАП 594ПА1) заменить другим типом нельзя, так как при этом потребуется изменять построение схемы. Логические микросхемы серий 155 (133) везде заменяются на более современные и экономичные из серий 555 (1533) — они потребляют в 5...10 раз меньший ток при тех же основных параметрах. При этом желательно, чтобы все окружающие цифровые микросхемы были из одной серии (это избавит устройство от сбоев в работе из-за разного быстродействия логических элементов).

Разница между сериями 555 и 1533 заключается только в конструкции корпуса, нумерация выводов сохраняется.

Наиболее широко распространенные микросхемы 561-ой серии можно заменить на серию 1561 (или 564-ую серию, но у нее другая конструкция корпуса — "планарные выводы", и потребуется делать переходную колодку для их установки или менять топологию платы).

Часто в схемах применяется компаратор К544САЗ. Его можно заменить на аналогичный К521САЗ (в пластмассовом корпусе 201.14-1) или К521СА301 (в пластмассовом корпусе 3101.8-1), возможно также применение 521САЗ (в корпусе 301.8-2), но при этом изменяется нумерация подключаемых выводов (рис. 7.7).

При необходимости замены выбор аналоговых микросхем из серии операционных усилителей (ОУ) достаточно широк, но при этом необходимо учитывать разные параметры, в зависимости от конкретной схемы, в которой они применяется. Здесь нужно по справочнику найти наиболее близкую по параметрам микросхему, а еще лучше, если удастся проконсультироваться со специалистом, имеющим опыт разработки схем, так как некоторые ОУ требуют применения внешних цепей коррекции для устойчивой работы или же имеют другие особенности применения, как правило, не отражаемые в бытовых справочниках.

Рис. 7.7. Схема включения компарато ров при однополярном питании