Что такое макетная плата и как ей пользоваться?
Теория
КОМПОНЕНТЫ
ARDUINO
RASPBERRY
ИНТЕРФЕЙСЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
Очень часто, люди не знакомые с современными технологиями, при слове
«электроника» представляют у себя в голове человека с
паяльником. И это неспроста. Действительно, почти все, кто занимаются электроникой и работотехникой умеют пользоваться этим волшебным орудием. Но значит ли это, что для сборки электронного устройства необходим навык пайки? Ответ — нет!
Для чего нужна макетная плата?
Все люди в мире от мала до велика знают, что перед тем, как создать что-либо, необходимо сначала создать макет этого «чего-либо», будь это макет здания, стадиона или даже небольшого сельского туалета. В электротехнике это называют
прототипом.
Прототип — это работающая модель устройства. Именно для прототипированя нам и понадобится макетная плата.
Одноразовые монтажные платы
Монтажная плата — универсальная печатная плата для сборки и моделирования прототипов электронных устройств. Бывают односторонними и двухсторонними разных размеров.
Отверстия очень удобно подобраны по размерам выводов микросхем, а также других радиоэлементов. Поэтому очень удобно на таких макетных платах собирать и проверять радиоэлектронное устройство.
Обратная сторона таких макетных плат уже с готовыми устройствами будет выглядеть приблизительно вот так:
В чем же минусы монтажных плат? Лучше все-таки их использовать единожды, так как при многоразовом использовании у них могут отлетать пятачки, что приведет к их непригодности.
Беспаечные макетные платы (breadboard)
Видов
беспаечных макетных плат существует множество. Они различаются количеством выводов, количеством шин, конфигурацией. Но устроены все они по одному принципу. Макетная плата состоит из пластикового основания со множеством отверстий, расположенных обычно со
стандартным шагом 2,54 мм. С таким же шагом обычно располагаются ножки у выводных микросхем. Отверстия нужны для того, чтобы вставлять в них выводы радиоэлементов или
соединительные провода. Типичный вид макетной платы представлен на рисунке.
На рисунке ниже показан breadboard, на котором снято основание на нижней части. Как вы видите, на плате установлены ряды металлических пластин.
Каждая металлическая пластина имеет вид, приведенный на рисунке ниже. То есть, это не просто пластина, а пластина с клипсами, которые прячутся в пластиковой части монтажной платы. Именно в эти клипсы вы подключаете ваши провода.
То есть, как только вы подключили проводник к одному из отверстий в отдельном ряде, этот контакт будет одновременно подключен и к остальным контактам в отдельном ряде.
Обратите внимание, что на одной рельсе пять клипс. Это общепринятый стандарт. Большинство беспаечных макетных плат реализуются именно таким образом. То есть, вы можете подключить до пяти компонентов включительно к отдельной рельсе на breadboard’е и они будут связаны между собой. Но ведь на плате десять отверстий в ряде! Почему мы ограничены пятью контактами? Вы, наверное, обратили внимание, что по центру монтажной платы есть отдельная рельса без пинов? Эта рельса изолирует пластины друг от друга.
На рисунке ниже показан светодиод, установленный на беспаечную макетную плату. Обратите внимание, что две ноги светодиода установлены на изолированных параллельных рельсах. В результате не будет замыкания контактов.
Теперь рассмотрим макетные платы бóльших размеров. На таких платах, как правило, предусматривают две вертикально расположенные рельсы. Так называемые рельсы для питания.
Эти рельсы аналогичны по исполнению с горизонтальными, но при этом соединены друг с другом по всей длине. При разработке проекта вам часто необходимо питание для многих компонентов. Именно эти рельсы используются для питания. Обычно их отмечают «+» и «-» и двумя разными цветами — красным и голубым. Как правило, рельсы соединяют между собой, чтобы получить одинаковое питание по обоим сторонам макетки (смотрите на рисунке ниже). Кстати, нет необходимости подключать плюс именно к рельсе с обозначением «+», это исключительно подсказка, которая поможет вам структурировать ваш проект.
Центральная рельса без контактов изолирует две стороны беспаечной монтажной платы. Помимо изоляции, эта рельса выполняет вторую важную функцию. Большинство микросхем (ICs), изготавливаются в стандартных размерах. Для того, чтобы они занимали минимум места на монтажной плате, используется специальный форм-фактор под названием
Dual in-line Package, или сокращенно –
DIP.
У DIP-микросхем контакты расположены по двум сторонам и отлично садятся на две рельсы по центру макетной платы. Именно в этом случае изоляция контактов – отличный вариант, который позволяет сделать разводку каждого контакта микросхемы на отдельную рельсу с пятью контактами.
На рисунке ниже показана установка двух DIP микросхем. Сверху – LM358, ниже – микроконтроллер ATMega328, который используется во многих платах Arduino.
Наверняка вы обращали внимание, что на беспаечных монтажных платах нанесены числа и буквы возле строк (горизонтальных рельс) и столбцов (вертикальных рельс). Эти обозначения нанесены исключительно для удобства. Прототипы ваших устройств очень быстро обрастают дополнительными компонентами, а одна ошибка в подключении приводит к неработоспособности электрической схемы или даже к выходу из строя отдельных компонентов. Гораздо проще подключить контакт к рельсе, которая отмечена цифрой и буквой, чем отсчитывать контакты “на глаз”.
Когда вы разрабатываете электрическую схему, необязательно ограничиваться одной макеткой. На многих монтажных платах предусмотрены специальные пазы и выступы по бокам. С помощью этих слотов, вы можете соединить несколько breadboard’ов и сформировать необходимое для вас рабочее пространство. На рисунке ниже показаны четыре беспаечных макетных платы, соединенных вместе.
На некоторых монтажных беспаечных платах предусмотрена
самоклеющаяся основа на задней части. Очень полезная особенность, если вы хотите надежно установить макетку на какой-то поверхности.
На некоторых больших макетках вертикальные рельсы, на которые подается питание, состоят из двух изолированных друг от друга частей (например, макетка на 830 контактов). Очень удобно, если в вашем проекте надо два разных источника питания: например, 3.3 В и 5 В. Но надо быть предельно осторожным и перед использованием breadboard’а подключить один источник питания и проверить напряжение на двух концах вертикальной рельсы с помощью мультиметра.
