Что такое макетная плата и для чего она нужна. Макетная плата для монтажа с пайкой и без

Макетная плата для пайки — для чего она нужна?

Макетная плата изготавливается из куска пластмассы или другого материала, который не проводит электричество. На поверхности макетной платы имеются ровные линии и отверстия для установки элементов, из которых будет собираться электронное устройство: диодов, резисторов, конденсаторов и т. д.

Также на некоторых макетных платах могут иметься контактные разъёмы, посредством которых можно быстро подключать вывода радиодеталей, а не спаивать их проводами. Важно знать, что количество разъёмов может быть разным, именно от этого и строится цена на макетную плату.

Основное предназначение макетной платы — это тестирование схем, который радиолюбитель пытается внедрить в жизнь. Это весьма полезное приспособление для тех, кто занимается изготовлением самодельной радиоэлектроники.

Макетная плата позволяет найти и обнаружить ошибки в схеме, что-то добавить или изменить перед переносом элементов на основную плату из текстолита.

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.

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.

Виды макетных плат

Я не буду рассказывать вам про платы, сделанные из толстого картона, так как сейчас гораздо проще купить макетки заводского исполнения и не парить себе мозги.

Самодельные макетные платы

Такой вариант плат до сих пор имеет право на жизнь и выполняется предельно просто. Берется фольгированный текстолит, острым ножом разбивается на отдельные квадраты и получившиеся ячейки покрываются припоем.

Это своеобразный гибрид между макеткой и полноценной платой, то есть если вы собрали некое устройство на таком основании и работа вас полностью устраивает, то можно устройство эксплуатировать в таком виде и дальше.

Одноразовые макетные платы

Теперь давайте рассмотрим уже заводскую макетную одноразовую плату. На них очень удобно собирать самые разнообразные схемы, так как технологические отверстия специально подобраны под вывода микросхем.

Сборка практически любого радиоэлектронного устройства с такой платой занимает минимум времени. Да и стоят такие платы довольно дешево, а покупаю я их в этом магазине.

Несмотря на сплошные плюсы есть у таких изделий и незначительный минус: при повторном использовании вполне могут отлететь кольца из металла, именно поэтому такие платы называют одноразовыми.

Беспаечные макетные платы

До этого мы с вами рассматривали платы, где без паяльника и припоя просто не обойтись, но прогресс не стоит на месте и на рынке уже очень давно продаются вот такие беспаечные макетные платы.

Они бывают самых разнообразных размеров, как говорится, под любой запрос. Несмотря на то, что они стоят немного дороже своих одноразовых аналогов, но лучше немного переплатить и получить отличную основу для проверки работоспособности схем, которая прослужит вам очень долго.

В отверстия схемы можно вставлять провода толщиной от 0,4 до 0,7 мм и не более, а для того чтобы проверить какие дорожки звонятся между собой просто берем мультиметр и проверяем:

Если бы будете собирать объемную схему, где будут присутствовать высокочастотные составляющие, то для устранения помех и всевозможных наводок общий провод «землю» необходимо соединить с металлической пластиной, которую можно приклеить к основанию платы.

При выборе макетки вы можете выбрать модель с уже имеющимся металлическим основанием, тем самым вы избавите себя от необходимости искать такую пластину и мостить ее на плату.

А для еще большего комфорта и ускорения сборки схемы нужны провода (джамперы). Их конечно можно наделать самому, а можно также купить уже готовый набор. Сами платы и аксессуары к ней вы сможете посмотреть в этом магазине .

Но при сборке простой схемы вы вполне сможете обойтись и без них, так что выбор за вами.

Средняя макетная плата (400 отверстий)

Очень популярная и удобная плата, которая позволяет создавать простые схемы. По обоим краям расположены линии питания (красная для плюса, синяя для минуса). Каждая из них разделена (крайние линии не соединены). Между линиями питания находятся две колонки с отверстиями разделенные выемкой. Расположение металлических пластин — каждая оранжевая линия представляет собой одну независимую металлическую пластину:

В каждой колонне 30 металлических пластин с 5 отверстиями. С помощью элементов, выступающих по бокам пластикового корпуса, можно объединить несколько макетных плат, что очень удобно при построении более сложных схем.

Большая макетная плата (800 отверстий)

Второй популярный вариант макетной платы в два раза больше предыдущей. Схема соединений не меняется, все так как показано на рисунке ниже:

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.

[quads id=1]

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.

Если Вы собираете крупногабаритную схему и в ней присутствуют высокие частоты, то могут возникнуть помехи и различного рода наводки, так как все радиоэлементы обладают паразитными параметрами. Поэтому, чтобы схемка работала как полагается, общий провод соединяют с металлической пластиной сзади макетной платки. Общий провод на схеме может быть или минусом или назван  как GND, что в сокращенном английском варианте означает «земля». Кстати,  у меня макетная плата шла с этой  железной пластиной в комплекте. Я просто приклеил ее к задней части макетной платы.

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:

Здесь все просто, берем джампер и вставляем его легким движением руки

Давайте соберем простейшую схемку включения светодиода через кнопочку на макетной плате

Вот так она будет выглядеть

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.

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:

В чем же минусы этих макетных плат? Лучше все-таки их использовать единожды, так как при многоразовом использовании у них могут отлетать пятачки, что приведет к ее непригодности.

Соединительные провода для макетной платы

Помимо радиокомпонентов с макетной платой используются специальные провода и перемычки, благодаря которым можно соединить радиодетали находящиеся в разных местах платы.

Как и из чего сделать макетную плату своими руками

Совсем необязательно покупать макетную плату для пайки, если нужно что-то собрать или протестировать. Имея под рукой все необходимые инструменты, сделать макетную плату своими руками не составит особого труда.

Для изготовления макетной платы потребуется небольшой кусок одностороннего или двухстороннего текстолита. Его размер подбирается с тем учетом, какая по площади макетная плата должна быть.

Также нужна будет медная фольга. Перед припаиванием фольги к плате её необходимо нарезать небольшими квадратами. Для удобства работы лучше использовать ножницы, но можно применить и канцелярский нож.

Порядок изготовления макетной платы для пайки следующий:

• Сначала необходимо нарезать квадраты из медной фольги, размером 2х2 см или другим размером;
• Затем расчертить на макетной плате ровные линии. По ним будут припаиваться квадраты из меди,  которые будут служить в качестве контактных дорожек;
• После этого необходимо до блеска зачистить поверхность платы наждачной бумагой, убрать всю пыль и обезжирить;
• Далее необходимо залудить поверхность и припаять к ней квадраты из меди, которые следует разместить между линиями на плате.

Чтобы не было замыканий на плате, квадраты из медной фольги не должны прикасаться друг к другу. После сборки можно проводить различные тесты и самостоятельно собирать схемы радиоустройств.

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.

Как устанавливать элементы на макетной плате?

При сборке электронной схемы вставьте ножку элемента в отверстие в корпусе и вдавите ее в пластину. Благодаря этому ток может течь дальше и достигать элемента, вставленного в другом месте той же пластины.

Ниже приведен пример простой схемы со светодиодом и резистором. В нашем случае ток течет от плюса источника питания через соединительный провод, резистор и светодиод к минусу.

Собранная система на практике:

Подводя итог, следует сказать что, пластины в макетной плате можно рассматривать как небольшие короткие провода, которые позволяют соединять отдельные элементы между собой.

Собираем простые схемы на макетной плате

Давайте попробуем соединить несколько элементов и убедимся, что все работает. Для сборки этих простых схем мы будем использовать элементы:

Заставим светодиод гореть

Рис. 1 Принципиальная схема. Сборка схемы со светодиодом
Для начала нарисуем схему которую мы пытаемся собрать. Смысл схемы такой: электрический ток проходит через светодиод и он горит, резистор при этом ограничивает ток, чтобы светодиод не сгорел.

Наш наш вариант сборки на макетной плате.

Рис. 2 Пример сборки схемы на макетной плате.

Обратите внимание , что в горизонтальные ряды удобно подключать питание, сделать из них общий + и — . Эти обозначения на некоторых макетных платах, всего лишь подсказка для вас, так подключать удобно. Действительно, часто удобно иметь общую “шину” общий провод с плюсом и с минусом. Но это не значит, что вы не можете подключать туда что-то другое.

Схема с двумя светодиодами подключенными последовательно и кнопкой.

Немного усложним нашу схему, теперь зажжем два светодиода через кнопку. Кнопка позволит нам замыкать и размыкать цепь и таким образом управлять включением светодиодов.

Рис. 3 Принципиальная схема к упражнению 2. Подключение двух светодиодов последовательно.

Попробуйте собрать эту схему самостоятельно. Ниже — наше решение.

Рис. 4. Сборка схемы с двумя светодиодами на макетной плате.

Какую макетную плату выбрать?

Наиболее проста в применении беспаечная плата, поэтому она сегодня очень популярна, и о том, как работать с макетной платой без пайки, знают даже начинающие радиолюбители. Кроме того, платы долговечны и очень надежны. Печатные монтажные платы более сложны в работе, так как требуют пайки, однако они имеют важное преимущество: на ней можно макетировать окончательный вариант монтажа на постоянной печатной плате.

Ремонт макетной платы

Макетные платы не доставляют особых проблем и там практически нечему ломаться. Единственная проблема, которая может встретиться, — это расшатывание контактных пластин. При вставке толстых проводов, разъемов или кабелей можно значительно расширить контакты. Со временем это приводит к их деформации. Стоит избегать частой установки элементов с толстыми выводами в одно и то же место на плате!

Если плата действительно так повреждена, можно попробовать снять удалить двусторонний скотч, вытащить пластины и подогнуть их до нужной формы. Однако будьте осторожны, чтобы не повредить их еще больше, когда их вытаскиваете.

Полезные советы

Для быстрого расчёта номинала резистора, подходящего к выбранному вами источнику питания, можно воспользоваться онлайн-калькулятором расчёта светодиодов.

Попробуйте собрать несколько несложных схем, чтобы закрепить навыки использования макетной платы.

Скачать схему с макетной платой и светодиодом в формате программы Fritzing:

В распоряжении имеется заводская макетная плата вот такого типа:

Она не нравится мне по двум причинам:

1) При монтаже деталей приходится постоянно вертеть туда-сюда, чтоб сначала поставить радиодеталь, а потом припаять проводник. На столе ведёт себя неустойчиво.

2) После демонтажа отверстия остаются залиты припоем, перед следующим использованием платы приходится их прочищать.

Поискав в интернете различные виды макетных плат, которые можно сделать своими руками и из доступных материалов, наткнулся на несколько интересных вариантов, один из которых решил повторить.

Цитата с форума:« Я, например многие годы, использую вот такие самодельные макетные платы. Собраны из куска стеклотекстолита, в который наклёпаны медные штырьки. Такие штырьки можно либо купить на радиорынке, либо изготовить самому из медной проволоки диаметром 1,2-1,3 мм. Более тонкие штырьки слишком сильно гнутся, а более толстые забирают слишком много тепла при пайке. Эта «макетка» позволяет многократно использовать самые затрапезные радиоэлементы. Соединения лучше делать проводом во фторопластовой изоляции МГТФ. Тогда однажды изготовленных концов хватит на всю жизнь.»

Думаю, что такой вариант подойдёт мне больше всего. Но стеклотекстолита и готовых медных штырьков в наличии не имеется, так что сделаю немного по-другому.

Медную проволоку добыл из провода:

Зачистил изоляцию и при помощи нехитрого ограничителя наделал штырьков одинаковой длины:

Диаметр штырьков — 1 мм.

За основу платы взял фанеру толщиной 4 мм ( чем толще, тем крепче будут держаться штырьки ):

Чтобы не мучиться с разметкой, скотчем наклеил на фанеру разлинованную бумагу:

И просверлил отверстия с шагом 10 мм сверлом диаметром 0.9 мм:

Получаем ровные ряды отверстий:

Теперь нужно забить штырьки в отверстия. Так как диаметр отверстия меньше диаметра штырька, соединение получится внатяг и штырь будет плотно зафиксирован в фанере.

При забивании штырьков под низ фанеры нужно подложить металлический лист. Штырьки забиваются лёгкими движениями, и когда звук изменится, значит, штырь достиг листа.

Чтобы плата не ёрзала, делаем ножки:

Макетная плата готова!

Таким же методом можно сделать плату для поверхностного монтажа (фото из интернета, радиоприёмник):

Ниже для полноты картины я приведу несколько годных конструкций, найденных в интернете.

В отрезок доски забиваются канцелярские кнопки с металлической головкой:

Осталось только залудить их. Омеднёные кнопки лудятся без проблем, а вот со стальными придётся повозиться.

Сделать такую плату очень быстро и просто.

В нефольгированном стеклотекстолите сверлится ряд отверстий, в которые продеваются полоски из жести.

Для такой платы понадобится фольгированный стеклотекстолит и вот такой скребок, сделанный из полотна от ножовки по металлу:

В текстолите нужно порезать фольгу резаком на квадратики, и плата готова:

Этот же метод можно использовать для нарезки дорожек на платах.

Случайно увидел идею, как можно сделать беспаечную макетную плату из разъёмов компьютерных шлейфов:

Склейка таких разъёмов позволяет получить плату любых размеров.