🏷️ ↪️ 👨🏾‍🤝‍👨🏽 100٪ إلكترونيات يدوية للمبتدئين 👗 😝 🤟🏿

تصف المقالة بعض مراحل التصنيع اليدوي للأجهزة الإلكترونية ، ولا سيما بالتفصيل حول المرحلة الأولى: تصنيع لوحة الدوائر المطبوعة. ستساعد الصور التفصيلية للعملية على فهم التفاصيل. وللحلوى ، من أجل دمج المواد النظرية ، سنقوم بتجميع أبسط بيانو إلكتروني على جهاز ضبط الوقت المدمج NE555.

مقدمة

نحن جميعًا مستهلكين للأجهزة الإلكترونية: الهواتف والأجهزة اللوحية وأجهزة التلفزيون وما إلى ذلك. لكن واحدًا فقط من بين كل ألف شخص يمكنه أن يتخيل تقريبًا كيف يعمل كل شيء "من الداخل إلى الخارج" ، وقليلًا فقط من الأشخاص المختارين قادرون حقًا على إنشاء بنية إلكترونية من الصفر بأيديهم. ندعوكم للانضمام إلى نادي النخبة. اقرأ هذه المادة ، وإذا كانت تهمك ، جرب يدك في إتقان الإلكترونيات من صنع الإنسان!

أولئك الذين يجدون القوة لقراءة المقالة حتى النهاية يمكنهم أن يعلنوا بفخر أنفسهم "أفهم شيئًا ما في إنتاج الإلكترونيات" ، وحتى أولئك الذين ينجزون الإنجاز ويتقنون تجميع التصميم المقترح يستحقون تمامًا الحصول على لقب "مهندس إلكترونيات حقيقي" بروفي "(حسنا ، تقريبا).

يعتمد هذا الفصل الرئيسي على مجموعة من Master Kit NN201والتي تشمل الأجزاء والمواد اللازمة لتصنيع لوحة الدوائر المطبوعة والبيانو الإلكتروني. بالطبع ، إذا كنت ترغب ، يمكن شراء جميع المواد والأدوات بشكل مستقل ، ما عليك سوى قضاء الوقت في البحث وشراء المكونات الضرورية.

الحد الأدنى النظري الضروري

يحتوي أي تصميم إلكتروني على عشرات بل ومئات وآلاف المكونات: المقاومات والمكثفات والثنائيات والدوائر المصغرة وما إلى ذلك. يجب أن تكون جميع هذه المكونات مترابطة كهربائيًا وميكانيكيًا بطريقة معينة.

يمكن لحام أبسط الدوائر "على الركبة" عن طريق التثبيت على الحائط ، ولكن هذا التصميم قبيح ومربك وله صلابة ميكانيكية مشكوك فيها. لذلك ، في أي تصميم إلكتروني جاد يجب أن يكون هناك شيء مثل الهيكل الذي يتم تثبيت جميع التفاصيل عليه. في سنوات مختلفة ، كان الهيكل مصنوعًا أيضًا من المعدن أو الورق المقوى أو الخشب الرقائقي ، ولكن في السنوات الـ 20-30 الماضية ، كانت لوحة الدوائر المطبوعة هي المعيار التكنولوجي للهيكل.

لوحة الدوائر المطبوعة عبارة عن ورقة من مادة عازلة على السطح يتم تطبيق شرائط من المواد الموصلة (عادة ما تكون رقائق) في تكوين محدد. غالبًا ما يتم استخدام القاعدة الزجاجية كقاعدة: فهي غير قابلة للاحتراق ولها خصائص عازلة عالية وغير مكلفة. في الألياف الزجاجية ، يتم حفر ثقوب يتم فيها تمرير استنتاجات الأجزاء. على الجانب العكسي من اللوحة ، يتم لحام الأطراف بالموصلات النحاسية ، والتي يتم تكوينها بطريقة معينة. بفضل اللحام ، يتم تثبيت المكونات ميكانيكيًا على اللوحة ، وبفضل المسارات الموصلة النحاسية ، يتم توصيل أطراف الأجزاء كهربائيًا ببعضها البعض.

بالطبع ، يمكن لصق الموصلات النحاسية بلوحة الألياف الزجاجية في الأماكن الضرورية. ولكن من الأسهل تقنيًا القيام بالعكس: خذ ورقة من ثنائي الفينيل متعدد الكلور مع طبقة مستمرة من الرقاقة الملصقة بالفعل وقم بإزالة الرقاقة من الأماكن غير الضرورية.

يمكنك إزالة الرقاقة من المناطق غير الضرورية ميكانيكيًا: من خلال عمل قطع سكين حاد في المناطق الضرورية. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة تستغرق وقتًا طويلاً ومؤلمة ومناسبة بشكل أساسي لأبسط المخططات.

يمكن أيضًا إزالة الرقاقة كيميائيًا: يكفي غمر اللوحة في محلول يفسد النحاس (في أغلب الأحيان ، يتم استخدام محلول كلوريد الحديديك). في السابق فقط من الضروري الحماية من المذيبات تلك الأجزاء من النحاس (الموصلات الحاملة للتيار في المستقبل) التي يجب الحفاظ عليها. مثل هذا العامل الواقي ، يستخدم الورنيش في بعض الأحيان ، ولكنه أكثر ملاءمة لرسم المسارات بعلامة خاصة. أيضًا في ممارسة المهندسين الإلكترونيين ، أصبحت تقنية الكي بالليزر (LUT) منتشرة على نطاق واسع. باستخدام هذه الطريقة ، تتم طباعة نمط الموصلات الحاملة للتيار في المستقبل على طابعة ليزر على ورق خاص. ثم يتم تطبيق الورقة على الألياف الزجاجية الفارغة وتسويتها "ساندويتش": ونتيجة لذلك ، تبقى جزيئات الحبر على الفراغ ولن يتم حفرها لاحقًا بمذيب.

تسمى عملية إزالة الرقائق بالتخلل. يستمر النقش اعتمادًا على تركيز ودرجة حرارة المحلول من عدة دقائق إلى ساعة. بعد انتهاء العملية ، يتم غسل اللوح بالماء وإزالة المركب الواقي ، والذي يجب أن تبقى فيه الموصلات النحاسية.

ثم يتم حفر ثقوب لمخرجات المكونات. عادة ما يتم استخدام المثاقب الصغيرة والمثاقب التي يبلغ قطرها 0.8 ... 1 مم. يتأكسد النحاس بسرعة في الهواء ، وهذا يعقد لحامه. لذلك ، قبل اللحام مباشرة ، يجب تنظيف اللوحة على الأقل بورق صنفرة ناعم ، وبالتالي إزالة طبقة الأكسيد. ولكن من الأفضل تغطية الموصلات النحاسية بمركب وقائي - طبقة من اللحام. تسمى هذه العملية بالتدبيس ، وهذا يسمح لك بالحفاظ على درجة عالية من ملاءمة اللوحة للحام لعدة سنوات.

في ظروف الإنتاج ، يتم أيضًا تطبيق ما يسمى قناع اللحام على المسارات الحاملة للتيار - طبقة من المواد الواقية. تحمي هذه الطبقة المسارات الحالية من الدوائر القصيرة والتلف العرضي. تبقى منصات الاتصال فقط خالية من القناع ، مما يجعلها سهلة اللحام.

عملية فنية أخرى - طباعة حريرية - تتضمن التقديم على الجانب "الأمامي" من اللوحة بعلامات طلاء ونقوش خاصة. هذا يبسط حياة تركيب لوحة الدوائر الكهربائية والمتخصصين في الإصلاح.

ولكن في المنزل ، من الصعب تنفيذ عمليات تطبيق قناع اللحام وطباعة الشاشة الحريرية ، لذلك لن نقوم بذلك.

كل شيء ، لوحة الدوائر جاهزة. بعد ذلك ، يتم تثبيت جميع المكونات على اللوحة ، ثم لحامها. ثم يتم ضبط التصميم الناتج واختباره. في المصانع الحديثة ، يتم تنفيذ معظم هذه العمليات بواسطة الروبوتات الصناعية ، لكننا أشخاص ، لذلك سنفعل كل شيء بأيدينا.

الممارسة التي طال انتظارها

، والأكثر إثارة للاهتمام هو ليس فقط إنشاء لوحة دائرة مطبوعة مملة ، بل لوحة دائرة كهربائية يمكنك على أساسها تجميع جهاز مفيد عمليًا. سنصنع أبسط آلة موسيقية كهربائية - بيانو لعبة مع 8 مفاتيح.

المواد والمكونات التي سنحتاجها:

- ألياف زجاجية مسبقة الصنع بأبعاد 10x15 سم على الأقل ؛
- علامة (يفضل أن تكون مطلية) أو طلاء أظافر لحماية المسارات الحية (يمكن العثور على العلامة في متاجر القرطاسية ، واستعارة الورنيش من أمي / صديقة / زوجة) ؛
- كلوريد الحديديك - مسحوق يزن 100 جرام يكفي للعيون ؛
- الحفر والحفر بقطر 0.8 و 1.0 و 1.2 مم ؛
- حمام غير معدني (وعاء عميق) - يجب أن تناسب قطعة العمل لدينا. من الأفضل العثور على حاوية قديمة غير ضرورية ، لأنه بعد تجاربنا ، ربما يجب التخلص منها أو الاستمرار في استخدامها للحفر ؛
- قفازات مطاطية لحماية أيدينا من الملاط.

لاحظ أنه في مجموعة Master Kit NN201يتضمن قطعة عمل مع ثقوب محفورة بالفعل ، وقلم حبر خاص وجرة حمراء جميلة من كلوريد الحديديك تزن 100 غرام. تأتي المجموعة في نفطة بلاستيكية تعمل كصينية حفر ممتازة!

بالنسبة للحام ، ستحتاج إلى:

- مكواة لحام ، قواطع جانبية ، لحام ، تدفق ؛
- المكونات الراديوية ، وترد قائمة بها أدناه.

يمكن العثور على كل ما تحتاجه في متاجر الراديو أو السلع المنزلية.

رسم تخطيطي للموصلات الحاملة للوحة الدائرة المطبوعة (منظر من جانب الرقاقة):

تحضير لوحة الدائرة المطبوعة للنقش

نقوم بتنظيف اللوحة من جانب الطبقة النحاسية بورق الصنفرة المحبب (في الحالات القصوى ، ستفعل ممحاة الحبر الخام) ونزيلها بالكحول أو البنزين ؛

نطبق القالب على لوحة الدوائر المطبوعة وثقوب الحفر في النقاط المطلوبة ؛

نرسم مع علامة رسم الموصلات ومنصات اللحام ، مع التركيز على مخطط الأسلاك والثقوب المحفورة ، في محاولة لعدم "صفعة" الرقاقة بيديك كثيرًا (لذلك ، من المستحسن العمل بقفازات الخيط). في حالة حدوث أخطاء ، يتم غسل العلامة بسهولة بمحلول الكحول. يمكن جعل أبعاد منصات التلامس لنتائج الأجزاء أكبر (حيث تسمح المساحة).

من الملائم تطبيق الرسومات باستخدام المسطرة ، في طبقتين. بعد رسم الرسومات ، تحتاج إلى السماح للوحة بتجفيفها لمدة 10 دقائق تقريبًا ، ثم افحص اللوحة وإصلاح الأخطاء المحتملة: ارسم المكان الذي تحولت فيه الطبقة إلى أن تكون رفيعة ، وكشط مع المخرز أو الإبرة السميكة أماكن الدمج الخاطئ للمسارات أو الوسادات.

تحضير المحلول والاحتياطات

الآن يجب تحضير محلول كلوريد الحديديك. للقيام بذلك ، يجب تحريك 100 جرام من كلوريد الحديديك في حوالي 200-250 جرامًا (كوب واحد) من الماء الدافئ. ليس من الضروري قياس كل شيء دقيق للجرام: ستستمر العملية ومع نسبة مختلفة قليلاً من كلوريد الحديديك والماء ، تحتاج فقط إلى التفكير في أن وقت النقش للوحة يعتمد على تركيز المحلول ودرجة حرارته.

عند إعداد الحل ، يجب مراعاة قواعد السلامة الأساسية:

العمل في قفازات مطاطية في منطقة التهوية! ؛
لا تتكئ على الحل: يتم إطلاق أبخرة ضارة!
السقوط على الأشياء ، يترك المحلول بقع صدئة لا تمحى ، لذلك يجب توخي الحذر لمنع سقوط مسحوق أو محلول على الأشياء المحيطة!
تحضير المحلول في طبق زجاجي أو بلاستيكي ، ولكن ليس في المعدن ، سوف يتآكل المحلول!
تحريك المحلول بالبلاستيك (الملاعق التي يمكن التخلص منها مريحة للغاية) أو الأشياء الخشبية (قلم رصاص غير ضروري) ؛
درجة الحرارة المثلى للحل هي 45-50 درجة ؛

الآن كل شيء جاهز لعملية النقش للوحة.

النقش على اللوحة

صب محلول كلوريد الحديديك في الحاوية ؛
ضع اللوحة بعناية مع إحباط في المحلول بحيث يغطي الحل بهامش 5-7 مم اللوحة بأكملها ؛
تعتمد مدة العملية على درجة حرارة وتركيز المحلول وتستغرق من 10 إلى 30 دقيقة. لتقليل وقت النقش ، يُنصح بهز البثرة بحيث يتم خلط المحلول ونضجه عند نقاط التلامس مع الرقاقة ؛
: , , ;
, ;
( !) . , , , ! ;
, , ;
, ;
, , , : , ;
(. ). , , . . !

(, )

() -120;
;
, ;
– , , , . : , . .
: ;
. , , ;
.

تحقق مما إذا كانت المسارات صحيحة. إذا كان لا يزال هناك أخطاء ، يمكن تصحيحها عن طريق قطع المسارات غير الضرورية بسكين حاد أو عن طريق اللحام بدلاً من قطع الأسلاك المفقودة.

الآن اللوحة جاهزة لتثبيت ولحام المكونات.

وصف عملية الدائرة

النظر في دائرة تصميمنا.
تعتمد الدائرة على رقاقة NE555 المعروفة. يتم تشغيل الدائرة المصغرة وفقًا لدائرة المولد الكلاسيكية ، والتي يتم تحديد ترددها من خلال السعة C1 والمقاومة بين دبوس "2" للدائرة المصغرة ومصدر الطاقة "+". عند الضغط على الأزرار SW1 ... SW8 ، يتم تضمين مقاومات ضبط مختلفة في دائرة ضبط التردد في الدائرة المصغرة - وفقًا لذلك ، تصدر السماعة BA1 أصواتًا ذات درجات لونية مختلفة. ونتيجة لذلك ، حتى مع هذه الآلة الموسيقية الابتدائية ، يمكن أداء العديد من الألحان البسيطة.

يتم ضبط الجهاز باستخدام مقاومات التشذيب VR1 ... VR8.

رسم تخطيطي: مخطط

التثبيت (عرض من جانب الأجزاء):

سنحتاج إلى الأجزاء التالية ، والتي يمكن شراؤها من متجر الراديو ؛ كل هذه التفاصيل جزء من مجموعة NN201:

IC1 (دائرة صغيرة) NE555P 1 جهاز كمبيوتر.
C1 (مكثف كهربائيا) 10 μF 1 جهاز كمبيوتر.
C2 (مكثف خزفي) 0.1 μF 1 جهاز كمبيوتر.
R1 ، R2 (مقاومات ثابتة) 10 ك 0.25 وات 2 قطعة.
SW1-SW8 (الأزرار) B3F4005 8 قطع.
R3-R10 (مقاومات ضبط) 3362P-1-103LF 8 قطع.
SP1 (مكبر الصوت) 0.5 وات 8R 1 جهاز كمبيوتر.
B1 (أطراف البطارية) 1 جهاز كمبيوتر.

تصاعد المجلس واللحام

تثبيت جميع المكونات على اللوحة ، مع التركيز على القائمة ومخطط الأسلاك ؛
( , ) ( «-»; «+» );
, ;
. 2-3 .
;
: , .

التبديل والضبط نقوم

بتوصيل الدائرة برأس ديناميكي وبطارية كرونا. إذا تم صنع اللوحة بشكل صحيح ، وتم إجراء اللحام بشكل صحيح ، فعند النقر فوق كل زر ، يجب أن يصدر مكبر الصوت صوتًا. الآن يبقى ضبط نغمة الضبط لمقاومات VR1-VR8 لكل من الأزرار الثمانية ، مع التركيز على البيانو أو المزج الحقيقي (يمكنك تثبيت البرنامج المناسب على هاتفك أو جهازك اللوحي) أو السمع الخاص بك.

يجب أن يبدأ الإعداد بمقاوم VR8. تطابق أعلى نغمة. اضغط على زر SW8 وقم بتدوير المقاوم VR8 باستخدام مفك رقيق. يجب أن يتوافق الصوت من مكبر الصوت مع ملاحظة من الأوكتاف الثاني ، على سبيل المثال ، إلى. يجب أن تكون الملاحظة التالية نصف نغمة سفلية - C من الأوكتاف الأول. اضغط على الزر SW7 وقم بتدوير المقاوم SW7 ، الملاحظة التالية أقل بنبرة ، وهكذا مع كل زر. بعد ضبط جميع الملاحظات الثماني ، تحصل على أوكتاف كامل.

يمكنك الآن الاستمتاع بنتيجة العمل ومحاولة تشغيل بعض الألحان البسيطة!

الملحق: معرض صور لعملية النقش على اللوح

1. اللوح النظيف مع الثقوب.