100% Elektronik Buatan Tangan untuk Pemula

Artikel ini menjelaskan beberapa tahap pembuatan manual perangkat elektronik, dan terutama secara rinci tentang tahap pertama: pembuatan papan sirkuit cetak. Foto detail dari proses ini akan membantu untuk memahami detailnya. Dan untuk hidangan penutup, untuk mengkonsolidasikan materi teoretis, kami akan merakit piano elektronik paling sederhana pada timer terintegrasi NE555.

Prolog

Kita semua adalah konsumen perangkat elektronik: telepon, tablet, televisi, dll. Tetapi hanya satu dari seribu yang secara kasar dapat membayangkan bagaimana semuanya bekerja "dari dalam ke luar", dan hanya para elit yang benar-benar mampu menciptakan desain elektronik dari awal dengan tangan mereka sendiri. Kami mengundang Anda untuk bergabung dengan klub elit. Baca materi ini, dan jika itu menarik minat Anda, cobalah menguasai menguasai elektronik buatan manusia!

Anda yang menemukan kekuatan untuk membaca artikel sampai akhir dapat dengan bangga menyatakan diri mereka "Saya mengerti sesuatu dalam produksi elektronik", dan bahkan mereka yang mencapai prestasi dan menguasai perakitan desain yang diusulkan cukup layak dianugerahi gelar "Insinyur Elektronik Nyata" Profi ”(yah, hampir).

Kelas master ini didasarkan pada seperangkat Master Kit NN201, yang mencakup bagian dan bahan yang diperlukan untuk pembuatan papan sirkuit tercetak dan piano elektronik. Tentu saja, jika Anda mau, semua bahan dan alat dapat dibeli secara mandiri, Anda hanya perlu menghabiskan waktu mencari dan membeli komponen yang diperlukan.

Minimum teoritis yang diperlukan.

Setiap desain elektronik mengandung puluhan, dan bahkan ratusan dan ribuan komponen: resistor, kapasitor, dioda, sirkuit mikro, dll. Semua komponen ini harus dengan cara tertentu saling berhubungan secara elektrik dan mekanis.

Sirkuit yang paling sederhana dapat disolder "pada lutut" dengan pemasangan di dinding, tetapi desain ini jelek, membingungkan, dan memiliki kekakuan mekanik yang meragukan. Oleh karena itu, dalam desain elektronik yang serius harus ada sesuatu seperti sasis tempat semua detail dipasang. Pada tahun-tahun yang berbeda, sasis juga terbuat dari logam, kardus atau kayu lapis, tetapi dalam 20-30 tahun terakhir, papan sirkuit tercetak telah menjadi standar teknologi sasis.

Papan sirkuit tercetak adalah lembaran bahan dielektrik pada permukaan yang, dalam konfigurasi tertentu, strip bahan konduktif (biasanya foil) diterapkan. Basis gelas paling sering digunakan sebagai alas: tidak mudah terbakar, memiliki sifat dielektrik yang tinggi, dan tidak mahal. Dalam fiberglass, lubang dibor di mana kesimpulan bagian dilewatkan. Di sisi belakang papan, timah disolder ke konduktor tembaga, yang dikonfigurasikan dengan cara tertentu. Berkat penyolderan, komponen dipasang secara mekanis ke papan, dan berkat jalur konduktif tembaga, ujung komponen terhubung secara elektrik satu sama lain.

Tentu saja, konduktor tembaga dapat direkatkan ke papan fiberglass di tempat-tempat yang diperlukan. Tetapi secara teknologi lebih sederhana untuk melakukan yang sebaliknya: ambil selembar PCB dengan lapisan kertas timah yang sudah dilem terus menerus dan lepaskan kertas itu dari tempat yang tidak perlu.

Anda dapat melepaskan kertas timah dari bagian yang tidak perlu secara mekanis: dengan membuat slot dengan pisau tajam di bagian yang diperlukan. Namun, metode ini memakan waktu, traumatis, dan terutama cocok untuk skema yang paling sederhana.

Foil juga dapat dihilangkan secara kimia: cukup untuk merendam papan dalam larutan yang merusak tembaga (paling sering, larutan besi klorida digunakan). Hanya sebelumnya perlu untuk melindungi dari pelarut bagian tembaga (konduktor pembawa saat ini di masa depan) yang harus dilestarikan. Sebagai agen pelindung seperti itu, pernis kadang-kadang digunakan, tetapi lebih mudah untuk menggambar trek dengan spidol khusus. Juga dalam praktik insinyur elektronik, apa yang disebut teknologi laser-setrika (LUT) telah menyebar luas. Dengan metode ini, pola konduktor pembawa arus di masa depan dicetak pada printer laser pada kertas khusus. Kemudian kertas diaplikasikan pada fiberglass kosong dan disetrika "sandwich" ini: sebagai akibatnya, partikel toner tetap pada kosong dan selanjutnya tidak akan tergores dengan pelarut.

Proses menghilangkan foil disebut acar. Etsa berlanjut tergantung pada konsentrasi dan suhu larutan dari beberapa menit hingga satu jam. Setelah akhir proses, papan dicuci dengan air dan senyawa pelindung dihilangkan, di mana konduktor tembaga harus tetap.

Kemudian, lubang dibor untuk output komponen. Microdrills dan bor dengan diameter 0,8 ... 1 mm biasanya digunakan. Tembaga cepat teroksidasi di udara, dan ini menyulitkan penyolderannya. Oleh karena itu, segera sebelum menyolder, papan setidaknya harus dibersihkan dengan amplas halus, sehingga menghilangkan lapisan oksida. Tetapi yang terbaik adalah menutupi konduktor tembaga dengan senyawa pelindung - lapisan solder. Proses ini disebut tinning, dan ini memungkinkan Anda untuk mempertahankan tingkat kesesuaian papan yang tinggi untuk penyolderan selama beberapa tahun.

Dalam kondisi produksi, topeng solder yang disebut juga diterapkan di atas jalur pembawa arus - lapisan bahan pelindung. Lapisan ini melindungi jalur saat ini dari korsleting dan kerusakan yang tidak disengaja. Hanya bantalan kontak yang bebas masker, sehingga mudah disolder.

Proses teknis lainnya - sablon sutra - melibatkan penerapan pada sisi "depan" papan dengan tanda dan prasasti cat khusus. Ini menyederhanakan masa pakai pemasangan papan sirkuit dan spesialis perbaikan.

Tetapi di rumah, sulit untuk melakukan proses penerapan topeng solder dan sablon sutra, jadi kami tidak akan melakukan ini.

Semuanya, papan sirkuit sudah siap. Setelah itu, semua komponen dipasang di papan, dan kemudian disolder. Kemudian desain yang dihasilkan disetel dan diuji. Di pabrik modern, sebagian besar proses ini dilakukan oleh robot industri, tetapi kami adalah manusia, jadi kami akan melakukan segalanya dengan tangan kami sendiri.

Praktek yang sudah lama ditunggu-tunggu

ini, jauh lebih menarik untuk dibuat bukan hanya papan sirkuit cetak yang membosankan, tetapi juga papan sirkuit yang digunakan untuk merakit perangkat yang praktis bermanfaat. Kami akan membuat alat musik listrik paling sederhana - piano mainan dengan 8 kunci.

Bahan dan komponen yang kami butuhkan:

- fiberglass foil prefabrikasi dengan dimensi minimal 10x15 cm;
- spidol (lebih disukai dipernis) atau cat kuku untuk melindungi jalur langsung (marker dapat ditemukan di toko alat tulis, dan meminjam pernis dari ibu / pacar / istri);
- ferric chloride - bubuk seberat 100 gram sudah cukup untuk mata;
- bor dan bor dengan diameter 0,8, 1,0 dan 1,2 mm;
- bak non-logam (mangkuk dalam) - benda kerja kami harus pas di dalamnya. Lebih baik menemukan beberapa wadah lama yang tidak perlu, karena setelah percobaan kami mungkin harus dibuang atau terus digunakan untuk etsa;
- Sarung tangan karet untuk melindungi tangan kita dari mortar.

Perhatikan bahwa dalam set Master Kit NN201termasuk benda kerja dengan lubang yang sudah dibor, pena khusus dan tabung besi ferri klorida merah seberat 100g. Kit ini hadir dalam blister plastik yang berfungsi sebagai nampan etsa yang sangat baik!

Untuk menyolder, Anda membutuhkan:

- setrika solder, pemotong samping, solder, fluks;
- komponen radio, daftar yang diberikan di bawah ini.

Semua yang Anda butuhkan dapat ditemukan di toko radio atau barang-barang rumah tangga.

Diagram tata letak konduktor pembawa saat ini dari papan sirkuit tercetak (lihat dari sisi foil):


Mempersiapkan papan sirkuit tercetak untuk etsa.

Kami membersihkan papan dari sisi lapisan tembaga dengan kertas ampelas berbutir halus (dalam kasus ekstrem, penghapus tinta kasar akan melakukannya) dan membuatnya dengan alkohol atau bensin;

Kami menerapkan templat ke papan sirkuit tercetak dan mengebor lubang pada titik yang diperlukan;

Kami menggambar dengan spidol gambar konduktor dan bantalan solder, fokus pada diagram kabel dan lubang bor, berusaha untuk tidak "menampar" kertas timah dengan tangan Anda terlalu banyak (oleh karena itu, disarankan untuk bekerja dengan sarung tangan benang). Jika terjadi kesalahan, penanda mudah dicuci dengan larutan alkohol. Dimensi bantalan kontak untuk temuan bagian dapat dibuat lebih besar (jika ruang memungkinkan).

Lebih mudah untuk menerapkan gambar menggunakan penggaris, dalam dua lapisan. Setelah menggambar gambar, Anda harus membiarkan papan mengering selama sekitar 10 menit, lalu memeriksa papan dan memperbaiki kemungkinan kesalahan: menggambar di mana lapisan ternyata menjadi tipis, dan gesek dengan jarum penusuk atau tebal tempat-tempat penggabungan yang salah dari trek atau bantalan.

Persiapan solusi dan tindakan pencegahan

Sekarang Anda harus menyiapkan solusi ferric chloride. Untuk melakukan ini, 100 gram besi klorida harus diaduk dengan sekitar 200-250 gram (satu cangkir) air hangat. Tidak perlu mengukur segala sesuatu dengan akurat dalam gram: proses akan berjalan dan dengan rasio yang sedikit berbeda dari besi klorida dan air, Anda hanya perlu mempertimbangkan bahwa waktu etsa papan tergantung pada konsentrasi larutan dan suhunya.

Saat menyiapkan solusi, aturan keselamatan dasar harus diperhatikan:

• bekerja di sarung tangan karet di area berventilasi!;
• Jangan bersandar dekat dengan solusi: asap berbahaya dilepaskan !;
• jatuh pada benda, solusinya meninggalkan bintik-bintik berkarat yang tak terhapuskan, oleh karena itu, perawatan harus dilakukan untuk mencegah bubuk atau larutan jatuh ke benda-benda di sekitarnya!
• menyiapkan larutan dalam gelas atau piring plastik, tetapi tidak dalam logam, larutannya akan menimbulkan korosi!
• aduk larutan dengan plastik (sendok sekali pakai sangat nyaman) atau benda kayu (pensil yang tidak perlu);
• suhu optimal larutan adalah 45-50 derajat;

Sekarang semuanya siap untuk proses etsa papan.

Papan Etsa

• Tuang larutan besi klorida ke dalam wadah;
• dengan hati-hati tempatkan papan dengan kertas timah di atas larutan sehingga larutan dengan margin 5-7 mm menutupi seluruh papan;
• Durasi proses tergantung pada suhu dan konsentrasi larutan dan memakan waktu 10 hingga 30 menit. Untuk mengurangi waktu etsa, disarankan untuk mengocok blister sehingga larutan tercampur dan segar pada titik-titik kontak dengan foil;
• : , , ;
• , ;
• ( !) . , , , ! ;
• , , ;
• , ;
• , , , : , ;
• (. ). , , . . !

(, )

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

Periksa apakah trek sudah benar. Jika masih ada kesalahan, mereka dapat diperbaiki dengan memotong trek yang tidak perlu dengan pisau tajam atau dengan menyolder alih-alih potongan kawat yang hilang.

Sekarang papan siap untuk menginstal dan menyolder komponen.

Deskripsi operasi rangkaian

Pertimbangkan rangkaian desain kami.
Rangkaian ini didasarkan pada chip NE555 yang terkenal. Microcircuit dihidupkan sesuai dengan sirkuit generator klasik, frekuensinya ditentukan oleh kapasitansi C1 dan resistansi antara pin "2" dari sirkuit mikro dan catu daya "+". Saat Anda menekan tombol SW1 ... SW8, berbagai hambatan penyetelan termasuk dalam rangkaian pengaturan frekuensi dari rangkaian mikro - karenanya, speaker BA1 mengeluarkan suara dengan nada suara yang berbeda. Sebagai hasilnya, bahkan dengan alat musik yang sederhana seperti itu, banyak melodi sederhana dapat dimainkan.

Penyetelan instrumen dilakukan dengan pemangkasan resistor VR1 ... VR8.

Diagram skematik: Diagram



instalasi (lihat dari sisi bagian):



Kita akan memerlukan bagian-bagian berikut, yang dapat dibeli di toko radio; Semua detail ini adalah bagian dari kit NN201:

1. IC1 (microcircuit) NE555P 1 pc.
2. C1 (kapasitor elektrolit) 10 μF 1 pc.
3. C2 (kapasitor keramik) 0,1 μF 1 pc.
4. R1, R2 (resistor konstan) 10K 0,25W 2 pcs.
5. SW1-SW8 (tombol) B3F4005 8 pcs.
6. R3-R10 (resistor tuning) 3362P-1-103LF 8 pcs.
7. SP1 (speaker) 0,5W 8R 1 pc.
8. B1 (terminal baterai) 1 pc.

Pemasangan dan penyolderan papan

• pasang semua komponen di papan tulis, dengan fokus pada daftar dan diagram kabel;
• ( , ) ( «-»; «+» );
• , ;
• . 2-3 .
• ;
• : , .

Mengaktifkan dan menyetel Kami

menyambungkan ke kepala dinamis dan baterai Krona. Jika papan dibuat dengan benar, dan penyolderan dilakukan dengan benar, maka ketika Anda mengklik masing-masing tombol, speaker harus mereproduksi suara. Sekarang tinggal menyesuaikan nada tala dari resistor VR1-VR8 untuk masing-masing dari delapan tombol, dengan fokus pada piano nyata atau synthesizer (Anda dapat menginstal program yang sesuai pada ponsel atau tablet Anda) atau pendengaran Anda sendiri.

Pengaturan harus dimulai dengan resistor VR8. Ini cocok dengan nada tertinggi. Tekan tombol SW8 dan putar resistor VR8 dengan obeng tipis. Suara dari speaker harus sesuai dengan nada oktaf kedua, misalnya, Ke. Catatan berikutnya harus semitone yang lebih rendah - C dari oktaf pertama. Tekan tombol SW7 dan putar resistor SW7, nada selanjutnya lebih rendah dengan nada, dan seterusnya dengan masing-masing tombol. Setelah menyetel kedelapan not, Anda mendapatkan satu oktaf penuh.

Sekarang Anda dapat menikmati hasil kerja dan mencoba memainkan beberapa lagu sederhana!

Lampiran: galeri foto dari proses etsa papan

1. Papan dibersihkan dengan lubang.



2. Papan dengan gambar konduktor dengan pulpen felt-tip.



3. Papan dalam blister dengan larutan besi klorida segera setelah direndam. Suhu larutan sekitar 45 derajat.



4. Awal dari proses etsa - tepi papan dan papan di sekitar lubang dietsa terlebih dahulu (setelah sekitar 5 menit).



5. Kelanjutan proses - setelah sekitar 10 menit. Jangan lupa mengayunkan blister untuk mempercepat etsa.



6. Etsa hampir selesai, ada area kecil dengan lapisan tipis foil. Setelah sekitar 15 menit



7. Etsa selesai. Setelah sekitar 20 menit



8. Papan sirkuit yang telah dicuci sampai bekas-bekas



pena felt-tip dikeluarkan 9. Jejak-bekas pena felt-tip sudah dilepas, konduktor belum disatukan.



10. Fluks diterapkan ke konduktor, setelah itu mereka dapat dikalengkan.



11. Konduktor yang dikeringkan, fluks dicuci. Papan siap dipasang dan komponen solder.



12. Lihat dari sisi penyolderan setelah memasang komponen.



13. Perangkat terpasang.

Source: https://habr.com/ru/post/id385695/