Eletrônica 100% artesanal para iniciantes

O artigo descreve algumas das etapas da fabricação manual de dispositivos eletrônicos e, principalmente, em detalhes sobre a primeira etapa: a fabricação de uma placa de circuito impresso. Fotos detalhadas do processo ajudarão a entender os detalhes. E para a sobremesa, para consolidar o material teórico, montaremos o piano eletrônico mais simples no timer integrado NE555.

Prólogo

Somos todos consumidores de dispositivos eletrônicos: telefones, tablets, televisões, etc. Mas apenas um em cada mil pode imaginar como tudo funciona "de dentro para fora", e apenas a elite é realmente capaz de criar uma estrutura eletrônica do zero com suas próprias mãos. Convidamos você a se juntar ao clube da elite. Leia este material e, se lhe interessar, tente dominar a eletrônica criada pelo homem!

Aqueles de vocês que encontram forças para ler o artigo até o final podem orgulhosamente se declarar “eu entendo algo na produção de eletrônicos”, e mesmo aqueles que realizam o feito e dominam a montagem do projeto proposto são dignos de receber o título de “Engenheiro Eletrônico Real” Profi ”(bem, quase).

Esta master class é baseada em um conjunto de Master Kit NN201, que inclui peças e materiais necessários para a fabricação de uma placa de circuito impresso e piano eletrônico. Obviamente, se desejar, todos os materiais e ferramentas podem ser adquiridos de forma independente, você só precisa gastar tempo pesquisando e comprando os componentes necessários.

O mínimo teórico necessário

Qualquer projeto eletrônico contém dezenas e até centenas e milhares de componentes: resistores, capacitores, diodos, microcircuitos etc. Todos esses componentes devem, de certa maneira, ser interconectados elétrica e mecanicamente.

Os circuitos mais simples podem ser soldados “no joelho” por montagem na parede, mas esse design é feio, confuso e possui rigidez mecânica duvidosa. Portanto, em qualquer projeto eletrônico sério, deve haver algo como um chassi no qual todos os detalhes são montados. Em anos diferentes, o chassi também foi feito de metal, papelão ou madeira compensada, mas nos últimos 20 a 30 anos, a placa de circuito impresso tem sido o padrão tecnológico do chassi.

Uma placa de circuito impresso é uma folha de material dielétrico na superfície na qual, em uma configuração específica, são aplicadas tiras de material condutor (geralmente folhas). A base de vidro é mais frequentemente usada como base: é incombustível, possui altas propriedades dielétricas e é barata. Na fibra de vidro, são feitos furos nos quais as conclusões das peças são passadas. No verso da placa, os terminais são soldados aos condutores de cobre, que são configurados de uma certa maneira. Graças à solda, os componentes são fixados mecanicamente à placa e, graças aos caminhos condutores de cobre, os condutores das peças são eletricamente conectados entre si.

Obviamente, os condutores de cobre podem ser colados à placa de fibra de vidro nos locais necessários. Mas é tecnologicamente mais simples fazer o oposto: pegue uma folha de PCB com uma camada contínua de papel já colada e remova-a de locais desnecessários.

Você pode remover a película de seções desnecessárias mecanicamente: fazendo um slot com uma faca afiada nas seções necessárias. No entanto, esse método é demorado, traumático e é adequado principalmente para os esquemas mais simples.

A folha também pode ser removida quimicamente: basta mergulhar a placa em uma solução que corroa o cobre (na maioria das vezes, uma solução de cloreto férrico é usada). Somente anteriormente é necessário proteger do solvente as partes de cobre (futuros condutores portadores de corrente) que devem ser preservadas. Como agente de proteção, o verniz às vezes é usado, mas é mais conveniente desenhar faixas com um marcador especial. Também na prática de engenheiros eletrônicos, a chamada tecnologia de passar a laser (LUT) se espalhou. Com esse método, o padrão dos futuros condutores de corrente é impresso em uma impressora a laser em papel especial. Em seguida, o papel é aplicado ao branco da fibra de vidro e passado a ferro esse “sanduíche”: como resultado, as partículas de toner permanecem no branco e, posteriormente, não serão gravadas com um solvente.

O processo de remoção da película é chamado de decapagem. A gravação continua, dependendo da concentração e da temperatura da solução, de alguns minutos a uma hora. Após o término do processo, a placa é lavada com água e o composto de proteção é removido, sob o qual os condutores de cobre devem permanecer.

Em seguida, são feitos furos para as saídas dos componentes. Microdrills e brocas com diâmetro de 0,8 ... 1 mm são geralmente usados. O cobre oxida rapidamente no ar, o que complica sua solda. Portanto, imediatamente antes da solda, a placa deve pelo menos ser limpa com uma lixa fina, removendo a camada de óxido. Mas é melhor cobrir os condutores de cobre com um composto de proteção - uma camada de solda. Esse processo é chamado de estanhagem, e isso permite que você mantenha um alto grau de adequação da placa para solda por vários anos.

Nas condições de produção, uma chamada máscara de solda também é aplicada sobre trilhos de transporte de corrente - uma camada de material de proteção. Essa camada protege os caminhos atuais contra curtos-circuitos acidentais e danos. Somente as almofadas de contato permanecem sem máscara, facilitando a solda.

Outro processo técnico - a serigrafia - envolve a aplicação no lado “frontal” do quadro com marcas e inscrições especiais de tinta. Isso simplifica a vida dos instaladores de placas de circuito e especialistas em reparos.

Mas em casa, é difícil realizar os processos de aplicação de uma máscara de solda e de serigrafia, por isso não faremos isso.

Tudo, a placa de circuito está pronta. Depois disso, todos os componentes são montados na placa e depois soldados. Em seguida, o design resultante é ajustado e testado. Nas fábricas modernas, a maioria desses processos é realizada por robôs industriais, mas somos pessoas, então faremos tudo com nossas próprias mãos.

A prática há muito esperada.É

muito mais interessante criar não apenas uma placa de circuito impresso chata, mas uma placa de circuito com base na qual você pode montar um dispositivo praticamente útil. Faremos o instrumento musical elétrico mais simples - um piano de brinquedo com 8 teclas.

Materiais e componentes que precisaremos:

- fibra de vidro pré-fabricada com dimensões de pelo menos 10x15 cm;
- um marcador (de preferência lacado) ou esmalte para proteger os caminhos ao vivo (o marcador pode ser encontrado em papelarias e emprestar o verniz da mãe / namorada / esposa);
- cloreto férrico - um pó de 100 gramas é suficiente para os olhos;
- brocas e brocas com diâmetros de 0,8, 1,0 e 1,2 mm;
- banho não metálico (tigela funda) - nossa peça de trabalho deve caber nela. É melhor encontrar um recipiente velho e desnecessário, porque depois de nossos experimentos provavelmente terá que ser jogado fora ou continuado a ser usado para gravura;
- luvas de borracha para proteger nossas mãos da argamassa.

Observe que no kit Master Kit NN201inclui uma peça de trabalho com orifícios já perfurados, uma caneta especial com ponta de feltro e um lindo frasco vermelho de cloreto férrico pesando 100g. O kit vem em uma bolha plástica que serve como uma excelente bandeja de gravação!

Para soldar, você precisará de:

- ferro de soldar, cortadores laterais, solda, fluxo;
- componentes de rádio, cuja lista é fornecida abaixo.

Tudo o que você precisa pode ser encontrado em lojas de rádio ou utensílios domésticos.

Diagrama de layout dos condutores que transportam corrente da placa de circuito impresso (vista da lateral da folha):


Preparando a placa de circuito impresso para gravação

Limpamos a placa da lateral da camada de cobre com papel de esmeril de grão fino (em casos extremos, um apagador de tinta áspero serve) e desengorduramos com álcool ou gasolina;

Aplicamos o modelo na placa de circuito impresso e perfuramos os pontos necessários;

Desenhamos com um marcador um desenho de condutores e pastilhas de solda, focando no diagrama de fiação e nos furos, tentando não "bater" demais na folha com as mãos (portanto, é aconselhável trabalhar com luvas de rosca). Em caso de erros, o marcador é facilmente lavado com soluções alcoólicas. As dimensões das pastilhas de contato para as descobertas das peças podem ser ampliadas (onde o espaço permitir).

É conveniente aplicar desenhos usando uma régua, em duas camadas. Depois de desenhar os desenhos, você deve permitir que o painel seque por cerca de 10 minutos, depois inspecione o quadro e corrija possíveis erros: desenhe onde a camada ficou fina e raspe com a agulha grossa ou furada os locais da fusão incorreta das trilhas ou almofadas.

Preparação da solução e precauções

Agora você deve preparar uma solução de cloreto férrico. Para fazer isso, 100 gramas de cloreto férrico devem ser agitados em cerca de 200-250 gramas (um copo) de água morna. Não é necessário medir tudo o que é preciso em um grama: o processo continuará e com uma proporção ligeiramente diferente de cloreto férrico e água, basta considerar que o tempo de gravação da placa depende da concentração da solução e da temperatura.

Ao preparar a solução, as regras básicas de segurança devem ser observadas:

• trabalhe com luvas de borracha em uma área ventilada!
• Não se incline perto da solução: são liberados vapores nocivos!
• Ao cair em objetos, a solução deixa manchas enferrujadas indeléveis; portanto, deve-se tomar cuidado para evitar que o pó ou a solução caia sobre os objetos ao redor!
• prepare a solução em um prato de vidro ou plástico, mas não em metal, sua solução corroerá!
• mexa a solução com plástico (colheres descartáveis ​​são muito convenientes) ou objetos de madeira (um lápis desnecessário);
• a temperatura ideal da solução é de 45 a 50 graus;

Agora tudo está pronto para o processo de gravação do quadro.

Gravura em placa

• Despeje uma solução de cloreto férrico no recipiente;
• coloque cuidadosamente o cartão com a folha para cima na solução, para que a solução com uma margem de 5-7 mm cubra todo o cartão;
• a duração do processo depende da temperatura e concentração da solução e leva de 10 a 30 minutos. Para reduzir o tempo de condicionamento, é aconselhável agitar o blister para que a solução seja misturada e fresca nos pontos de contato com a película;
• : , , ;
• , ;
• ( !) . , , , ! ;
• , , ;
• , ;
• , , , : , ;
• (. ). , , . . !

(, )

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

Verifique se as faixas estão corretas. Se ainda houver erros, eles podem ser corrigidos cortando faixas desnecessárias com uma faca afiada ou soldando, em vez de perder pedaços de arame.

Agora a placa está pronta para instalar e soldar os componentes.

Descrição da operação do circuito

Considere o circuito de nosso projeto.
O circuito é baseado no conhecido chip NE555. O microcircuito é ligado de acordo com o circuito clássico do gerador, cuja frequência é determinada pela capacitância C1 e pela resistência entre o pino "2" do microcircuito e a fonte de alimentação "+". Quando os botões SW1 ... SW8 são pressionados, diferentes resistências de sintonia são incluídas no circuito de ajuste de frequência do microcircuito - portanto, o alto-falante BA1 emite sons de tonalidade diferente. Como resultado, mesmo com um instrumento musical tão elementar, muitas melodias simples podem ser executadas.

O ajuste do instrumento é feito com os resistores de corte VR1 ... VR8.

Diagrama esquemático: Diagrama de



instalação (vista lateral das peças):



precisaremos das seguintes peças, que podem ser adquiridas na loja de rádios; Todos esses detalhes fazem parte do kit NN201:

1. IC1 (microcircuito) NE555P 1 pc.
2. C1 (capacitor eletrolítico) 10 μF 1 pc.
3. C2 (capacitor de cerâmica) 0,1 μF 1 pc.
4. R1, R2 (resistores constantes) 10K 0,25W 2 peças.
5. SW1-SW8 (botões) B3F4005 8 peças.
6. R3-R10 (resistores de sintonia) 3362P-1-103LF 8 un.
7. SP1 (alto-falante) 0,5W 8R 1 pc.
8. B1 (terminais da bateria) 1 pc.

Montagem e solda de placas

• instale todos os componentes na placa, concentrando-se na lista e no diagrama de fiação;
• ( , ) ( «-»; «+» );
• , ;
• . 2-3 .
• ;
• : , .

Ligar e sintonizar

Conectamos ao circuito uma cabeça dinâmica e uma bateria Krona. Se a placa for feita corretamente e a soldagem for realizada corretamente, quando você clicar em cada um dos botões, o alto-falante deverá reproduzir o som. Agora resta ajustar o tom de sintonia dos resistores VR1-VR8 para cada um dos oito botões, concentrando-se em um piano ou sintetizador real (você pode instalar o programa apropriado no seu telefone ou tablet) ou na sua própria audição.

A instalação deve começar com um resistor VR8. Corresponde ao tom mais alto. Pressione o botão SW8 e gire o resistor VR8 com uma chave de fenda fina. O som do alto-falante deve corresponder a alguma nota da segunda oitava, por exemplo, Para. A próxima nota deve ser um semitom menor - o C da primeira oitava. Pressione o botão SW7 e gire o resistor SW7, a nota seguinte é mais baixa em um tom e assim por diante com cada botão. Depois de ajustar todas as oito notas, você obtém uma oitava completa.

Agora você pode apreciar o resultado do trabalho e tentar tocar algumas músicas simples!

Apêndice: galeria de fotos do processo de gravação da placa

1. A placa limpa com orifícios.



2. Uma placa com um desenho de condutores com uma caneta de feltro.



3. Embarque em um blister com uma solução de cloreto férrico imediatamente após a imersão. A temperatura da solução é de cerca de 45 graus.



4. O início do processo de gravação - as bordas da placa e da placa ao redor dos orifícios são gravadas primeiro (após cerca de 5 minutos).



5. Continuação do processo - após cerca de 10 minutos. Não se esqueça de balançar a bolha para acelerar a gravação.



6. A gravação está quase terminada, existem pequenas áreas com uma fina camada de papel alumínio. Após cerca de 15 minutos



7. A gravação está concluída. Após cerca de 20 minutos



8. Placa de circuito lavada até



remover os traços da caneta com ponta de feltro 9. Os traços da caneta com ponta de feltro são removidos e os condutores ainda não estão estanhados.



10. O fluxo é aplicado aos condutores, após o que eles são estanhados.



11. Os condutores são estanhados, o fluxo lavado. A placa está pronta para instalar e soldar componentes.



12. Vista do lado da solda após a instalação dos componentes.



13. O dispositivo está montado.

Source: https://habr.com/ru/post/pt385695/