Навесной монтаж радиоэлементов своими руками

Добавил пользователь Skiper
Обновлено: 10.09.2024

Необходимость прикрепить навесные монтажные провода к печатной плате неизбежна. По сути навесные монтажные провода делятся на три основные категории:

• Те, которые считаются компонентом или деталью оригинальной разработки. Маршрутизация, выводы и соединение этих навесных проводов должны быть задокументированы с помощью технических инструкций или комментариев к чертежам.

• Те, которые добавляются после оригинальной разработки и создаются с целью модификации. Маршрутизация, выводы и соединение этих навесных проводов должны быть задокументированы с помощью уведомлений об изменениях в технических инструкциях или комментариев к чертежам.

• Те, которые добавляются для исправления дефектов.

Процедуры прикрепления навесных проводов достаточно разнообразны и потребуют значительно больше места, чем возможно в данной статье. Однако, есть несколько основных правил, которым стоит следовать при прикреплении и работе с навесными монтажными проводами. Вот эти правила и их причины:

1. Навесные монтажные провода должны размещаться на стороне платы, предназначенной для компонентов, если это возможно. Конечно, множество разработок печатных плат имеют компоненты на обеих сторонах, но поскольку навесные провода считаются компонентами, они должны быть размещены на той стороне печатной платы, где находится большинство крупных компонентов.

2. Навесные монтажные провода должны прокладываться по принципу X-Y настолько прямо, насколько это возможно, делая как можно меньше изгибов. Прямая прокладка помогает организации, экономит материал и т.д. – проще и короче повышает надежность.

3. Навесные монтажные провода не должны подниматься больше, чем на 3,2 мм (0,125” дюймов) над поверхностью платы или не выше компонентов или выводов таким образом, чтобы они не мешали монтажу печатной платы. Очевидная причина этого правила – минимизация вероятности быть поврежденными.

Рис.1. Навесные провода могут прикрепляться различными способами.

4. Проводящие навесные провода длиннее чем 12,7мм (0,50”) не должны использоваться. Проводящие навесные провода короче 12,7 мм не должны нарушать минимальный электрический зазор (размер 12,7 мм обозначает длину между подсоединением).

5. Навесные монтажные провода не должны проходить через неиспользуемые площадки компонентов, если только схема монтажа не запрещает прокладку в других зонах. Если навесные провода проходят через неиспользуемые площадки, должно быть обеспечено достаточное провисание, чтобы если понадобится добавить компонент, провод мог быть отодвинут. Навесные провода не должны проходить над площадками или отверстиями, используемыми как тестовые точки. После того как навесные провода установлены на печатную плату чем меньше их будут беспокоить или двигать, тем лучше.

6. Навесные монтажные провода не должны быть проложены под или над выводами компонентов или самим компонентами. Нужно избегать контакта с источниками тепла. Причина проста: компонентам может потребоваться ремонт, и будет невозможно починить их эффективно, если доступ к ним будет заблокирован навесными проводами. Источники тепла могут расплавить изоляцию проводов и привести к короткому замыканию.

7. Навесные монтажные провода должны иметь снятие напряжения. Тепловое расширение и механический стресс влияет на все компоненты, включая навесные провода. Все, что требуется, это добавить небольшое провисание рядом с местом соединения. И в качестве дополнительного замечания, нужно избегать очень крутых изгибов навесных проводов. Избегайте изгибание провода большего радиуса, чем три диаметра проводника.

8. Если у вас нет альтернативы и вы должны провести навесной провод с одной стороны печатной платы до другой, это можно сделать через сквозное отверстие, убедившись что провод хорошо изолирован, и изоляционный рукав размещен в отверстии. Вы также можете просверлить отверстие через печатную плату, чтобы провести провод с одной стороны на другую. Конечно, вы должны делать это очень аккуратно, чтобы не повредить поверхностные и внутренние проводники.

9. Навесные монтажные провода, впаянные в сквозные отверстия, должны быть заметны на другой стороне. Также как и вывод компонента, устанавливаемого через сквозное отверстие, вы должны иметь возможность видеть контур провода в паяном соединении.

10. Навесные монтажные провода, припаянные к приподнятым или обрезанным выводам компонента, должны быть изолированы, чтобы избежать короткого замыкания.

Навесные монтажные провода могут быть подсоединены различными методами. Чтобы узнать больше, читайте о деталях процедуры здесь Jumper Wires.

Рис.2. Навесные монтажные провода должны быть подсоединены или прикреплены к поверхности печатной платы.

и монтаж электронных измерительных приборов с применением основаны на функционально - блочном принципе, с применением высокопроизводительных методов производства.На предприятиях, изготовляющих электронные измерительные приборы, используются следующие разновидности и монтажа сборочных единиц па основе :

. и монтаж одноплатных сборочных единиц с ручной установкой с одной или двух сторон и ручной их пайкой (единичное и мелкосерийное производство);
. и монтаж одноплатных сборочных единиц с ручной установкой радиоэлементов и групповой пайкой (серийное производство);
. и монтаж одноплатных сборочных единиц с механизированной или автоматизированной установкой и групповой пайкой (крупносерийное и массовое производство);
. и монтаж сборочных единиц двухплатной конструкции (применяется редко по конструктивно-технологическим причинам).

Технологический процесс и монтажа разбивается на три основных этапа:

а. подготовка радиоэлементов к монтажу;
б. установка ;
в. пайка.

Типовой технологический процесс подготовки радиоэлементов для установки их на включает в себя следующие операции:

входной контроль параметров;
рихтовку (выпрямление гибких выводов) и обрезку выводов;
обжимку и обрезку ленточных выводов;
формовку выводов.

Рихтовку выполняют вручную с помощью пинцета и плоскогубцев или с помощью специальных приспособлений. Подготовка к монтажу. Типовой технологический процесс подготовки к монтажу

Обжимка и обрезка ленточных выводов может осуществляться как вручную, так и полуавтоматически.

Зачистка выводов радиоэлементов для их последующего облуживания производится при потемнении покрытия выводов и при наличии на них краски или лака. Расстояние зачищаемого участка вывода от корпуса радиоэлемента должно быть не менее 1 мм.Зачистку можно производить вручную или в специальном устройстве с подпружиненными ножами.

Облуживание выводов радиоэлементов в условиях мелкосерийного многономенклатурного производства осуществляется вручную. В серийном производстве в некоторых случаях горячее облуживание заменяют гальваническим с последующим оплавлением покрытия для устранения пористости. Однако возникающая па поверхности оксидная пленка ведет к снижению качества последующей пайки. В массовом производстве для горячего лужения радиоэлементов используются специальные полуавтоматические установки.

Формовку выводов радиоэлементов в единичном и мелкосерийном производстве выполняют вручную с помощью пинцета и плоскогубцев, а в серийном и массовом производстве - на полуавтоматических и автоматических устройствах. Формовка планарных выводов микросхем должна производиться с радиусом изгиба не менее 2С, где С - толщина вывода. Расстояние от корпуса до центра окружности изгиба должно быть не менее 1 мм (если в технических условиях особо не оговорен другой размер). Формовка и обрезка штырьковых выводов микросхем осуществляются путем их установки в пазы специальных матриц, где они зажимаются, и последующей гибки и отрезки с помощью соответствующих пуансонов. Зажим выводов перед формовкой предотвращает их деформацию в местах выхода из корпуса и возникновение напряжения в них.

Раньше, чтобы провести отладку электронной схемы, я применял макетные платы, навешивал соплей, для соединений применял монтажный провод и обрезки выводов резисторов. Трассировку делал на ходу, часто с ошибками, что иногда приводило детали в негодность. У такого монтажа много проблем: тяжело менять схему, провода отваливаются от вибрации, сложно сводить несколько проводов в одной точке и т.д.

Есть и другие способы макетирования, но сегодня я напомню о монтаже накруткой [1, 2] — технологии, проверенной временем, удобной и надежной для макетирования и прототипирования. Более того, по этой технологии можно создавать конечные устройства, которые будут надежно работать много лет.

Примеры того, как НЕ НАДО делать макетные платы

Вот к чему может привести прототипирование на макетной плате с монтажным проводом. Стоит ли говорить о надежности таких плат?

Монтаж накруткой

Монтаж накруткой — это технология построения плат электронных схем без изготовления печатной платы. Провода обматываются вручную либо с помощью машин, и соединения позже могут быть изменены после этого вручную. Метод был популярен в массовом производстве в 60-х и в ранних 70-х годах и продолжает использоваться для небольших партий и прототипов.

Персональный компьютер, совместимый с IBM PC/XT — Нейрон И9.66 — 1987

Метод популярен и сейчас:

Проект BMOW (кликабельно)

Проект Symbolics 3600

Проект 6502

И многие другие современные аппаратные проекты прототипируются с помощью Wire Wrap

Часто задаваемые вопросы

Q: Надежен ли монтаж накруткой?
A: Да, если все делать правильно (места соединений нельзя трогать). Из википедии: правильно сделанное соединение провода накруткой — это семь оборотов провода (4 x 7 = 28 контактных зон), и полтора оборота изолированного провода для ослабления возможного механического напряжения. Идея в том, что плотно оборачивая чистый провод на чистый штыревой контакт мы делаем химическую сварку на каждой кромке штыревого контакта. Качество электрического соединения не зависит от окисления на внешней стороне получившейся спирали, хотя со временем она будет выглядеть не красиво. Так же соединение не боится вибрации. Если вы демонтируете накрученный провод и попробуете его на ощупь, вы поймете о чем речь.

Q: Нужно ли пропаивать соединения накруткой?
A: В этом нет необходимости, платы работают десятилетиями. Если и возникают проблемы, то это результат неаккуратной работы. Исключение — накрутка на контакты радиоэлементов круглого сечения — их нужно пропаять.

Q: Где применяется монтаж накруткой и до каких частот он работает?
A: Метод монтажа накруткой использовался для построения прототипов высокочастотных схем и схем малых тиражей; включая схемы с гигагерцовыми микроволновыми частотами и суперкомпьютеры. Метод уникален тем, что длина соединения может быть точно проконтролирована, а витые пары или магнитно-экранированные четвёрки (четверные провода) могут быть проложены вместе. Монтаж бортового управляющего компьютера КА Аполлон был произведён именно таким методом (фото [5]).

Q: Какой инструмент применяется для монтажа?
A: Существовали полностью автоматические системы монтажа. Полуавтоматы, когда контакт накручивается одним нажатием. Полностью ручные инструменты. Мы будем говорить о ручном инструменте.

Инструменты, показанные на рисунке, применяются каждый под свой диаметр провода, одним торцом они накручивают провод, другой используется для демонтажа. В ручке есть отверстие и нож для зачистки провода от изоляции.

Q: Если инструмент не универсален, то какого диаметра проводник можно применять?
A: На ebay можно найти инструмент под диаметры 19, 22, 28, 30 — AWG(это американский калибр, соответственно 0.9, 0.6, 0.32, 0.25 мм)

Q: Подойдет любой медный провод?
A: Я не могу точно сказать, похоже на то, что у провода есть специальное покрытие. На ebay провод так и называется Wire-Wrapping Wire 30AWG. Хотя я видел конструкции и с медным проводом.

Q: Как делать накрутку?
A: Сначала зачищаем провод на пару сантиметров с помощью инструмента. Зачищенный провод руками не трогать!

Вставляем провод в отверстие с краю, причем не только зачищенную часть, но и примерно 4мм с изоляцией

Далее устанавливаете инструмент центральным отверстием на контакт и делаете несколько оборотов. Навык быстро приходит с опытом. Должно получиться 1.5 оборота с изоляцией и 7 оборотов зачищенного провода. Для большинства инструментов не имеет значения направление вращения (по или против часовой стрелки).

В итоге должно получиться похоже на это:

Как видно на фотографиях, посеребренный провод окисляется-темнеет, как и медный. Но область, где провод соединяется со штырем — устойчив к окислению.

Собственный опыт

В своих небольших проектах я всегда использую макетные платы, хотя есть хлористое железо, текстолит, микро станок. Я, к сожалению, не могу найти время для трассировки плат, так же как и для ЛУТ или фото-способа. Технология накрутки показалась мне удобной для того, чтобы взять универсальные макетные платы, контакты, провод и не задумываясь о трассировке, выполнить любую интересующую меня схему. В процессе отладки схемы, может понадобиться что-то пересоединить и метод накрутки позволяет сделать это неограниченное количество раз: снятый провод можно выкинуть, а проводники на печатной плате не отвалятся от многократных перепаек. Да и в целом, перспектива делать схему без паяльника показалась весьма заманчивой — сиди да крути.

Но для того, чтобы иметь все необходимое для создания любой платы, нужно продумать составные части, которые потребуются. Для себя я решил, что мне хватит запаса печатных макетных плат и длинных штыревых контактов. Штыревые контакты можно впаять в плату, дискретные элементы припаять к этим контактам с одной стороны, а уже коммутацию схемы делать накруткой с другой стороны платы.

Штыревые контакты. Длина контактов 2.54mm.

И этим я пока решил обойтись. Еще, собственно, нужен сам инструмент для накрутки. С виду простой, он оказался не так и дешев — около 600 рублей на ebay, а в России еще дороже. Поэтому из всего набора возможных диаметров выбрал 30 AWG (0,25мм) и инструмент для него. По моему мнению, самый подходящий диаметр для построения плат с DIP корпусами.

Для эстетов есть разъёмы с золотыми штырями (6, 8 или 10 контактов). Есть попроще.

и панельки под микросхемы

В рамках своего синтезаторного проекта на ПЛИС, мне нужно было сделать модуль MIDI-IN. Он состоит по сути дела из оптопары и двух навесных элементов.

В принципе накрутка тут — излишние сложности, но хотелось проверить технологию. Вот что получилось.

Выводы

Полностью избавиться от паяльника не получилось. В процессе создания схемы я допустил ошибку: не правильно включил КД522 (спасибо нашим за маркировку!), что потребовало перепайки. Еще одной ошибкой было то, что я в принципе припаял элементы один на другой. Если бы я распаял вообще все элементы (микросхему, резистор и диод) по отдельности, на свои штыревые контакты, то для исправления ошибок мне паяльник был бы не нужен вовсе. Все соединения были бы сделаны накруткой и исправления тоже.

Однако, в процессе работы схему менял несколько раз, пока понял, почему она не работает и оценил удобство от быстрого монтажа и демонтажа проводников. Не всегда получалось накрутить правильно с первого раза, но когда соединение правильное — это видно сразу. Если соединение не правильное или кусок провода оказался короче, чем нужно, то снять провод — дело нескольких секунд. При этом без вреда для соединений, которые уже выполнены. Сильно замедляли работу только моменты, когда требовался паяльник. Можно сделать вывод, что технология удобна и я буду ее использовать дальше!

При проектировании и сборке различной радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) следует придерживаться определённых правил. Это позволит добиться максимально возможных положительных результатов, таких, как отсутствие перекрёстных связей, наводок, самовозбуждения от паразитной ёмкости или индуктивности. А это, в свою очередь, обеспечит лучшее согласование электронных каскадов, облегчит настройку и даст возможность получить все заявленные параметры собранной схемы.

10 правил

Поддержи автора! Ставь лайки, подписывайся на канал и делись своими мыслями в комментариях ниже!

Вопрос, который уже не одно десятилетие занимает музыкальную общественность: что лучше раскрывает тональные характеристики усилителя? Ручная сборка и навесной монтаж деталей или автоматизированная установка компонентов на печатных платах? Мы решили привлечь к этой дискуссии трех гуру из мира создания усилителей, чтобы узнать ответ.

Некоторые пуристы утверждают, что усилители, схема которых собрана вручную способом навесного монтажа электроники, всегда звучат лучше, чем те, электронные компоненты которых монтируются на используемых в массовом производстве печатных платах (в англ. – PCB — printed circuit board).

Конечно, по нашим собственным ощущениям хорошая ручная сборка всегда должна быть лучше машинной штамповки. Однако усилители, собранные на печатных платах по своим характеристикам могут превосходить усилители ручной сборки, при условии продуманной и проработанной конструкции. В частности, в новой линейке усилителей Astoria от Marshall используется как навесной монтаж, так и печатные платы.

Навесной монтаж

Начнем с навесного монтажа. Что он, собственно, из себя представляет? В него входит множество различных методов конструирования.

Усилители Fender до 1986 года использовали монтажные панели (так называемые eyelet board) из диэлектрического материала с проделанными отверстиями, компоненты же продевались сквозь эти отверстия и соединялись друг с другом.

Разъемы для ламп, а также передняя и задняя панели всегда монтируются навесным способом. Также в конструкции многих ранних британских усилителей применялись бакелитовые полоски с двухсторонними рядами клемм-башенок (turret board), на которые и монтировали компоненты.

Все это в совокупности является навесным монтажом – когда каждый электронный компонент монтируется вслед за предыдущим на одной или нескольких монтажных панелях.

Этот способ установки компонентов является самым простым, но также и самым трудоемким. Все компоненты должны быть не только вручную припаяны и правильно расположены, но также каждое звено схемы должно максимально соответствовать оригиналу по своим параметрам и характеристикам.

Печатные платы

Первоначально идея сделать токопроводящие медные дорожки на одном куске непроводящего электрический ток материала (диэлектрика) восходят к 20-м годам XX века, но только после Второй Мировой войны их начали изготовлять в больших объемах.

Есть десятки различных видов печатных плат, от самых простых односторонних с медными дорожками на стеклотекстолите (или подобном диэлектрическом материале), до комплексных многослойных и технически сложных плат, используемых в компьютерной и космической технике.

В большинстве случаев в гитарных усилителях стоят односторонние или двухсторонние платы, в которых с одной стороны припаиваются электронные компоненты, а с другой стороны проходят маленькие металлические дорожки, соединяющие все детали схемы в единую конструкцию.

Когда электронный компонент запаивается в плату, он надежно фиксируется в ней, что дополнительно повышает надежность конструкции.

Наиболее важным моментом для производителей в производстве печатных плат является возможность полностью автоматизировать паяльный процесс. Вместо трудозатратного последовательного запаивания каждого компонента, автомат на конвейере может сразу вставить все компоненты в одну плату и опустить ее в ванну с расплавленным припоем, что сокращает временные затраты на производство каждой схемы в сотни раз. Однако, не все так просто. Некоторые типы печатных плат не переносят повторное нагревание и охлаждение – они могут привести к появлению трещин, что увеличивает электрическое сопротивление токопроводящих дорожек, влияя на звуковые характеристики аппаратуры. Увеличение сопротивления в сильноточных местах может привести к тому, что дорожка может попросту сгореть.

Есть еще одно преимущество печатных плат – их однотипность и возможность многократного точного воспроизведения изначального образца. Дело в том, что каскады хай-гейн аппаратуры очень чувствительны – малейшие сдвиги компонентов даже на 1мм могут иногда повлиять на звуковые характеристики усилителя. При ручной сборке схемы невозможно достичь абсолютно одинакового расположения компонентов, по этой причине многие производители Hi-End аппаратуры, в частности, такие как Bogner и Soldano используют печатные платы высокого качества, с большой толщиной платы и толстыми медными проводниками.

Навесной монтаж и печатные платы часто соседствуют друг с другом, используя преимущества обеих технологий. В таких высококлассных усилителях как Royalist от Tone King или Astoria от Marshall используются качественные печатные платы с ручной установкой компонентов и переключателей.

По нашему опыту, лучший результат всегда достигается, когда достоинства обеих методов конструирования сочетаются вместе.

Спросим у экспертов

Все описанное выше наиболее часто встречается в подобных спорах. Но что думают профи? Мы решили узнать у троих именитых проектировщиков звукоусилительной техники, что они думают по этому поводу…

Адриан Эмсли (Adrian Emsley) – проектировщик всех усилителей Orange, от коммерчески успешной серии Crush до ограниченных изданий Custom Shop ручной сборки, которые зачастую собираются при участии самого Эмсли.

«Печатные платы и навесной монтаж имеют несколько главных отличий. Что хорошо в навесном монтаже – можно применять в конструкции большие полиэстровые конденсаторы и достойные резисторы. Эти компоненты оказывают большое влияние на звук создаваемого усилителя. К тому же, навесной монтаж проще обслуживать.

Марк Бартел (Mark Bartel) – основатель и разработчик бутиковых усилителей Tone King, которые являются одними из самых желанных в мире, и также известный исследованиями и разработками, применяемыми в усилителях Tone King.

«За последние 25 лет я спроектировал множество усилителей как на печатных платах, так и с использованием разных способов навесного монтажа. Я предпочитаю комбинацию из печатных плат и навесного монтажа для достижения лучшего качества звука и эксплуатационной надежности.

Надлежащее использование хорошо спроектированных печатных плат позволяет получить реальные преимущества над собранными вручную монтажными панелями с точки зрения расположения компонентов, размеров и направления, которые позволяют улучшить звучание и повысить надежность

Важнее всего на стадии проектирования свести к минимуму длину проводов и оптимизировать расположение компонентов. Многие собранные с использованием навесного монтажа схемы выглядят прекрасно, с расположенными в ряд компонентами и длинными линиями проводов с красивыми прямыми углами, но эстетическая сторона зачастую совершенно противоположна тому, что является действительно важным для технической составляющей усилителя.

Фил Тейлор (Phil Taylor) — признанный эксперт из Mullard Valve Company, разработчик и основатель компании Effectrode, чьи уникальные педали эффектов нашли свое место в педалбордах таких музыкантов, как Дэвид Гилмор, Питер Фремптон, Билли Корган и других.

«Если вы загляните внутрь старого усилителя Hiwatt, то вы увидите прекрасный пример навесного монтажа, где маленькие компоненты – резисторы и конденсаторы – смонтированы на платах с монтажными лепестками.

Хорошо сделанный навесной монтаж деталей выглядит красиво, однако это трудоемкая и высококвалифицированная работа. Каждый компонент припаивается вручную с осторожностью, чтобы избежать его повреждения. Сравните это с печатными платами, где все медные дорожки химически протравлены в плате. Печатная плата позволяет установить компоненты точно и без повреждений, а также упрощает и ускоряет сборку, позволяя автоматизировать процесс.

Читайте также: