Что такое макетная плата? Быстрая сборка схем на беспаечных макетных платах

Для конструирования и отладки прототипов самых различных устройств на ардуино используются макетные платы (другое название – беспаечные монтажные платы и breadboard). Они бывают нескольких разновидностей и отличаются по размерам и некоторым другим конструктивным особенностям. Макетные платы breadboard могут помочь как начинающим инженерам для создания простых схем, так и при макетировании сложных устройств. Что такое макетная плата и как пользоваться этим приспособлением расскажет данная статья.

Редко какой реальный проект Arduino содержит менее 5-10 элементов, соединенных между собой. Даже в простой хорошо всем известной схеме маячка применяются 2 элемента, светодиод и резистор, которые надо как-то соединять друг с другом. И тут как раз и встает вопрос о том, каким способом это сделать.

На сегодняшний момент существуют следующие основные способы монтажа, которыми используются в электронике и робототехнике на этапе создания прототипов:

Пайка. Для этого применяют специальные платы с отверстиями, в которые вставляются детали и соединяются друг с другом пайкой (с использованием паяльника) и перемычками.
Накрутка. По данной технологии контактные соединения устройств объединяются с макетной платой при помощи обмотки чистого провода к штыревому контакту.

Самым современным вариантом для создания прототипов является беспаечная макетная плата, которая обладает несомненными преимуществами:

Возможность проводить отладочные работы большое количество раз изменяя модификацию схем и способы подключения устройств;
Возможность соединения нескольких плат в одну большую, что позволяет работать с более сложными и большими проектами;
Простота и быстрота создания прототипов;
Долговечность и надежность.

Английский вариант названия беспаечной макетной платы – breadboard.

Схема макетной платы

Чтобы знать, как пользоваться макетной платой, следует понять принцип ее устройства.

Макетная плата для монтажа без пайки имеет пластиковое основание с множеством отверстий (стандартное расстояние между ними составляет 2,54 мм). Внутри конструкции расположены ряды металлических пластин. На каждой пластине имеются клипсы, которые спрятаны в пластиковой части установки.

Включение проводов выполняется именно в эти клипсы. При подключении проводника к одному из отдельных отверстий, контакт одновременно подключается и ко всем остальным контактам отдельного ряда.

Стоит обратить внимание, что одна рельса содержит 5 клипс. Это общий стандарт для всех беспаечных плат. То есть, к каждому рельсу можно подсоединить до пяти элементов, и они будут соединены между собой.

Следует отметить, что хотя в каждом ряду расположены десять отверстий, они все-таки разделены на две изолированные части, по пять в каждой. Между ними расположен рельс без пинов. Такая конструкция необходима для изоляции пластин друг от друга, и позволяет просто подключать микросхемы, выполненные в DIP-корпусах.

Некоторые макетные платы включают также по две линии питания с каждой из сторон. Обычно «красная линия» используется для подачи «+» напряжения, «синяя» – для «-». За счет наличия двух шин питания на плату могут подаваться два различных уровня напряжения.

Для упрощения ориентации на макетную плату также нанесены цифровые и буквенные обозначения, которыми можно руководствоваться, создавая, например, инструкцию для подключения.

Основные виды макетных плат

Макетные платы различаются по количеству выводов, расположенных на панели, числом шин и конфигурацией. Бывают и макетные платы, в которых контактные соединения выполняются посредством пайки, однако работать с ними сложнее, чем с беспаечными устройствами.

В зависимости от характеристик наиболее распространены такие виды:

Для сборки больших микросхем в основном используются беспаечные платы на 830 или 400 отверстий. Для соединения нескольких компонентов и подвода проводов к необходимым точкам – на 8, 10, 16 отверстий;
С наличием пазов для сцепления плат, которые позволяют реализовывать достаточно большие проекты;
С наличием самоклейки на основании для надежного закрепления на устройстве;
С нанесенными на плату обозначениями для подключения устройств.

В зависимости о стоимости и производителя в комплектацию могут входить и дополнительные аксессуары – провода-джамперы, разнообразные разъемы. Но главным критерием качества всегда остается количество контактных разъемов и их технические характеристики.

Как пользоваться макетной платой

Пользоваться макетной платой достаточно просто. При создании схемы в отверстия на пластиковом корпусе вставляются необходимые элементы – конденсаторы, резисторы, различные индикаторы, светодиоды и т.д. Ширина разъемов позволяет подключать к контактам проводники с сечением от 0,4 до 0,7 мм.

Простейшим примером создания прототипа схемы с использованием макетной платы может стать такой вариант реализации:

Для ее сборки необходимо взять:

Макетную плату (breadboard);
провода для соединения;
1 светодиод;
тактовую кнопку;
резистор с номинальным сопротивлением 330 Ом;
батарейку типа «Крона» на 9В.

Плюс батарейки подключается к плюсовой шине, а минус к отрицательной. Если схема собрана правильно, то при нажатии на кнопку будет обеспечиваться загорание светодиода.

Внимание! Беспаечные макетные платы абсолютно недопустимо использовать с напряжением 220В!

Макетные платы breadboard оптимальны для создания практически любых цифровых схем и не предназначены для сборки аналоговых схем, с высокой чувствительностью к величине сопротивления. В своей практике их часто используют как новички, познающие основы схемотехники, так и опытные профессионалы ввиду простоты монтажа и высокого качества соединения рабочих контактов.

Когда паяются схемы, можно делать всё и без дополнений. Но тогда существует довольно высокая вероятность, что что-то может замкнуться. И тогда схема не будет работать. Чтобы устранить этот недостаток и привести результаты работы в более-менее пристойный вид, используют такое простое и эффективное изобретение, как макетная плата. Что она собой представляет? Какие разновидности существуют?

Макетная плата

Как пользоваться таким изобретением? Для начала проясним терминологическую составляющую. Макетная плата - это универсальная заготовка, которая используется, чтобы собирать и моделировать прототипы электронных устройств. Их можно поделить на два типа:

Те, где используется пайка.
Те, где пайки нет.

Во время создания прототипов электронных приборов каждому приходится встречаться с несколькими проблемами:

Макетная плата должна быть сконструирована с нуля, а затем изготовлена. При допущении ошибки её придется переделывать.
Создавать единственный экземпляр, как правило, не выгодно.
Если схема выполнена на микросхемах низкой степени интеграции и аналоговых элементах, то сделать её легче будет навесным монтажом. Но микропроцессорные устройства сделать подобным образом будет очень сложно.

В наименее выгодном положении начинающие радиолюбители: поскольку у них ещё нет навыков проектирования схем, то им приходится оперировать «методом тыка». Поэтому на данный момент выпускается широкий диапазон различных макетных плат, где проведены разные короткие дорожки, и человеку останется только соединить детали, чтобы получить необходимую схему.

Разновидности

Различают несколько типов макетных плат:

Универсальные. Имеют только металлизированные отверстия, которые будут соединяться разработчиком.
Для цифровых устройств. В них существуют отдельные места, где можно поместить микросхемы. Также по всей плате проведены шины подачи питания.
Специализированные. Создаются для различных устройств, которые должны работать на определённых микросхемах. Как правило, являются очень функциональными и проработанными.

Также, в зависимости от того, каким способом они делаются, различают два вида:

Беспаечная макетная плата. В качестве преимуществ данного вида обычно называют целостность и аккуратность исполнения (если говорить о промышленных образцах).
Спаянная макетная плата. Дешевизна и возможность легкого изменения устройства - вот основные преимущества данного вида.

Макетные платы для монтажа в гнёзда

Такие заготовки имеют тысячи отверстий, которые связаны между собой посредством металлических полосок. Выводы микросхем и радиодеталей вставляют в отверстия, а потом соединяют при помощи перемычек. Длинные ряды контактов, которые можно увидеть внизу, посередине и вверху платы, - это шины питания. Они используются, чтобы соединять многочисленные точки схемы с землёй и источником питания. Под каждым отверстием находится упругий контакт специальной формы, который обеспечивает высокую проводимость и долговечность соединений. Макетная плата может быть наращиваемой. В таких случаях на боковых гранях располагаются пазы, чтобы соединить несколько устройств в одно крупное.

Заключение

Макетная плата существенно позволяет облегчить труд разработчика. Также она повышает стабильность работы схемы, поэтому не брезгуйте пользоваться устройством. Нельзя не отметить и важную роль, которую макетная плата играет для людей, только начинающих заниматься разработкой электронных приборов, ведь многие из этих заготовок выпускаются уже под создание определённых устройств. Поэтому при конструировании популярной схемы имеет смысл поискать, нет ли уже заготовки под неё, ведь если ответ будет положительным, то это значительно сэкономит время.

Все люди в мире от мала до велика знают, что перед тем, как создать что-либо, надо сначала создать макет этого «что-либо», будь это макет здания, стадиона или даже небольшого сельского туалета. В электротехнике это называют прототипом. Прототип — это работающая модель устройства. Поэтому опытные электронщики, перед тем собрать устройство по схеме в интернете, выложенной не пойми кем и не пойми зачем, должны убедиться, что эта схема реально заработает. Поэтому, схему надо быстренько тяп-наляп собрать и убедиться в ее работоспособности, то есть собрать макет. Ну а для того, чтобы его собрать нам то как раз и понадобится макетная плата.

Виды макетных плат

Толстый картон

Давным-давно, когда еще вас не было даже и в планах, наши дедушки, а может быть и бабушки, мало ли:-), использовали толстый картон. Это самый быстрый и дешевый способ проверки схем. В картоне прорезались дырочки под выводы радиоэлементов и с другой стороны они соединялись с помощью проводов и других элементов, если те не влезали на лицевую сторону. Выглядело это примерно как-то так:

А — типа лицевая сторона, В — обратная сторона.

Все бы хорошо, но приходилось паять выводы, смотреть, чтобы ничего нигде не замкнуло, да и пока «лепишь» эту схемку можно даже ненароком растеряться:-). Да и не красиво как-то.

Самодельные макетные платы

Эти времена я еще застал на радиокружке. Тогда мы делали макетные платы сами. Брали острый резец и нарезали квадратики на фольгированном текстолите. Далее покрывали их припоем.

Если надо где-то было соединить дорожки, мы просто делали перемычки между квадратиками каплей припоя. Получалось качественно и красиво. Если было лень перепаивать радиоэлементы на нормально-разведенную плату с дорожками, просто оставляли как есть и пользовались устройством.

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.

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.

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 . 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.

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.

Заключение

Беспаечные макетные платы завоевывают мир. Любую схему на них можно собрать и разобрать за считанные минуты. После сборки и проверки схемы на макетной плате, можно смело приступать к ее сборке в чистом виде. Думаю, у каждого уважаемого себя электронщика должна быть такая макетная. Но имейте ввиду, схемы с большим током в цепи лучше все таки на ней не проверять, так как контакты макетные платки могут просто-напросто выгореть — закон Джоуля-Ленца . Удачи вам в разработке и конструировании радиоэлектронных устройств!

Где купить макетную плату

Макетную плату с гибкими джамперами и даже с готовым блоком питания 5 Вольт можно сразу купить набором на Алиэкспрессе. Выбирайте на ваш вкус и цвет!

Если же не хотите , то проще всего будет купить одноразовую макетную плату и собрать на ней готовое устройство: