как пользоваться макетной платой

Как пользоваться макетной платой (breadboard)

Часто для того чтобы быстро собрать макет какой-нибудь электронной схемы на столе, удобно воспользоваться макетной платой, которая позволяет обойтись без пайки. И лишь затем, когда вы убедитесь в работоспособности своей схемы, можно озаботиться созданием печатной платы с пайкой. Для человека, только начинающего познавать мир электроники, совсем не очевидным может быть использование такого инструмента как макетная плата или «бредборд» (breadboard). Давайте посмотрим, что же такое макетная плата и как с ней работать.

Инструкция по работе с беспаечной макетной платой (бредбордом)

• Макетная плата (breadboard), покупаем здесь;
• соединительные провода (рекомендую вот такой набор);
• светодиод (можно купить тут);
• тактовая кнопка;
• резистор сопротивлением 330 Ом или близко к этому (отличный набор резисторов всех популярных номиналов);
• батарейка типа «Крона» на 9 вольт.

1 Описаниемакетной платы

Видов макетных плат существует множество. Они различаются количеством выводов, количеством шин, конфигурацией. Но устроены все они по одному принципу. Макетная плата состоит из пластикового основания со множеством отверстий, расположенных обычно со стандартным шагом 2,54 мм. С таким же шагом обычно располагаются ножки у выводных микросхем. Отверстия нужны для того, чтобы вставлять в них выводы радиоэлементов или соединительные провода. Типичный вид макетной платы представлен на рисунке.

Своё английское название – breadboard («доска для хлеба») – такой вид плат получил из-за сравнения с доской для нарезки хлеба: она подходит для быстрого «приготовления» несложных схем.

Также существуют макетные платы под пайку. Отличаются они тем, что сделаны обычно из стеклотекстолита, а их металлизированные площадки хорошо подходят для пайки проводов и выводных радиоэлементов к ним. В этой статье мы не рассматриваем такие платы.

2 Устройствомакетной платы

Давайте посмотрим, что внутри у макетной платы. На рисунке слева показан общий вид платы. На правой части рисунка цветом обозначены шины-проводники. Синий цвет – это «минус» схемы, красный – «плюс» , зелёный – это проводники, которые вы можете использовать по своему усмотрению для соединений частей электрической схемы, собираемой на макетной плате. Обратите внимание, что центральные отверстия соединены параллельными рядами поперёк макетной платы, а не вдоль. В отличие от шин питания, которые размещены по краю макетной платы вдоль её краёв. Как видно, имеется две пары шин питания, что позволяет при необходимости подавать на плату два разных напряжения, например, 5 В и 3,3 В.

Две группы поперечных проводников разделены широкой бороздкой. Благодаря этому углублению на макетную плату можно ставить микросхемы в DIP-корпусах (корпусах с «ножками»). Как на рисунке ниже:

Существуют также радиоэлементы для поверхностного монтажа (их «ножки» при монтаже вставляются не в отверстия в печатной плате, а припаиваются прямо на её поверхность). Их использовать с подобной макетной платой можно лишь со специальными переходниками – прижимными или под пайку. Универсальные переходники называются «панели с нулевым усилением» или ZIF-панели, используя иностранную терминологию. Такие переходники бывают чаще всего под 8-выводные микросхемы и под 16-выводные микросхемы. Пример таких элементов и такого переходника показан на иллюстрации.

Цифры и буквы на макетной плате нужны для того, чтобы вы легче могли ориентироваться на плате, а в случае необходимости – нарисовать и подписать свою принципиальную схему. Это иногда может пригодиться при монтаже больших схем, особенно если вы монтируете по описанию. Пользоваться ими примерно так же, как буквами и цифрами на шахматной доске, например: подключаем вывод резистора в гнездо E-11 и т.п.

3 Собираем схемуна макетной плате

Для приобретения навыка работы с макетной платой соберём простейшую схему, как показано на рисунке. «Плюс» батарейки подключим к плюсовой шине макетной платы, «минус» – к отрицательной шине. Яркие красные и чёрные линии – это соединительные провода, а бледные полупрозрачные – это соединения, которые обеспечивает макетная плата, они показаны для наглядности.

В правой части рисунка приведена эквивалентная принципиальная схема. Если схема собрана верно, то при нажатии на кнопку светодиод должен светиться. Вы видите, что не потребовалось брать в руки паяльник, чтобы собрать электрическую схему. Использование бредборда – это быстро и удобно.

Полезные советы

Для быстрого расчёта номинала резистора, подходящего к выбранному вами источнику питания, можно воспользоваться онлайн-калькулятором расчёта светодиодов.

Попробуйте собрать несколько несложных схем, чтобы закрепить навыки использования макетной платы.

Скачать схему с макетной платой и светодиодом в формате программы Fritzing можно в приложении к статье.

Инструкция по работе с макетной платой

Макетная плата — очень удобный инструмент для сборки схем. Но нужно потратить некоторое время, чтобы разобраться, как она работает, и “набить руку”. Мы подготовили инструкцию по работе с макетной платой, а также упражнения для тренировки. Инструкция расчитана в первую очередь на наших учеников и преподавателей в качестве методического пособия.

Устройство макетной платы

Вы видите на макетной плате есть довольно много ячеек. В них мы будем подключать провода. Но нам нужно понять как она устроена. Давайте для этого сломаем одну (бюджет статьи вырос на 200 руб.):

Мы разобрали макетную плату и видим, что внутри лежат провода. Причем они уложены в определенном порядке. Провода посередине лежат вертикально, а провода по краям — горизонтально.

Также соединены наши ячейки. Ячейки по середине соединены между собой рядами , а ячейки по краям — строками.

То есть если два провода мы вставим в один ряд, то они будут соединены между собой. Аналогично со строкой. Если мы вставим в одну строку (подписаны + и -) , они тоже будут соединены

В этом — вся суть макетной платы. вставляя элементы в те или иные ячейки, мы будем соединять их между собой с помощью проводов, которые лежат под ними.

Собираем простые схемы на макетной плате

Давайте попробуем соединить несколько элементов и убедимся, что все работает. Для сборки этих простых схем мы будем использовать элементы:

Название	Особенность подключения	Какую функцию выполняет	Картинка
Светодиоды	это полярный элемент, у него есть + и — (или анод и катод)	Красиво горит
Резисторы	для нашего опыта понадобиться резистор от 300 до 1000 Ом	Ограничивает ток, чтобы светодиод не сгорел
Тактовая кнопка	С двумя или четырьмя контактами	Замыкает и размыкает цепь
Батарейный отсек	С двумя пальчиковыми батарейками AA по 1,5 вольта каждая	Питает схему
Плата Arduino Nano	Вставляется в макетную плату	Контроллер который позволяет нам программировать электронные схемы

Упражнение 1. Заставим светодиод гореть.

Для начала нарисуем схему которую мы пытаемся собрать. Смысл схемы такой: электрический ток проходит через светодиод и он горит, резистор при этом ограничивает ток, чтобы светодиод не сгорел.

Наш наш вариант сборки на макетной плате.

Обратите внимание , что в горизонтальные ряды удобно подключать питание, сделать из них общий + и — . Эти обозначения на некоторых макетных платах, всего лишь подсказка для вас, так подключать удобно. Действительно, часто удобно иметь общую “шину” общий провод с плюсом и с минусом. Но это не значит, что вы не можете подключать туда что-то другое.

Упражнение 2. Схема с двумя светодиодами подключенными последовательно и кнопкой.

Немного усложним нашу схему, теперь зажжем два светодиода через кнопку. Кнопка позволит нам замыкать и размыкать цепь и таким образом управлять включением светодиодов.

Попробуйте собрать эту схему самостоятельно. Ниже — наше решение.

Упражнение 3. Параллельное подключение светодиодов

Следующую схему соберем с двумя параллельно подключенными светодиодами. Напоминаем, что при последовательном подключении плюс одного элемента подключается к минусу другого, а при параллельном плюс (или анод) одного элемента подключается к плюсу другого, также с минусом (катодом).

4) Подключение светодиода к плате Arduino.

На занятиях мы часто используем плату Arduino — наш компьютер, с помощью которого мы программируем электронные схемы и роботов. Давайте разберемся, как макетная плата используется с Arduino nano.

Соберем вот такую схему, на ней светодиод питается от выхода платы Arduino Nano 5V (этот порт не нужно программировать, он всегда выдает постоянное напряжение 5 вольт).

При сборке схем на макетной плате с платой Arduino будьте внимательны: когда Вы перекидываете провода между рядами, не попадите случайно в ряд с ПИНом GND (Ground — Земля) , так может получиться короткое замыкание. Старайтесь держать в голове, какие ножки на плате работают в данный момент (выдают или принимают напряжение), а какие не задействованы.

Короткое замыкание.

Главное, при сборке схем на макетной плате, не собрать короткое замыкание. Что-такое короткое замыкание? Это когда мы соединяем контакты цепи не так как задумано и по цепи идет очень большой ток. Мы должны всегда быть внимательны, собирать схемы на макетной плате таким образом, чтобы не было короткого замыкания.

В нашей инструкции по работе с макетной платой мы подготовили для Вас несколько схем. Давайте потренируемся — попробуем определить, где есть короткое замыкание.

Дополнение: программа Fritzing, прототипированием схем.

Для создания иллюстраций к инструкции по работе с макетной платой мы использовали программу Fritzing http://fritzing.org/home/ . С ее помощью можно наметить, как будут располагаться элементы на макетной плате, нарисовать принципиальную схему и даже перейти от схемы к созданию собственной печатной платы, которую можно изготовить самостоятельно или заказать на заводе.
Хотя программа давно не обновлялась и в ней нет самых современных электронных компонентов, она достаточно удобна для новичков, рекомендуем!

Материалы которые могут быть вам полезны.

1. Задачка на конструкторе «Знаток» со светодиодами. Задача №1
2. Задачка на конструкторе «Знаток» со светодиодами. Задача №2
3. Задачка на конструкторе «Знаток». Изучаем резисторы. Задачка №1
4. Задачка на конструкторе «Знаток». Изучаем резисторы. Задачка №2
5. Задачка на конструкторе «Знаток». Изучаем резисторы. Задачка №3

Макетная плата без пайки — breadboard

Очень часто, люди не знакомые с современными технологиями, при слове «электроника» представляют у себя в голове человека с паяльником. И это неспроста. Действительно, почти все, кто занимаются электроникой и работотехникой умеют пользоваться этим волшебным орудием. Но значит ли это, что для сборки электронного устройства необходим навык пайки? Ответ — нет!

На этом уроке мы познакомимся с так называемыми беспаечными макетными платами, на которых можно собирать очень сложные схемы, не прибегая к помощи паяльника.

Список необходимых компонентов

Для выполнения всех экспериментов в данном уроке потребуются: макетная плата, резисторы, светодиоды, кнопка и немного проводов вилка-вилка. Необходимые компоненты можно добавить в корзину прямо здесь, и затем оформить заказ в нашем интернет-магазине.

1. Устройство беспаечной макетной платы

Ниже изображена типичная макетная плата, на которой с помощью проводов-перемычек собираются схемы.

Плата представляет с собой пластиковую доску, усеянную отверстиями. В эти отверстия можно втыкать провода-перемычки, микросхемы, резисторы, светодиоды, кнопки и прочие элементы с тонкими острыми металлическими выводами. Расстояние между отверстиями — 2.54 мм. Это стандартное расстояние, так что многие электронные компоненты отлично вставляются в эту плату.

Самое главное в такой макетной плате — скрытые соединения между отверстиями. Схема этих соединений изображена на картинке.

Проводники, размещенные ближе к середине платы, соединяются в вертикальном направлении. По краям платы идут горизонтальные длинные проводники, которые чаще называют шиной питания.

Как пользоваться беспаечной макетной платой? Рассмотрим несколько примеров.

2. Электрическая цепь

Предположим у нас есть один резистор, один светодиод и батарея «крона». Соединим их в цепь с помощью макетной платы.

Сначала ставим светодиод.

Затем ставим резистор таким образом, чтобы одна из его ног был под, либо над анодом светодиода (анод — это положительный вывод, он длиннее, чем катод). Используем резистор номиналом 1 кОм.

Зеленым цветом подсвечиваются скрытые проводники.

Теперь соединяем всё с батареей. Положительный контакт батареи подключаем ко второй ноге резистора, а отрицательный — к катоду светодиода (короткая нога).

Цепь замыкается и светодиод мгновенно вспыхивает!

3. Кнопка

Добавим в цепь тактовую кнопку.

Теперь чтобы замкнуть цепь необходимо нажать кнопку. Жмем кнопку — светодиод зажигается!

4. Шина питания

Для этого задания нам понадобятся дополнительные провода-перемычки. Это такие проводки, в обоих концов которых находится штырёк.

Воспользуемся двумя верхними горизонтальными линиями, чтобы подать питание сразу на три светодиода.

На заметку. Принято красной линией обозначать положительный контакт элемента питания, в синей — отрицательный.

Вставим кнопку в разрыв отрицательной линии питания.

Жмем кнопку — все три светодиода одновременно зажигаются.

К размышлению

Вот и всё! Беспаечная макетная плата — очень удобная штука для создания макетов. Однако, стоит опасаться делать на такой плате более или менее серьезные устройства, даже если это школьный проект.

Дело в том, что соединения на беспаечной плате получаются весьма и весьма ненадежными: провода-перемычки могут легко выпасть из своих гнезд, а контакты со временем окисляются. К тому же надо помнить, что любой разъем — это конденсатор, и чем их больше на плате, тем менее предсказуемым будет результат. Так что сразу после освоения беспаечных макетных плат, нужно непременно научиться пользоваться паяльником!

Беспаечная макетная плата

Для налаживания и тестирования самодельных электронных устройств радиолюбители используют так называемые макетные платы.

Применение макетной платы позволяет проверить, наладить и протестировать схему ещё до того, как устройство будет собрано на готовой печатной плате.

Это позволяет избежать ошибок при конструировании, а также быстро внести изменения в разрабатываемую схему и тут же проверить результат. Понятно, что макетная плата, безусловно, экономит кучу времени и является очень полезной в мастерской радиолюбителя.

В настоящее время можно без особых проблем приобрести беспаечную макетную плату или так называемую «хлебную доску». Такое название макетные платы для монтажа без пайки получили благодаря своему зарубежному названию «Breadboard» (bread – хлеб, board – доска).

Такое название появилось не просто так. При сборке устройства на такой плате выводы электронных деталей будь-то бы втыкаются в мягкий хлеб, поскольку макетка имеет большое количество установочных отверстий.

В чём плюсы такой беспаечной макетной платы?

Самый важный плюс – это отсутствие процесса пайки при макетировании схемы. Это обстоятельство значительно сокращает процесс макетирования и отладки устройств. Собрать схему на беспаечной монтажной плате можно буквально за пару минут!

Как устроена беспаечная макетная плата?

Беспаечная макетная плата состоит из пластмассового основания в котором имеется набор токопроводящих контактных разъёмов. Этих контактных разъёмов очень много.

В зависимости от конструкции макетной платы контактные разъёмы объединяются в строки, например, по 5 штук. В результате образуется пятиконтактный разъём. Каждый из разъёмов позволяет подключать к нему выводы электронных компонентов или токопроводящих проводников диаметром, как правило, не более 0,7 мм.

Но, как говориться, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. Вот так выглядит беспаечная макетная плата EIC-402 для монтажа без пайки на 840 точек. Таким образом, данная «хлебная доска» содержит 840 контактных разъёмов!

Основа макетной платы – ABS пластик. Контактные разъёмы выполнены из фосфористой бронзы и покрыты никелем. Благодаря этому, контактные разъёмы (точки) рассчитаны на 50000 циклов подключения/отключения. Контактные разъёмы позволяют подключать выводы радиодеталей и проводники диаметром от 0,4 до 0,7 мм.

А вот так выглядит отладочная плата для микроконтроллеров серии PIC, собранная на макетной плате.

Как видим, беспаечная макетная плата позволяет устанавливать резисторы, конденсаторы, микросхемы, светодиоды и индикаторы. Невероятно просто и удобно.

С помощью беспаечной платы изучение электроники превращается в увлекательный процесс. Принципиальные схемы собираются на макетке без лишнего труда. Всё настолько просто, как если бы вы играли с конструктором LEGO.

В зависимости от «крутизны» беспаечной макетной платы она может комплектоваться набором соединительных проводников (проводов-джамперов), зажимами для подключения проводов от источника питания, специальными платами-адаптерами с выключателями, разъёмами и стабилизаторами напряжения на 5 или 3,3V.

Несмотря на все «плюшки» основным показателем качества беспаечной платы всё же является качество контактных разъёмов и их количество. Тут всё понятно, чем больше контактных точек (разъёмов), тем более сложную схему можно смонтировать. Качество разъёмов также важно, ведь от частого использования разъёмы могут потерять свои упругие свойства, а это в будущем приведёт к плохому качеству контакта.

Советы по использованию беспаечных макетных плат.

• Поскольку разъёмы макетной платы позволяют подключать проводники диаметром не более 0,4-0,7 мм, то попытки «затолкнуть» толстые выводы деталей могут привести лишь к порче контакта. В таком случае к выводам радиоэлементов, имеющим достаточно большой диаметр, например, как у мощных диодов, лучше припаять или намотать провод меньшего диаметра и уже тогда подключать элемент к разъёму.

Экранирование макетной платы.

Обилие соединительных проводников и сама конструкция макетной платы при работе собранного устройства провоцирует так называемые «паразитные связи». По-простому их называют «наводками» или помехами. Эти помехи отрицательно влияют на работу схемы, собранной на макетке. Поэтому не стоит удивляться тому, что усилитель начал «гудеть», а цифровая схема стала сбоить, хотя ошибок в сборке нет, а компоненты проверены перед установкой. Всё-таки сложные, а тем более высокочастотные схемы не годятся для прототипирования на беспаечной макетной плате.

Несмотря на это к качественным макетным платам прилагается специальная металлическая подложка, которая приклеивается или крепится к нижней части её основания. При необходимости получившуюся подложку-экран можно соединить отрезком провода с общим проводом собираемой схемы (GND), что положительно скажется на устранении «паразитных связей».

К слову сказать, в комплекте с беспаечной макетной платой EIC-402 имелась металлическая пластина, судя по всему сделанная из алюминия.

Подготовка беспаечной макетной платы перед работой.

Перед тем, как начать макетировать схему на новой беспаечной макетной плате не лишним будет «прозвонить» контактные разъёмы мультиметром. Это нужно для того, чтобы узнать, какие точки-разъёмы соединены между собой.

Дело в том, что точки на макетной плате соединены особым образом. Так, например, беспаечная плата EIC-402 имеет 4 независимые контактные зоны. Две по краям – это шины питания (плюсовая « + » и минусовая « — »), они маркированы красной и синей линией вдоль контактных точек. Все точки шины электрически соединены между собой и, по сути, представляют собой один проводник, но с кучей точек-разъёмов.

Это удобно, так как к питающим проводникам, как правило, подключается множество элементов схемы. Естественно, данные шины питания можно использовать и не по прямому назначению, а как просто широкий проводник с множеством контактных точек.

Центральная область разделена на две части. Посередине эти две части разделяет своеобразная канавка. В каждой части 64 строки по 5 точек-разъёмов в каждой. Эти 5 точек-разъёмов в строке электрически соединены между собой.

Таким образом, если установить, например, микросхему в корпусе DIP-8 или DIP-18 по центру, то к каждому её выводу можно подключить либо 4 вывода от электронных компонентов, либо 4 соединительных проводника-джампера (переходника).

Также для подключения останутся доступны шины питания с обеих сторон макетной платы. Объяснить это на словах достаточно сложно. Конечно, лучше увидеть это вживую и вдоволь наиграться с беспаечной макетной платой. Вот пример того, как можно применить подобную макетную плату. На фото показана простейшая отладочная плата для микроконтроллеров серии PIC. На ней установлен микроконтроллер PIC16F84 и элементы обвязки: индикатор, кнопки, зуммер.

Макетную плату для монтажа без пайки удобно использовать для быстрой сборки тестовых схем, например, для проверки ИК-приёмника.

Такие платы можно приобрести не только на радиорынках или радиомагазинах, но и купить в интернете.

Доступные по цене беспаечные макетные платы можно приобрести на АлиЭкспресс. Вот ссылка. О том, как покупать радиодетали и наборы на АлиЭкспресс, я рассказывал тут.