Генрих Кардашев - Радиоэлектроника-с компьютером и паяльником

• Название: Радиоэлектроника-с компьютером и паяльником
• Автор: Генрих Кардашев
• Издательство: «Горячая линия-Телеком»
• Жанр: Радиотехника
• Год: 2007
• ISBN: 5-93517-327-1

Книга является практическим введением в изучение начал радиоэлектроники с помощью компьютера и самостоятельного технического творчества. В популярной форме рассказывается о радиоэлектронике, поясняется смысл используемых понятий и явлений, приводятся занимательные эпизоды из истории изобретений и открытий. Основу практической части составляют описания простейших и в тоже время интересных и полезных самоделок из электронных наборов Мастер КИТ. Даются подробные советы по их сборке, наладке и применению в быту. Параллельно принципы действия рассматриваемых устройств раскрываются путем моделирования их схем на компьютере в простой программе игрового типа — Electronics Workbench.

Для широкого круга читателей, которые хотели бы подружиться с радиоэлектроникой, сев за компьютер и взяв в руки паяльник.

---

После проведенных подготовительных процедур окончательно проводим соединения всех компонентов как бы внутри печатной платы (проводники здесь моделируют ее дорожки). Всякий компонент в схеме может быть выделен и без отрыва перемещен на другое место стандартной буксировкой ЛКМ или курсорными стрелками с клавиатуры. Эта операция может понадобиться для графического редактирования схемы, а также для проверки ложных соединений или, напротив, отсутствия необходимого соединения.

Замену какого-либо соединения можно выполнить несколькими способами. Например, курсор подводится к монтажному узлу со стороны того проводника, который надо «пересоединить», нажимается ЛКМ (это как бы включается паяльник), возникает дополнительное утолщение («олово расплавилось»), не отпуская кончик проводника, его перемещают к месту необходимого соединения, и вызвав на нем появление утолщения с нужной стороны («появилась капелька олова»), производят соединение. Если проводник после его «отпайки» отпустить, то он исчезнет.

Удалить проводник, монтажный узел или любой компонент можно и стандартным удалением графического редактирования системы Windows для выделенного объекта, например из окна по рис. 56 или из опций Edit. Правда, при этом могут произойти непредвиденные «пересоединения» в схеме и ее надо будет после этого перепроверить.

После окончательного редактирования схемной модели и проверки ее соответствия принципиальной схеме по соединениям компонентов и их номиналам, можно подключить «внешние устройства». В данном случае их два: источник питания и источник сигнала.

Согласно описанию, устройство имеет батарейное питание. Поэтому выбираем батарею, как было описано ранее (см. рис. 41, 42), и принимаем ее ЭДС Е1 = 12 В.

Увеличение ЭДС с 9 В до 12 В связано с использованием готовых моделей компонентов в программе EWB, особенно светодиода и его чувствительности к сигналам, а также их виду. При более скрупулезном моделировании можно этого избежать. Эти же проблемы возникают и при попытке включить на вход модели фотодиод VD3: обратившись к компонентной базе программы, мы вообще не найдем там подобных устройств. Не надо отчаиваться. Подумаем над тем, какую функцию выполняет фотодиод в реальном устройстве. Фотодиод VD3 включен на обратное напряжение: катод к «+» источника питания через резистор R2 (см. принципиальную схему на рис. 45), а анод к «-» через резистор R1. Если освещение отсутствует или оно «слабое», не сосредоточено на приемной линзе фотодиода, то через него протекает крайне малый обратный (так называемый «темновой») ток, составляющий 1…10 мкА.

В данной схеме можно считать, что неосвещенный фотодиод просто разрывает цепь смещения базы входного транзистора VT1, и потенциал в точке 3 равен 0, а транзистор заперт. Увеличение освещенности приводит к росту числа носителей и величины обратного тока через фотодиод и изменению напряжения на сопротивлении R1. Ток, возникающий в базовой цепи, открывает транзисторы VT1 и VT2, включенные по схеме «пара Дарлингтона». Усиленный этой парой сигнал приводит к загоранию светодиода, включенного в их коллекторную цепь. Поэтому при полуколичественном моделировании заменим неосвещенный фотодиод его «темновым» сопротивлением, приняв последнее R8 = 100 МОм (см. рис. 48), а при освещении равным 0, для чего параллельно входу поставим переключатель, управляемый клавишей S.

Последнее. Подключаем заземление  к шине 4–8. Для наблюдения за работой виртуальной модели переводим переключатель 0/1 во включенное состояние .

Если все собрано и работает правильно, то после нажатия на клавишу S (при английской раскладке клавиатуры) стрелки с просветом около VD1 должны «зачерниться»  (анимация горящего светодиода), а после повторного нажатия придти в исходное состояние .

После многократных нажатий на S (имитация посылки команд на ПДУ) наблюдаем последовательные смены состояний светодиода.

Теперь файл с моделью надо сохранить. Для дальнейшей работы с ним присвоим ему имя номера набора с соответствующим расширением данной программы NM4015.EWB, предварительно подготовив в файловой структуре программы специальную папку для накопления результатов собственного творчества.

Заодно отметим, что внутри этой структуры уже имеются готовые библиотечные файлы ряда устройств, которые полезно посмотреть в работе.

К полученной модели можно обратиться в дальнейшем для более детального моделирования или ее усовершенствований и переделок, в процессе наладки реального устройства и для других целей. Пока же отложим в сторону «мышь», приготовим паяльник, инструмент и сборочную кассу компонентов (см. рис. 46). Они придут на смену курсору и виртуальным компонентам ПК.

Сборка «Инфракрасного детектора» Мастер КИТ NM4015

Сборка устройства начинается с соотнесения принципиальной схемы (см. рис. 45) и прилагаемой для монтажа печатной платы А401 (рис. 57).

Рис. 57. Печатная плата А401:

а — лицевая сторона; б — обратная сторона

Для удобства монтажа на лицевой стороне платы (рис. 57, а) показано расположение всех устанавливаемых элементов. В соответствии с разметкой, на печатной плате по порядку устанавливаются требуемые компоненты.

Обычно, как уже говорилось выше, начинают с более мелких компонентов, например резисторов, затем переходят к конденсаторам, а далее к диодам, транзисторам и микросхемам. От этих операций зависит не только работоспособность изделия, но и насколько профессионально и красиво оно выглядит. Перефразируя Чехова, можно сказать: «В Электронике все должно быть красиво».

Обратите внимание на то, что вид платы со стороны дорожек является зеркальным по отношению к лицевому слою (рис. 57, б). Со всем тщанием, вспоминая «Науку паять», применяем ее на практике, аккуратно пропаивая контактные площадки с выводами (рис. 58).

Рис. 58. Пайка резистора R7

Позже (после наладки устройства) место пайки покрывается лаком или вся плата покрывается спиртоканефолевым раствором (тогда ее будет легко опять распаять и перепаять заново). Полезно проводимый монтаж отмечать цветным карандашом на заранее заготовленном дубликате принципиальной схемы.

Аналогично впаиваем остальные постоянные резисторы: R5, R6, R7 (рис. 59).

Рис. 59. Печатная плата А401 после впайки резисторов R2, R5, R6, R7

Затем впаиваем диод VD2. Здесь надо обратить внимание на его полярность: серебряный ободок на корпусе диода соответствует катоду, а так как он включается на обратное напряжение, то этот вывод подходит к контактной площадке, располагаемой вверху на «плюсовой шине» 1–5. Для анода диода на плате ниже стоит знак «+». После впайки диода VD2 (рис. 60) он закрывает свою надпись на плате и рядом видна надпись VD1, но она отмечает положение другого компонента (светодиода).

Рис. 60. Печатная плата А401 после впайки резисторов R2, R5, R6, R7 и диода VD2

Далее припаиваем конденсатор С1, совмещая метки «+» на корпусе и плате (рис. 61).

Рис. 61. Печатная плата А401 после впайки резисторов R2, R5, R6, R7, диода VD2 и конденсатора С1

Переходим к пайке транзисторов VT1 и VT2. Они однотипные и идентификация выводов (С, В, Е) легко определяется по отсеченной части цилиндрического корпуса и рисунка его проекции на плате (рис. 62).

Рис. 62. Печатная плата А401 после впайки резисторов R2, R5, R6, R7,диода VD2, конденсатора С1 и транзисторов VT1, VT2

При монтаже оптоэлектронных приборов VD2 и VD3 также надо строго соблюдать полярность включения. Посадочные отверстия светодиода VD2 помечены на круге ниже, где имеется специальная метка «+» для анода этого прибора. Светодиод включается на прямое напряжение по правилу: «плюс к плюсу». У светодиода данного типа вывод анода выполнен более длинным, и это позволяет правильно смонтировать его. Вывод катода фотодиода VD3 помечен точкой на его корпусе, а так как он включается на обратное напряжение, то этот вывод следует соединить с контактом 2 на плате. Плата после монтажа оптоэлектронных приборов показана на рис. 63.