В. М. Єлькіна, школа № 5, м. Слобідський, Кіровська обл.
Ще кілька років тому різні електронні пристрої збирали з окремих елементів - електронних ламп, реле, трансформаторів, резисторів, конденсаторів, - довго і ненадійно, та й розміри апаратури виходили дуже значними. Наприклад, електронна обчислювальна машина (ЕОМ) першого покоління містила близько 10 000 електронних ламп і, хоча термін служби кожної лампи становив 2000 год, працювала з постійними збоями, кожні 6 хв одна з ламп виходила з ладу. До того ж ця апаратура займала площу величезного цеху і споживала стільки ж електроенергії, скільки невеликий завод.
На зміну електронним лампам прийшов більш довговічний транзистор. Електронні обчислювальні машини (тепер вже другого покоління) помітно «схудли» і стали працювати без зупинки 5-6 днів, хоча термін служби транзисторів - мільйони годин. Така ненадійність ЕОМ пояснювалася недостатньо високою якістю паяних з'єднань. Мільйони таких сполук у блоках ЕОМ стали головною причиною відмов.
Перед конструкторами встали два завдання: як збільшити надійність ЕОМ і зменшити її обсяг. Вирішити їх, створити високонадійні, мініатюрні та економічні пристрою дозволила мікроелектроніка - новий напрям електроніки. Тепер окремі деталі, що з'єднуються один з одним проводами, замінили мікросхеми: на маленькому напівпровідниковому кристалі розміром кілька квадратних міліметрів (його ще часто називають чіпом, від англ. Chip, що означає лусочка) розміщують найтонший «візерунок» мікроячеек. Кожна мікрогнізда представляє собою закінчену радіоелектронну схему, що складається з безлічі елементів, - транзисторів, резисторів, конденсаторів і, звичайно, межсоединений.
За своїм призначенням мікросхеми поділяються на аналогові та логічні (цифрові). Аналогові використовуються для підсилення, генерування, перетворення електричних коливань, наприклад, в приймачах, магнітофонах, телевізорах. Логічні ж мікросхеми призначені для електронних обчислювальних машин, пристроїв автоматики і зв'язку, сучасною аудіо-та відеотехніки, одним словом, для всіх приладів і пристроїв з цифровим перетворенням даних.
Існує багато видів і типів мікросхем, але ми познайомимося з найбільш популярної у початківців радіоконструктора мікросхемою К155ЛАЗ. Вона найдешевша, продається практично в будь-якому магазині радіотоварів, широко використовується у вітчизняній електроніці і стабільна в роботі.
Виготовимо монтажну плату
Найцікавіше у творчості конструктора, винахідника, інженера - це, мабуть, експерименти - пошук найкращого технічного рішення того або іншого пристрою і його налагодження. А для налагодження необхідна монтажна плата, на якій можна надійно закріпити мікросхему та інші радіодеталі. Поекспериментували, переконалися, що все добре і надійно працює, осмислили роботу пристрою в цілому - схему можна розібрати, монтажна плата готова для збірки іншого пристрою. Так, крок за кроком, можна осягати електроніку.
Для виготовлення першого монтажної плати необхідна невелика пластинка гетинакса або текстоліту і мікросхема К155ЛАЗ, а також папір у клітку, ножиці, низьковольтний паяльник (один на двох учнів), мідні провідники, пасатижі, лобзик (один на всю групу), напилок, дрібна наждачний папір , олово, каніфоль, клей і дриль (одна на групу).
Хід роботи
1. Розгляньте уважно креслення монтажної плати.
2. Перенесіть його на папір у клітку. Плата має розміри 5 x 4 см.
3. Намітьте місця майбутніх отворів згідно з кресленням.
4. Ножицями виріжте креслення.
5. Використовуючи клей (краще гумовий), приклейте креслення до гетінаксових платівці (платі) товщиною 0,5-1,0 мм.
6. Лобзиком або ножівкою по металу виріжте плату.
7. Акуратно Обточити напилком краю.
8. Просвердлите отвори діаметром 1,0-1,5 мм точно за кресленням (можна проколоти шилом). Зверніть увагу: всі крапки перебувають на перетині клітин або на їх сторонах (зображені у вигляді кружечків).
9. Після того як всі отвори просвердлені, зірвіть із гетинакса креслення плати, він більше не потрібен. Почистіть дрібною шкіркою поверхню плати, тобто зніміть всі нерівності у країв отворів.
10. З мідного дроту діаметром 0,6-0,8 мм, попередньо облуженного, наріжте шматочки довжиною 15 мм і зігніть їх скобочки у вигляді літери П (усі сторони повинні бути рівні 5 мм).
11. Вставте 18 П-подібних дужок в отвори плати (все з одного боку), а на звороті загніть їх і за допомогою щипців притисніть щільно до плати.
12. Увімкніть паяльник, розігрійте його. Жало паяльника занурте спочатку в каніфоль, а потім візьміть трохи олова на кінчик і облудіте дужки з обох сторін. Намагайтеся, щоб олово лягало рівно, тонким шаром. Місця пайки повинні бути красивими.
13. В отвори, призначені для мікросхеми, вставте мікросхему. Зверніть увагу на позначку в одного з крайніх висновків мікросхеми - вона позначає першу ніжку мікросхеми (перший висновок мікросхеми).
14. Використовуючи тонкий багатожильний провід, зробіть розпайку мікросхеми за кресленням. Постарайтеся зробити це швидко - мікросхему перегрівати не можна. Висновки проводков укоротіть. Робіть все акуратно, не виходить з першого разу - не біда, потренуйтеся, мистецтву паяти теж потрібно вчитися.
15. Ручкою або м'яким олівцем нанесіть нумерацію висновків.
Ось плата і готова. Подивіться на неї уважно, приберіть зайві патьоки олова, перевірте за допомогою пінцета або кусачок, чи всі проводки добре і міцно припаяні.
Виготовимо пробник
Пробник - найпростіший прилад, за допомогою якого можна перевірити роботу мікросхеми, поспостерігати за проходженням сигналу. У той же час пробник повинен бути універсальним, легко підключатися до будь-якої ніжці мікросхеми або до будь-якої її точці, не вносячи жодних змін в роботу. Тому виготовимо його у вигляді блоку-модуля - маленької коробочки, в яку помістимо світлодіод і резистор. Погодьтеся, це дуже зручно. Кожного разу випаювати або перепоювати світлодіод незручно, та й робити це не варто, щоб не відламати висновки.
Увага! Включати світлодіод без резистора не можна, він згоряє навіть при короткочасному підключенні до батареї або іншого джерела живлення!
Для виготовлення пробника необхідні: світлодіод (будь-якого типу, наприклад АЛ307БМ), резистор (330 Ом), шматочки пластмаси (оргскла), клей, ножівка по металу (лобзик), напилок, низьковольтний паяльник, олово, каніфоль, цвях, дві канцелярські скріпки, дриль.
Хід роботи
1. Випиляєте деталі модуля.
2. Лицьову сторону виготовте з пластмаси або оргскла товщиною 1 мм. Розміри задньої кришки точно такі ж. Потім з шматочків оргскла випиляєте бічні стінки розмірами 50 x 10 x 2 мм і 45 x 10 x 2 мм.
3. Клеєм «Момент» акуратно склейте коробочку пробника (без задньої кришки).
4. На лицьовій стороні пробника просвердлите чотири отвори: три отвори діаметром 6 мм і одне - під світлодіод.
5. Буквально краплею клею зафіксуйте світлодіод так, щоб висновки його залишалися всередині модуля, а верхня світна частина трохи виставлялася назовні.
6. Виготовте контакти пробника. Їх треба зробити такими (наприклад, у вигляді пружинки), щоб пробник можна було легко підключати та відключати. Для цих цілей підійде сталева зволікання діаметром 0,4 мм, в крайньому випадку, канцелярська скріпка. Затисніть кінчик зволікання у пасатижі і намотайте її виток до витка на цвях діаметром 5 мм. Отриману пружинку зніміть з цвяха, відкусите зайве - довжина пружинки повинна бути 8-10 мм.
7. Пружинку вкрутіть в отвір модуля. Для того щоб вона міцно трималася, в отворі наріжте різьбу М6. З лицьового боку модуля пружинка повинна виставлятися на 5-6 мм.
8. Виконайте внутрішні роботи: акуратно до висновку «+» світлодіода припаяйте резистор опором 330 Ом, а до іншого висновку - багатожильний мідний дріт.
9. Підключіть висновок резистора до «+» батареї на 4,5 В (або джерела живлення напругою 5 В), а багатожильний провід - до «-». Світлодіод повинен горіти. Якщо він не горить, поміняйте місцями полюси джерела. Висновок, який з'єднаний з «+» джерела, підключіть до контакту «Вхід» модуля зсередини. Другий висновок підключіть (теж зсередини) до контакту «-».
10. Приклейте задню кришку модуля.
11. За допомогою напилка Обточити деталі модуля, зніміть зайвий клей, закруглите краю.
12. Ручкою або м'яким олівцем нанесіть на лицьову сторону модуля позначення «+», «-» і «Вхід».
13. Підключіть до клем-пружинки два довгих багатожильних дроти. Ці проводи надалі підключаються до перевіряється електричної схемою або до висновків мікросхеми.