Wyjście Spis treści Poprzedni Następny
Prezentowane materiały są przeznaczone dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych. Autor artykułu: mgr Jerzy Wałaszek Konsultacja: Wojciech Grodowski, mgr inż. Janusz Wałaszek |
©2015 mgr
Jerzy Wałaszek
|
Tematy pokrewne | Podrozdziały | |
(w budowie) |
Elementy elektroniczne Płytka drukowana Lutowanie elementów Oprogramowanie |
Elementy elektroniczne |
||||||||||
Urządzenia elektroniczne powstają z elementów,
które są ze sobą w odpowiedni sposób połączone, tak aby mógł
przepływać pomiędzy nimi prąd elektryczny. W dalszej części
kursu omówimy te elementy, które najczęściej wykorzystuje się
przy budowie urządzeń sterowanych przez mikrokontrolery. Ponieważ do elementów elektronicznych musi być doprowadzany (i odprowadzany) prąd, posiadają one końcówki, które służą do tego celu. Jeśli przebudowywałeś zasilacz ATX z poprzedniego rozdziału, to miałeś do czynienia z kilkoma elementami stosowanymi w elektronice: przełącznik, dioda LED, opornik, gniazdko bananowe. Elementy te posiadały odpowiednie końcówki, do których przylutowywałeś przewody. Elementy można łączyć bezpośrednio przewodami lub ich końcówkami (tak często się robi w prostych układach, np. dioda LED + opornik) albo montuje się je na tzw. płytkach drukowanych (ang. PCB = Printed Circuit Board). Płytka drukowana (obwód drukowany) odpowiada przewodom, które łączą ze sobą wyprowadzenia elementów. Różnica jest tylko taka, że przewody te posiadają formę ścieżek miedziowych na płytce i wykonuje się je przemysłowo za pomocą metod drukowania, stąd taka nazwa.
Ze względu na sposób montażu na płytce drukowanej rozróżniamy dwa podstawowe typy elementów elektronicznych: Elementy przewlekaneTego typu elementy posiadają wyprowadzenia w postaci drucików (nóżek, pinów). W płytce drukowanej wykonuje się otwory, poprzez które przewleka się wyprowadzenia i lutuje do ścieżek. Całość daje bardzo stabilną i mocną konstrukcję.
Elementy przewlekane są dosyć duże, dzięki czemu łatwo się je lutuje. Jednakże wymagają wiercenia otworów w płytkach, co z kolei utrudnia wykonanie samej płytki drukowanej (przy skomplikowanych obwodach na płytce potrzebne są czasami setki otworków i ręka cię nieraz zaboli przy ich wierceniu). Elementy przewlekane będziemy często używać do budowy prototypu obwodu elektronicznego na płytce stykowej. Elementy montowane powierzchniowo (ang. SMD = Surface Mounted Device)Elementy przewlekane nie pozwalają na dużą gęstość upakowania na płytce drukowanej. Poza tym w montażu automatycznym są dosyć kłopotliwe. Dlatego wymyślono ich odmianę, która jest lutowana bezpośrednio do ścieżek na płytce drukowanej, bez pośrednictwa otworów. Tego typu elementy noszą miano SMD. Istnieją dokładne odpowiedniki SMD elementów przewlekanych, co więcej, można je stosować wraz z elementami przewlekanymi na tej samej płytce drukowanej. Dodatkowo elementy SMD są zwykle tańsze (np. za 1zł kupisz tylko 10 oporników przewlekanych, natomiast oporników SMD kupisz już 100!).
Elementy SMD są bardzo małe, dzięki czemu budowane z nich układy również mogą być małe. Wbrew pozorom montaż SMD jest dosyć prosty pod warunkiem, że opanowałeś lutowanie. Do tego celu powinieneś posiadać dobrą lutownicę oporową lub jeszcze lepiej stację lutowniczą z elektronicznie regulowaną temperaturą grota, lupę, ostro zakończoną pincetę do chwytania elementów, topnik RF800 oraz cienki drut cynowy (o średnicy 0,56mm, dostępny w każdym sklepie elektronicznym). Sposób lutowania opisujemy dalej w tym rozdziale. |
Oprogramowanie |
|||||
Płytki drukowane będziemy projektować i drukować za
pomocą odpowiednich aplikacji. Do tworzenia płytek PCB jest
dostępne mnóstwo programów. Godnym polecenia jest program firmy
CadSoft o nazwie Eagle. Aplikację tę możesz darmowo pobrać z
Internetu i zainstalować na swoim komputerze. Istnieją wersje
dla trzech głównych systemów operacyjnych: Windows, Linux oraz
Mac. Aplikację Eagle pobierzesz z witryny producenta:
Program Eagle jest programem komercyjnym. Jednakże firma CadSoft udostępnia jego uproszczoną wersję dla hobbystów, która jest zupełnie darmowa. Wersja ta posiada ograniczenie wielkości płytki PCB do 80 x 100 mm. Dla nas to zupełnie wystarczy, a zaletą Eagle są olbrzymie biblioteki elementów oraz wsparcie techniczne uzytkowników. Instalacja jest bardzo prosta i sprowadza się do uruchomienia pobranego instalatora. W systemie Windows wystarczy kliknąć łącze z programem, pobrać go na dysk i uruchomić. W systemie Linux należy kliknąć łącze prawym przyciskiem myszki, z menu kontekstowego wybrać opcję "Zapisz element docelowy jako". Gdy plik zostanie pobrany na dysk, należy uruchomić terminal, przejść do katalogu z wczytanym plikiem i wpisać następujące polecenia (zakładamy, że wczytany plik nazywa się eagle-lin64-7.3.0.run):
Spowoduje to uruchomienie instalatora Eagle. Dalej postępujemy zgodnie z poleceniami programu instalacyjnego. Gdy instalator zakończy instalację Eagle, pojawi się okienko wyboru licencji:
Zaznaczamy opcję Run as Freeware (aplikacja bezpłatna z ograniczeniem wielkości płytki PCB) i klikamy przycisk Next. Program jest standardowo zainstalowany wewnątrz katalogu domowego użytkownika w katalogu eagle-7.3.0. Program aplikacji znajduje się pod adresem:
Utwórz sobie do niego skrót na pulpicie. W tym celu uruchom
terminal i wpisz polecenie:
Uruchom aplikację Eagle. Zanim program zacznie działać, spyta cię o utworzenie katalogu na twoje projekty: Zatwierdź to okno, klikając w Yes. W twoim katalogu domowym zostanie utworzony katalog eagle, gdzie będą składowane pliki projektów. Jeśli wszystko jest w porządku, to powinieneś zobaczyć okno panelu sterującego: Zasady obsługi programu Eagle podamy w dalszej części kursu. Teraz wystarczy, że masz zainstalowaną tę aplikację. Zamknij program Eagle, aby przypadkiem czegoś nie zniszczyć.
Drugą ważną aplikacją jest program graficzny Inkscape. Jest to program do grafiki wektorowej, który będziemy wykorzystywać do obróbki obrazów płytek PCB wyprodukowanych przez Eagle. Głównie będzie chodziło o przygotowanie grafik do wydruku na drukarce laserowej. Program jest darmowy i pobierzesz go ze strony producenta:
W systemie Linux aplikacja ta jest dostępna do instalacji poprzez menadżera oprogramowania.
Na koniec będziemy potrzebowali program do obróbki grafiki bitmapowej. Proponuję aplikację GIMP, która jest dostępna zarówno dla Windows jak i dla Linuxa. GIMP jest darmowy i legalny. Pomimo to posiada duże możliwości obróbki grafiki. Instalator dla Windows załadujesz z adresu:
http://www.gimp.org/downloads/
W systemie Linux GIMP jest dostępny w menadżerze oprogramowania. Skompletuj sobie te trzy aplikacje (później dojdzie nam jeszcze aplikacja Eclipse ze środowiskiem programowania mikrokontrolerów AVR). |
I Liceum Ogólnokształcące |
Pytania proszę przesyłać na adres email: i-lo@eduinf.waw.pl
W artykułach serwisu są używane cookies. Jeśli nie chcesz ich otrzymywać,
zablokuj je w swojej przeglądarce.
Informacje dodatkowe