Дело рук начинающего радиолюбителя
Дело рук начинающего радиолюбителя

Повествование рассчитано на начинающих радиолюбителей, чтобы продемонстрировать на примере автора, на какие из «граблей» точно не стоит наступать. «Прожжённые» и профессиональные радиолюбители могут найти повествование скучным и им можно не читать.

Почему все именно так и причем тут Ардуино

Конструкции, которые я пытаюсь делать и предлагаю собирать радиолюбителям, рассчитаны на начинающих от 10 лет и на радиолюбителей 50+ лет, уже с не очень хорошим зрением. Поэтому в них нет SMD элементов и чего‑то специфичного, что сложно достать или к чему нужны отдельные программаторы. Я использую только выводные компоненты, а Ардуино используется в виду его доступности и простоты программирования. Так же исходный тест моих проектов находится в общем доступе на GitHub.

В виду того, что я проживаю в небольшом городе и доступ к радиокомпонентам сильно ограничен, единственным источником таковых стала китайская торговая площадка, под всем известным названием. До ближайшего крупного города с радиомагазином, около 400 км, да ценники в локальных магазинах, не отличаются демократичностью. В связи с этим сборка любого устройства, часто длится несколько месяцев, ввиду ожидания нужных комплектующих.

Так же из доступных технологий изготовления печатных плат, на момент начала этой истории, был доступен популярный до сих пор Sprint Layout и ЛУТ. Первый порой вызывал потоки витиеватых выражений, второй же несколько расстраивал домашних, следами от своего пребывания на кухне или в ванной.

Все это продолжалось до тех пор, пока я не решил прикупить пару наборов для сборки от иностранных (для меня) коллег радиолюбителей. Стоимость самих наборов была относительно не велика, но вот доставка увеличила эту стоимость вдвое, что делало наборы не столь привлекательными, но альтернативы не было.

Получив наборы и потратив несколько вечеров на сборку конструкций, я вспомнил начало своего радиолюбительского пути и те радиоконструкторы, которые я собирал в детстве. Так же оказалось, что платы с металлизацией отверстий паять значительно приятнее, да и внешний вид таких печатных плат, отличается от моего самосверленого на гетинаксе ЛУТ, в лучшую сторону. А тут еще и китайские программисты допилили онлайн редактор EasyEDA до приемлемого состояния. Ну и я кинулся во все тяжкие.

Ввязываясь в этот проект, мне хотелось не только сделать что‑то именно для себя, а получить такие же радиоконструкторы, которые я мог бы вручить из рук в руки или отправить местной почтой другим радиолюбителям. В этом случае доставка не приводила к катастрофическому увеличению стоимости радиоконструктора. Проект не является коммерческим и все радиоконструкторы предоставлялись практически по стоимости комплектующих.

Первым устройством в серии моих радиоконструкторов, решено было взять конструкцию электронного ключа от K3NG, с открытым исходным кодом, реализованного на Ардуино.

Первый вариант конструкции
Первый вариант конструкции

Микроконтроллер в виде Ардуино Нано был использован по причине самодостаточности изделия и возможности замены прошивки, путем использования просто USB‑шнура, без танцев с бубном в поисках программатора. Так же такой форм‑фактор микроконтроллера, в отличии от Ардуино УНО, имеет небольшие габариты и замечательно устанавливается на печатную плату.

Так как это был первый мой опыт заказа печатных плат «на стороне» и проектирования их в чем то похожем на серьезный инструмент, получилось так себе. Но мне тогда казалось, что платы вышли хорошие и все было замечательно. Но в ходе эксплуатации выявились некоторые недостатки, вызванные отсутствием опыта.

Первым недостатком стало то, что перед проектированием, я не удосужился прочитать инструкцию и заложил в устройство «типовую схему», в которой отсутствовала индикация перехода устройства в командный режим.

Вторым недостатком я посчитал отсутствие индикатора наличия питания. Светодиод питания на Ардуино конечно есть, но если устройство будет в корпусе, его просто не будет видно.

Ну и третьим упущением, стало то, что устройство делалось как «сферическое и в вакууме», это было просто устройство. Про корпус я тогда просто не подумал.

Но не смотря на эти недостатки, коллегами были собраны несколько таких устройств.

Второй вариант устройства
Второй вариант устройства

Второй вариант был сделан более компактным и по ширине был рассчитан на установку в корпус из китайского профиля, шириной 97 мм. Но отверстия нужно было размечать самому, как и сверлить их. Что в общем то далеко не всегда оказывается простой задачей и порой, вроде ровно размеченные отверстия, получаются далеко не на одной линии.

Так же во втором варианте устройства, были предусмотрены дополнительные контактные площадки, для доработки устройства радиолюбителем под свои нужды.

Набор для сборки устройства предоставлялся уже с запрограммированным микроконтроллером и от радиолюбителя требовалось все только запаять на свои места. Устройство начинало работать сразу после сборки.

Одним из радиолюбителей, как альтернативный вариант, был нарисован корпус для распечатки на 3Д‑принтере. Проект размещен в открытом доступе на Thingiverse.

Данный проект собрало уже больше радиолюбителей. Но далеко не все смогли заполучить корпус из алюминиевого профиля, в связи с чем проект решено было доработать. Чтобы дать возможность размещать устройство в произвольном корпусе, я решил дать возможность собирающему, вынести органы управления устройством в произвольное место.

Третья итерация проекта
Третья итерация проекта

Третий вариант совместил в себе печатную плату второго, с выводами для внешней панели управления и собственно саму внешнюю панель. При этом, уже наученный личным горьким опытом разметки отверстий на стенке корпуса, внешняя панель имела отверстия для предварительной разметки поверхности, к которой она будет крепиться.

Отверстия для разметки обозначены белыми окружностями
Отверстия для разметки обозначены белыми окружностями

В результате конструкцию стало возможным размещать в любом, подходящем по размерам, корпусе.

Но к сожалению возможность разметки не избавила от некоторого разброса при сверлении не очень прямыми руками, да и напечатанные передняя и задняя панели не прибавили эстетики устройству. Хотя функционально все уже работало вполне самодостаточно.

И тут на помощь пришла идея использовать вместо панелей, для корпуса из алюминиевого профиля, такие‑же печатные платы с металлизацией и шелкографией. Ну раз решили, значит рисуем, заказываем и собираем.

Тот же корпус, но уже с панелями из печатных плат.
Тот же корпус, но уже с панелями из печатных плат.

На этом этапе развития конструкции оказалось, что желающие собирать своими руками, какие‑то электронные устройства, закончились. Зато готовых приобрести собранное и уже работающее устройство в разы больше.

Последний вариант устройства в корпусе произвольной длины.
Последний вариант устройства в корпусе произвольной длины.

В результате устройство было еще немного модифицировано, только под сборку в корпус из алюминиевого профиля и в нескольких экземплярах продано проявившим интерес радиолюбителям.

В течении длительного периода времени, мной предлагалось еще несколько наборов для сборки, но интереса с самостоятельной пайке устройств, чрезвычайно мало. Стоимость пересылки в другие государства напрочь убивает всю бюджетность таких наборов для начинающих, а локально они оказались не востребованными. Причина в том, что начинающих радиолюбителей в наших краях практически нет, а опытные «сами лучше знают», что и из чего собирать.

Выводы

Первый — если вы беретесь за разработку какого‑либо устройства, то в первую очередь подумайте, в каком корпусе оно будет размещаться. При этом очень желательно, чтобы этот корпус был не в единичном экземпляре у вас, а доступен всем желающим в онлайн или офлайн магазинах.

Второй — прежде чем что‑то проектировать, подумайте, как вы этим устройством будете пользоваться в реальной жизни. Как будут подключаться кабели, где удобно будет нажимать кнопки. Где у вас на столе это устройство будет располагаться.

Я не профессиональный электронщик, это просто мое хобби, а история для тех, кто начинает входить в радиоконструирование и возможно чему то научится на моих ошибках.

Со всеми вышеперечисленными стадиями этого и других устройств, более детально можно ознакомиться в моем профиле на Open Source Hardware Lab. Там есть совсем бестолково нарисованные конструкции и они оказываются кому‑то полезными. Но это уже совсем другая история.

На КДПВ прототип почти того же устройства, но с большей функциональностью, за счет более емкого микроконтроллера.

Комментарии (21)


  1. An_private
    10.07.2023 10:57
    +7

    Можно пару советов? Путь Вы уже прошли неплохой, но мой внутренний перфекционист настаивает :)

    Не смешивайте разные виды крепежа. У вас на панели два вида винтов - обычные с потайной головкой и чернёные с круглой. Причём под потайные нет шлица в панели. Некрасиво.

    Пластиковая проставка + гаечка - немножко колхоз :) Купите на али обычные медные шестигранные стойки разной высоты - будет удобнее.

    Лучше не использовать штыревые разъемы без ключей. Есть вероятность случайно подключить наоборот и поиметь проблемы. Либо используйте разъемы типа HU/WF (они с ключом), либо пропускайте один пин - сразу будет видно правильное положение. Ну еще можно использовать IDC и обжимать шлейф - смотрится вообще хорошо.

    Если у вас используется какая-нибудь ардуинка, впаянная в плату - монтируйте её так, чтобы разъем USB был на самом краю, а на коробочке предусматривайте отверстие для подключения USB кабеля. Это резко облегчит перепрошивку в случае необходимости.


    1. GenGen Автор
      10.07.2023 10:57

      Спасибо за дельные советы внутреннего перфекциониста.

      Про крепеж уже думал. В других проектах к этому подход немного изменил, ближе к Вашему видению. С остальными предложениями тоже согласен, до всего, кроме обжимных разъемов уже дошел сам.


  1. Arhammon
    10.07.2023 10:57
    +1

    По поводу SMD фобии - касса резисторов типовых номиналов так же заказывается с алишек, низкая стоимость SMD с лихвой покрывает все "опасности". Если выше 5-10В не прыгать, и ориентироваться на Y5V, то и кассу керамики можно оттуда же.

    Рано или поздно захочется развивать своё хобби и все равно придется забыть про выводные компоненты.


    1. GenGen Автор
      10.07.2023 10:57
      +5

      Про SMD-фобию, это конечно Вы круто. Даже не думал о таком термине. При навыке пайке, с ними никаких проблем нет. Но например с моей дальнозоркостью и отсутствием богатого опыта пайки SMD, с 1206 все боле менее нормально, а вот уже 0805, даже в увеличительных очках, мелкой моторики не хватает. Паять получается, но некомфортно. А начинающим, при наличии только китайского паяльника за $10 и отсутствии навыков, так и вовсе нереально. Мои проекты как раз на таких радиолюбителей "с особенностями" и рассчитаны. Хочется получать от процесса удовольствие, а не как будто пол дня лопатой махал.


      1. Arhammon
        10.07.2023 10:57
        +5

        отсутствием богатого опыта пайки SMD

        Так если не использовать он и не появиться - замкнутый круг. У меня и у многих зрение тоже не идеальное и рука без микроскопа не твердая. 0402, 0201 мучать себя не стоит в хобби. А 1206, 0805 вполне хватит для любительского уровня. Еще добавлю, что во время пайки невооруженным глазом особо ничего и не надо рассматривать, там поверхностное натяжение работает само. А осмотр потом лупой.

        Еще по поводу подключений - лучше использовать цельные разъемы с количеством пинов на один больше чем надо, таким образом появляется возможность сделать ключ не позволяющий установить разём не в том положении.


      1. Drosselmeier
        10.07.2023 10:57
        +2

        Такая же беда. Даже микроскоп USB недорогой купил. В конце концов определился: хорошее освещение и двойная настольная лупа.


      1. agalakhov
        10.07.2023 10:57
        +3

        Используйте трафарет и пасту. Без микроскопа с простой лупой легко паяется 0603. Трафарет заказывается на JLCPCB вместе с платой, паста наносится бритвенным лезвием или специальным ракелем (у меня лезвие давало лучшие результаты по сравнению с китайским ракелем). Пасту для начала лучше брать со свинцом, по мере накопления опыта можно перейти на бессвинцовую.

        Суть работы с пастой в том, что достаточно приблизительно плюхнуть деталь на площадки, а дальше паста затянет ее на место сама. При монтаже микросхем достаточно проследить, чтобы выводы были на своих площадках, а не на соседних. С шагом выводов 0.65 работа вполне комфортна, SOT-23-6 вообще легко. Что неожиданно, шаг 0.5 резко сложнее 0.65, хотя вроде отличие невелико, новичкам я его не советую. До 0.65 никаких проблем, можно не заморачиваться.

        SMD позволяет отказаться от Arduino-модулей и покупать просто "голые" процессоры, выбор их гораздо больше (все семейство STM32, крутые новые AVR вроде AVR128 или мелкие вроде ATtiny10). И, главное, решает проблему с питанием, потому что все новые DC-DC-чипы всегда SMD и капризны к разводке платы, но в KiCad это рисуется за пару минут. Не бойтесь разводить 4-6-слойные платы, у JLCPCB это тоже дешево.

        Паять лучше в печи (переделанная печь для пиццы лучше, чем китайская SMD-печка). Если паяете горячим воздухом, поначалу есть риск сдуть детали. Используйте нижний подогрев (дешевая бытовая электроплитка сойдет), чтобы лучше выдержать температурный профиль. В принципе можно вообще спаять все только плиткой.


        1. Arhammon
          10.07.2023 10:57

          . Что неожиданно, шаг 0.5 резко сложнее 0.65, хотя вроде отличие невелико, новичкам я его не советую.

          Можно и наоборот порекомендовать брать как раз специально SSOP8, с небольшим числом контактов разница не принципиальна вроде, потренироваться на кошечках так сказать. Зато потом какой-нить QFP не будет вызывать сильного страха, хотя конечно повесить соплю на нем будет все так же печально...


        1. GidraThanks
          10.07.2023 10:57
          +1

          JLCPCB сейчас не доступны в России, как и PCBWay


          1. zartarn
            10.07.2023 10:57

            Ну просто к слову, через посредников вроде вполне себе идёт. Есть как тут свои в рф, которые потом сдэком рассылают, так и на али раньше были.


        1. aumi13
          10.07.2023 10:57

          для любителя. не занимающегося ежедневной пайкой ни трафареты ни паста не нужны.

          кетайского паяльника и тонкого припоя с флюсом вполне достаточно.


        1. LAutour
          10.07.2023 10:57

          Не бойтесь разводить 4-6-слойные платы

          Проблема таких плат - они плохо дружат с вынужденными доработками (для прототипов - почти неизбежно). Внутренние дорожки скальпелем не поперезаешь.


      1. frt123
        10.07.2023 10:57

        Вот такое устройство очень облегчает пайку 0603 и 0402 начинающему радиолюбителю 50+ ( сиречь мне)
        Вот такое устройство очень облегчает пайку 0603 и 0402 начинающему радиолюбителю 50+ ( сиречь мне)

        Обычные "очки для чтения" плюс такой вот бинокуляр наше все. Начинал с 1206, очень быстро перешел на 0805, затем 0603. Иногда 0402 конденсаторы. SMD сильно меньше места занимает.


        1. GenGen Автор
          10.07.2023 10:57

          Китайские очки со сменными линзами (5 штук)
          Китайские очки со сменными линзами (5 штук)

          Мне вот такие показались более легкими. Хорошо помогают при пайке SMD и не только.


    1. Vestibulator-1
      10.07.2023 10:57
      +3

      У SMD элементов нет душевной теплоты, от них веет ширпотребом и одноразовостью. Как же приятно формовать выводочки бежевых резисториков, а потом ощущать домашнюю мягкость укорачиваемого вывода, заботливо укладывать бочёнки электролитов притягивая их к текстолиту отдельным кусочком серебрённого провода, вырезать из кембрика цветные изоляторы на вывода транзистора в металлическом корпусе с золотым ободком, эстетика же.


  1. NutsUnderline
    10.07.2023 10:57
    +3

    Не знаю что тут стыдиться, все мы видели "профессиональную" электронику куда как худшего качества изготовления. А еще иногда схемотехнические и архитектурные решения вызывают тихий ужас..


    1. Didimus
      10.07.2023 10:57

      Да любые ламповые приёмники или телевизоры, это жуть. Кабели висят, везде пыль садится, разъёмы ненадёжные


      1. NutsUnderline
        10.07.2023 10:57
        +2

        Это еще что, вот у Маркони с Поповым вообще помниться без корпуса было :) :) :)


        1. Didimus
          10.07.2023 10:57

          Вот, кстати, тогда все делали красиво. Изолятор? На львиных лапах из бронзы. Провод? Клеммы в слоновой кости и т.п.


      1. Arhammon
        10.07.2023 10:57
        -1

        После современной техники, где у тебя одна плата и ты с ней работаешь, ремонт/реставрация старой техники (у нас местами не то что ламповая, но и техника 80х так сделана) это боль...


        1. LAutour
          10.07.2023 10:57

          Современная плата - это не редко плотный монтаж из кучи затертых чипов с обвязкой из 0402 на мноослойной плате с полным отсутствием какой-либо документации.