Построение простых резистивных схем

В процессе изучения электроники у вас возникнет необходимость в построении собственных схем, содержащих резисторы и источники питания. В данной статье мы рассмотрим несколько методов, которые помогут вам изготовить не только рассмотренные в этом разделе схемы, но и более сложные.

Если вы хотите построить совсем простую схему, состоящую из одной батареи и одного резистора, то можно воспользоваться проводами, на концах которых установлены зажимы типа "крокодил":

Провода, с зажимами на концах, обеспечивают безопасный и удобный способ электрического соединения компонентов схемы.

При построении простой последовательной схемы, состоящей из одной батареи и трех резисторов, может быть применен аналогичный способ соединения компонентов:

Однако, ввиду "неуклюжести" и физической недолговечности, такой способ соединения компонентов не очень практичен для более сложных схем. Более распространенным методом построения временных схем является макетная плата, представляющая собой выполненное из пластика устройство с сотнями электрически связанных между собой отверстий, в которые вставляются выводы компонентов или провода. Ниже представлена фотография макетной платы и собранная на ее основе простая последовательная схема:

Под каждым отверстием макетной платы расположены упругие контакты специальной формы, обеспечивающие высокую проводимость и надежность соединений. Вертикальные ряды этих контактов (по 5 штук) соединяются между собой проводами с тыльной стороны платы:

Когда провод или вывод компонента вставляется в отверстие макетной платы, остается еще четыре свободных отверстия ряда, которые служат потенциальными точками контакта с другими компонентами схемы или проводами. Таким образом, макетная плата является очень гибкой платформой для построения временных схем. Например, приведенную выше схему с тремя резисторами можно построить иным образом:

Очень легко построить на макетной плате и параллельную схему:

Несмотря на все достоинства, использование макетных плат имеет некоторые ограничения. Прежде всего, они предназначены только для построения временных схем. Если собранную макетную плату перевернуть вверх ногами и встряхнуть, то  радиодетали могут просто вывалиться из нее. Кроме того, такие платы ограничиваются сравнительно небольшим током, порядка 1 ампера. Их контакты имеют очень небольшую площадь соприкосновения, и не могут поддерживать большие токи без чрезмерного нагрева.

Для большей долговечности соединений можно использовать методы монтажа пайкой или накруткой провода. Эти методы подразумевают крепление компонентов и проводов к некоторой основе (такой как гетинаксовая или стеклотекстолитовая плата с просверленными в в ней отверстиями), и соединение их выводов между собой проводниками. Пайка — это технологическая операция, применяемая для получения неразъёмного соединения деталей из различных материалов путём введения между этими деталями расплавленного материала (припоя), имеющего более низкую температуру плавления, чем материал (материалы) соединяемых деталей. При использовании данного метода, выводы компонентов устанавливаются в сквозные отверстия платы и припаиваются к контактным площадкам электропроводящего рисунка. Метод монтажа накруткой заключается в соединении неизолированного одножильного провода со штыревым выводом, имеющим острые кромки, при котором провод навивается на вывод с определенным усилием. При этом кромки штыря, частично деформируясь, врезаются в провод, разрушая на нем оксидную пленку, и образуют газонепроницаемое соединение.

Пример печатной платы показан на рисунке ниже:

Здесь вы видите плату со стороны электропроводящего рисунка, который представлен контактными площадками из медной фольги вокруг каждого отверстия. В данной плате все отверстия независимы друг от друга.

Большинство печатных плат имеют токопроводящие дорожки из медной фольги (электропроводящий рисунок), которые соединяют компоненты схемы и функционируют как обычные провода. Пример такой платы, которая представляет ни что иное, как преобразователь высоковольтного переменного напряжения в низковольтное постоянное, показан ниже. На лицевой стороны платы вы можете увидеть резистор, который находится в среднем ряду - пятый снизу:

На нижней стороне платы видны токопроводящие дорожки, соединяющие компоненты схемы, а так же припой, с помощь которого выводы компонентов соединяются с этими дорожками:

Собранную методом пайки или накрутки проводом схему считают долговременной, она вряд-ли когда нибудь случайно развалится. Однако такая "долговременность" имеет некоторые недостатки. Если вам потребуется заменить компонент или существенно изменить схему, то на это может уйти немалое количество времени. Кроме того, оба метода требуют специальных инструментов, которые в конкретный момент могут быть недоступны.

Альтернативным методом построения электрических схем может послужить метод клеммной колодки. Клеммные колодки состоят из длинного пластикового корпуса, внутри которого находятся медные контакты. Каждый такой контакт имеет два винтовых зажима для закрепления на нем проводов или выводов радиокомпонентов. Пример клеммной колодки с присоединенными к ней проводами показан на следующей фотографии:

На снимке ниже представлена другая, меньшая по размерам клеммная колодка. Такой тип колодок иногда называют "европейским". Винты в этой колодке утоплены в целях предотвращения случайного короткого замыкания от отвертки или другого металлического предмета:

На следующей иллюстрации вы можете увидеть построенную на клеммной колодке простую последовательную схему с одной батареей и тремя резисторами:

Если для крепления проводов и компонентов на клеммной колодке используются винтовые зажимы, то для удаления ненужных и создания новых соединений нам понадобится только один инструмент - отвертка. Некоторые клеммные колодки используют пружинные зажимы вместо винтовых. Они подобны макетным платам, но имеют увеличенную прочность. Электрические соединения, установленные при помощи клеммной колодки, вполне надежны и могут использоваться для построения как временных, так и постоянных схем.

Одним из важнейших навыков любого радиолюбителя является способность преобразовывать принципиальные схемы в реальные электрические. Принципиальные схемы обычно разрабатываются для максимальной читабельности, и очень часто они не совпадают с практическими схемами в плане расположения компонентов. Построение простых схем на клеммных колодках позволит развить вам пространственное мышление. Давайте рассмотрим параллельную цепь, состоящую из одной батареи и трех резисторов, построенную на клеммной колодке:

Переход от красивой и аккуратной принципиальной схемы к реальной (особенно когда подключаемые к клеммной колодке резисторы располагаются в линейном порядке) не слишком очевиден для многих начинающих радиолюбителей, поэтому мы опишем этот процесс шаг за шагом. Первое, что мы сделаем - это подключим к колодке все компоненты без соединительных проводов:

Далее, мы соединим проводом один контакт батареи с первым компонентом схемы. На принципиальной схеме этот провод выделен красным цветом:

Продолжим провод за проводом соединять компоненты схемы, пока не будут учтены все связи. На следующем шаге мы соединим верхние стороны оставшихся двух резисторов, и присоединим их к проводу из предыдущей иллюстрации:

Верхние выводы резисторов теперь соединены между собой и подключены к положительной клемме батареи. Единственное, что нам осталось сделать - это соединить нижние выводы резисторов и  подключить их к отрицательной клемме батареи: