Главная » Звук
Призовой фонд
на июнь 2017 г.
1. UNI-T UT-71E
ООО Промэлектроника
2. Тестер компонентов LCR-T4
Паяльник
3. 250 руб.
От пользователей

Vademecum (лат. - Следуй за мной)

Часть 1. Проектирование схемы

Преамбула

Получил как-то заказ на изготовление "малой серии" пультов для переводчиков от фирмы, предоставляющей звуковое и световое сопровождение конференций, симпозиумов и т.п. Суть задачи заключается в следующем. Микрофоны, находящиеся на столе президиума и трибуне, сводятся на микшерный пульт (стоит на столе), с которого смикшированный сигнал должен поступать на наушники переводчиков (как правило, их два), сидящих в звукоизолированной кабине. А от их микрофонов - на инфракрасный (ИК) модулятор, "раздающий" перевод на индивидуальные наушники, которыми обеспечиваются участники конференции (стоит сверху кабины переводчиков).

post-24063-0-29068300-1401992526.jpg

На первый взгляд, казалось бы, можно было использовать пульт с несколькими мастер-шинами. Микрофоны свести на одну их пару, а сигнал с микрофонов переводчиков - на другую. Ан нет! Во-первых, нужна индивидуальная подстройка громкости наушников и мютирование микрофона отдыхающего переводчика. Делать это на основном пульте крайне неудобно. Во-вторых, входное сопротивление модулятора - всего 600 Ом при сигнале пик-пик до 5 В, что выходит за возможности линейного выхода пультов. Эти моменты и обусловили необходимость в отдельном пульте с минимумом органов управления.

Техническое задание на пульт сформулировано заказчиком следующим образом (сокращенно):

  1. корпус и расположение органов управления выбираются заказчиком с точки зрения эргономики и эстетики и изменению не подлежат;
  2. входной сигнал — монофонический (поскольку сигнал с микрофонов монофоничен по определению) и поступает с основного пульта по симметричному кабелю;
  3. уровень входного сигнала составляет от минус 10 до 0 дБ;
  4. выходной сигнал — монофонический балансный (противофазный), амплитудой до 5 В (пик-пик);
  5. входное сопротивление ИК-модулятора составляет 600 Ом;
  6. микрофоны — (компьютерная гарнитура) электретные, с уровнем выходного сигнала 10…20 мВ;
  7. наушники имеют сопротивление 32 Ом, но поскольку воспроизводи­мый ими сигнал является монофоническим, оба капсюля соединены параллельно (т.е., их общее сопротивление составляет 16 Ом);
  8. кнопки включения микрофонов независимые, с подсветкой;
  9. мютирование обоих микрофонов - общее для обоих каналов.

Анализируем параметры, не оговоренных в Т.З.

  1. Поскольку воспроизводить надо речь, а это далеко не Hi-Fi, то и особых требований к коэффициенту нелинейных искажений не предъявляется. 0,2...0,5% будет достаточно ("с потолка"), что позволит использовать компоненты широкого применения. Частотный диапазон, достаточный для разборчивости голоса, можно взять 150...4000 Гц (включает первые три голосовых форманты как мужского, так и женского голоса).
  2. Питание от сетевого адаптера 12...15 В - однополярное, что обусловливает построение схемы с искусственной средней точкой.
  3. Бюджет заказа согласован и изменению не подлежит, поэтому любые дорогостоящие комплектующие - "залазить в карман" самому себе. Однако и явного "радиолюбительства" быть не должно. Продукт коммерческий, поэтому должен соответствовать продажному уровню.

В итоге получилась вот такая схема:

post-24063-0-27727400-1402767682_thumb.gif

Верхний ряд - питание. Входное напряжение стабилизируется на уровне 9 В интегральным стабилизатором 7809 (DA1).

"Умощненная" искусственная средняя точка (ИСТ) на +4,5 В сформирована стабилизатором на LM431 (VD4R25). Его выбор обусловлен исключительно наличием более десятка таких м/схем из распая. Вполне возможно было бы применить и маломощный LM217L, но его надо было бы покупать. Применение стабилизатора на фиксированные 5 В (78L05) было признано нерациональным из-за несимметричности полученной т.о. искусственной средней точки относительно напряжения питания (5 В / 4 В). Также нерациональным было признано использование ОУ, включенного повторителем, со входным резистивным делителем. Хотя можно было бы "втулить" ОУ тоже из распая, т.к. этот узел не предъявляет к ним каких-то особых требований.

Необходимость "умощненной" ИСТ (с минимально низким выходным сопротивлением) была задана априори, с целью исключить взаимовлияние друг на друга подключенных к ней узлов. Не исключено, что нормально отработала бы и "классическая" ИСТ в виде резистивного делителя, но проверять адекватность такого решения как-то не было желания (следствие из 2-го закона схемотехники), поскольку схема фактически не макетировалась, а сразу разрабатывалась "с листа" печатная плата.

Индикаторные диоды кнопок (VD1VD2VD3) подключены до стабилизатора DA1, чтобы его дополнительно не нагружать. Других особенностей этого узла вроде бы не просматривается.

Нижний ряд - усилитель сигнала с линейного выхода пульта на наушники. Он содержит преобразователь симметричного (дифференциального, балансного) входного сигнала в несимметричный на ОУ DA3.1 и собственно маломощный усилитель для наушников на широко распространенной микросхеме TDA2822 (DA4). Вот тут-то и возникли определенные сложности. Коэффициент усиления TDA2822 составляет 40 дБ (в 100 раз). Для обеспечения 100 мВт ("за глаза") на сопротивлении 16 Ом нужно всего 1,3 В (RMS). Следовательно, входной сигнал для TDA2822 должен составлять 13...15 мВ, тогда как выходной сигнал пульта составляет 0,25...0,707 В. Нонсенс! Входной сигнал надо ослаблять в 20...50 раз, чтобы снова его усилить оконечным усилителем. Поэтому дифференциальный усилитель DA3.1 был выполнен с единичным коэффициентом усиления, а схема включения TDA2822, с целью снижения ее усиления, модифицирована по сравнению с типичной схемой включения из даташита:

post-24063-0-83712700-1401996058.gif

Попытка применения включения дополнительных резисторов последовательно с конденсаторами С1С2 к успеху не привела. При их номиналах более 620 Ом усилитель стал самовозбуждаться, а усиление всё еще составляло порядка 20. Поэтому параллельно ООС, имеющейся внутри микросхемы, были добавлены делители R42R37 и R43R36, которые снизили Ку до примерно 5. Конечно, лучше было бы подключить правые выводы R42 и R43 не непосредственно к выходам микросхемы, а после конденсаторов С35 и С36, но "хорошая мысля приходит опосля".

post-24063-0-33074700-1434297599.gif

Сабжы были уже изготовлены и отданы заказчику. Комфортный уровень громкости достигался при примерно среднем положении регуляторов громкости R28 и R29.

При разработке схемы рассматривалась возможность применения усилителей TDA2003. То, что они 10-ваттные, в данном случае совершенно неважно. При меньшей выходной мощности меньше искажения. Рассматривались и другие м/схемы усилителей. Выбор в сторону TDA2822 был обусловлен исключительно ее низкой стоимостью и "доставабельностью".

Средний ряд - самый сложный, представляет собой последовательно включенные микрофонные предусилители (DA2.1, DA2.2), микшер (DA3.2), выполненные на ОУ и оконечные усилители мощности (DA5, DA6), выполненные на LM386. Сложный как по собственно схемотехнике, так и по нюансам проектирования и настройки. При настройке пришлось наступить на несколько "граблей", о которых будет рассказано ниже.

Усилители LM386 были выбраны, исходя из:
а) их "копеечной" цены при достаточном для поставленной задачи уровне нелинейных искажений;
б) возможности работы входов от уровня потенциала общей шины, что очень важно для "бесщелчкового" мютирования;
в) наличием двух равноценных входов (инвертирующего и неинвертирующего) для получения синфазного (симметричного, балансного) выходного сигнала из несимметричного входного.

Это обеспечивается включением DA5 по инвертирующей, а DA6 - по неинвертирующей схеме. TDA2822 для данного применения была сочтена неприемлемой вследствие неравноценности ее инвертирующего и неинвертирующего входов, что затруднило бы получение противофазных сигналов на выходах.

В качестве ОУ были выбраны сдвоенные TL062(TL072) опять же из-за их низкой стоимости и "доставабельности". Счетверенный TL064(TL074) решил не использовать из-за более сложной разводки печатной платы (ПП). Применение широко распространенных LM358/LM324 даже не рассматривалось по причине их полной непригодности для звукоусиления (осциллограмма реального выходного сигнала LM358 при подаче на вход синусоиды - видна кошмарная "ступенька"):

post-24063-0-28094300-1354811498.gif

Вначале рассмотрим распределение усиления между каскадами "с конца". LM386 имеет фиксированный коэффициент усиления, равный 20 дБ (в 10 раз). Для получения нужных 5 В выходного сигнала пик-пик (1,8 В RMS) входной сигнал должен составлять всего 0,18...0,2 В. На микрофонные усилители возлагается задача "разогнать" сигнал с электретных микрофонов всего в 5...10 раз, поскольку микрофоны расположены близко ко рту и он при этом может достигать 20...50 мВ. Следовательно, для микшера (DA3.2) достаточно иметь Ку = 1...2. На всякий случай заложил регулируемый Ку с помощью подстроечного резистора (хотя это и оказалось потом излишним).

Микрофонные предусилители (DA2) в самом первом варианте были выполнены по неинвертирующей схеме.

post-24063-0-90048000-1402768660.gif

При настройке выявилось взаимопроникновение сигналов из одного канала в другой. Слабое, но было. Несмотря на низкое выходное сопротивление ИСТ... Поэтому они были переделаны на инвертирующее включение (как на полной схеме выше). Особой разницы в качестве воспроизведения между тем и другим вариантами на слух слышно не было. Кроме того, в пилотном образце, где поначалу было применено неинвертирующее включение, выявился неприятный глюк: фон 100 Гц. Причем, при поднесении к плате руки фон исчезал. Данная проблема описана в этой теме. После переделки на инвертирующее включение она волшебным образом исчезла.

С этим каскадом в одном из экземпляров готового сабжа выявился еще один глюк, с которым героически боролся более двух недель: повышенный уровень шума по сравнению с другими экземплярами. Перепахал (поменял) все активные компоненты, все конденсаторы - без толку. Пока совершенно случайно не обнаружил, что третья полоска резисторов ОС не оранжевая, а красная (т.е. 4,7 кОм вместо 47 кОм), что загоняло каскад в усиление всего 0,47 вместо 4,7. На осциллографе по выходу было видно самовозбуждение, "давившееся", да и то не полностью корректирующим конденсатором с выхода на инвертирующий вход аж(!) 470 пф. После их замены на 47 кОм шум практически исчез (при адекватном усилении, конечно, т.к. схем, вообще не шумящих, не бывает по определению), причем, даже без корректирующего конденсатора. Он был оставлен исключительно "на всякий случай". Причиной данной проблемы считаю то, что ОУ просто не корректируются изготовителем на усиление меньше единицы. Такое "усиление" просто не имеет смысла, т.к. достигается просто резистивным делителем.

Номиналы резисторов питания микрофонов (R1 и R4) выбраны на основании экспериментального исследования зависимости амплитуды их выходного сигнала от тока через микрофоны, на основании которого было установлено, что наибольшее усиление достигается при токе 0,5...2 мА. Дополнительно установлены RC-фильтры по питанию R9C1 и R10C2.

Следующий каскад - микшер (DA3.2) тоже попил немало кровушки при настройке. В самом первом варианте отсутствовали резисторы R26R27 и R22R33. Оказалось, что отсутствие R26 и R27 приводит к возникновению резчайшего(!) шума при замыкании на общую шину кнопок SA1.2 либо SA2.2. Подумал - разобрался в причине. Если закоротить на общую шину левый вывод конденсатора С20 (пленка), имеющего крайне низкое эквивалентное последовательное сопротивление (ЭСП), то коэффициент усиления ОУ, определяемый соотношением резистора ООС (R34R38) и входного (который в данном случае близок к нулю) ведет к максимально возможному усилению ОУ в звуковой полосе частот, снизу ограниченной постоянной времени конденсатора С20, а сверху - полосой усиления ОУ при максимальном усилении. Поэтому были установлены резисторы R26R27, после чего уровень шума оставался одинаковым (крайне низким) независимо от состояния контактов SA1.2 и SA2.2. Однако, после этого "выползла" другая проблема - проявились щелчки при замыкании и размыкании кнопок. Для их исключения были поставлены резисторы R22 и R33, подтягивающие правые выводы электролитических конденсаторов С17 и С19 к общей шине, поскольку в их отсутствие при разомкнутых контактах SA1.2 и SA2.2 на левом выводе конденсатора С20 был небольшой положительный потенциал из-за тока утечки С17 и С19.

Данный эффект был использован для оценки шумовых характеристик различных ОУ. В принципе, особой разницы по уровню шума между TL062 и TL072 выявлено не было, поэтому для "малой серии" были закуплены более дешевые TL062 (указанные на схеме).

Последний каскад - выходной усилитель на LM386 (DA5 и DA6) оказался совершенно беспроблемным. Запаял - включил - работает, как и было задумано. Даже писать особо не о чем... Совместное мютирование выхода кнопкой SA3 происходило без щелчков.

Цепь самопроверки (на схеме выделена зеленым цветом) - переключатель SA4 и резисторы R35R39 задумывалась изначально, на стадии проектирования. Очень полезная штука! При настройке просто подключалась гарнитура, "бу-букалось" в микрофон и отслушивалось это "бу-бу" в наушниках. Не нужны никакие генераторы и осциллографы. Всё слышно собственными ушами. "Мелочь, а приятно"... Полезная вещь и при эксплуатации - позволяет определить, что собственно сабж работоспособен (или наоборот, не работает), если вдруг возникают какие-то проблемы с работоспособностью всей системы. В первом случае нужно искать проблему в других устройствах (кабелях), во втором - менять на резервный. Правда, за более чем год после сдачи приборов заказчику, рекламаций не поступало.

Часть 2. Конструирование печатной платы

Итак, схема спроектирована и даже отлажена (это я несколько забежал вперед, но логически так изложение будет цельнее). Осталось сконструировать сабж "в железе".

Одна из самых распространенных ошибок начинающих (да и "продвинутых" тоже) - та, что сначала разрабатывается плата, а потом под нее изготавливается (или подбирается) корпус, куда она будет установлена. При этом возникает множество проблем с "впихиванием" платы в корпус (несколько недостающих миллиметров - и корпус не подходит), её креплением, размещением органов управления и т.п. Поэтому первое правило проектирования: ПЛАТА ДЕЛАЕТСЯ ПОД ИМЕЮЩИЙСЯ КОРПУС, А НЕ НАОБОРОТ!

Тщательно изучим корпус, выданный заказчиком для пилотного образца. Снаружи:

post-24063-0-35555900-1402842572_thumb.jpg

и изнутри:

post-24063-0-73914100-1402842553_thumb.jpg

Корпус поступил с органами управления, уже установленными на нем заказчиком, оптимальным с точки зрения эргономики образом. Сверху установлены переменные резисторы регулировки усиления воспроизведения для наушников, под ними - кнопки с фиксацией и подсветкой размютирования соответствующих каналов микрофонов и по центру - кнопка без фиксации (тоже с подсветкой) мютирования одновременно обоих каналов микрофонов. Спереди установлены выходные разъемы ("джек" 3,5 мм) для подключения гарнитур. Их расположение изменениям не подлежит.

На задней стенке установлены сигнальные разъемы ("тюльпаны"), разъем питания и переменный резистор регулировки амплитуды выходного сигнала на модулятор. А вот их расположение и конструкция могут и должны быть изменены.

Во-первых, хотя небалансный входной сигнал может быть подан через разъем «тюльпан», но более принятым является "джек" («палец» 6,3 мм). Во-вторых, балансный выходной сигнал тоже, как правило, передается не через «тюльпан», а через разъем XLR («Canon»). Поскольку отверстия уже просверлены, придется задействовать их, что несколько ограничивает эргономику их размещения. После обсуждения конструкции с заказчиком он согласился с предложенными изменениями.

Сам корпус имеет вычурную форму и очень низкий по высоте. Из-за этого контакты кнопок, расположенных на крышке, почти достигают дна, что существенно ограничивает свободу расположения деталей на печатной плате. Кроме того, на фигурной крышке отсутствуют какие-либо приливы для крепления платы, что вынуждает крепить её к днищу. На нем было 6 приливов, почему-то срезанных заказчиком, к которым можно было бы прикрепить плату. Следовательно, соединения кнопок и переменных резисторов с платой должны выполняться отдельными проводами (шлейфом). В то же время, вести эти провода от различных сторон платы, либо от ее центра (прием, излюбленный проектировщиками плат для ламповых телевизоров) — значит, резко затруднить процесс настройки и установки платы в корпус. Т.о., они должны идти от одного-единственного края платы, чтобы она вместе с днищем могла просто откидываться от крышки по типу «книжки». К задней стенке это не относится, т.к. она вполне может быть сразу же прикреплена к днищу с установленной на нем платой.

Итак, мы определились с основными лимитирующими условиями, которые окажут влияние на конструкцию печатной платы данного мини-пульта.

Из куска обычной картонки (от коробки из-под конфет) вырезаем макет будущей платы, размеры которой подгоняем под то место в корпусе, которую она будет потом занимать. Получилось 164 х 112 мм. со скосами спереди.

post-24063-0-75194800-1402845116_thumb.jpg

Предварительно на места срезанных приливов на днище были наклеены пластмассовые стойки. Надавливанием на них (за счет деформации картонки) отмечаем место их расположения на будущей плате. На этой же картонке размечаем расположение частей разъемов, уходящих внутрь корпуса и места, напротив которых будут находиться кнопки, размещенные на верхней крышке (которые нельзя занимать компонентами).

post-24063-0-10029800-1402845252_thumb.jpg

На этом подготовительная часть заканчивается и начинается собственно процесс проектирования ПП, с использованием «народной» программы трассировки SprintLayout. Программы, имеющие возможность автотрассировки, в данном случае не подходят из-за невозможности ими учета приведенных выше ограничивающих факторов.

Замеренные размеры платы (длину и ширину) набираем в «окне свойств платы» программы.

post-24063-0-05450700-1402845944.gif

Выставляем шаг сетки 1,27 мм.

post-24063-0-72029600-1402846120.gif

Я всегда поражаюсь, почему большинство "юных дарований" (к сожалению, и не совсем "юных") упорно используют минимально возможный шаг сетки... В итоге у них как детали, так и дорожки оказываются размещенными сикось-накось. Если сетка в программе предусмотрена, то почему же ею не пользоваться??? Тайна велика сия есть... При размещении собственно компонентов (в частности, корпусов микросхем) применяю шаг 2,54. При необходимости перехожу к более мелкому шагу 0,635 мм и совсем редко (если надо "втулить" несколько дорожек при дефиците для них места) - к шагу 0,3175 мм. Все эти сетки основаны на международной дюймовой системе измерений. Конечно, можно было бы использовать и сугубо метрическую (0,25 / 0,125 и т.п. мм), но опять же - не вижу явного смысла? Наверное, применение сетки максимально большого (для данных условий) шага можно было бы сформулировать в виде второго правила проектирования ПП.

Переходим в средний слой (К) и по замеренным на картонке размерам расставляем намеченные места расположения разъемов, крепежных отверстий и и зоны, расположенные под разъемами и кнопками управления, на которых детали размещаться не будут, с использованием инструмента «Измеритель».

post-24063-0-31827500-1402846464_thumb.gif

Средний слой выбран только потому, что он для нашей работы "служебный" и не будет мешать проведению дорожек. Также отмечаем скосы платы (внизу с обеих сторон) и контур, за которым высота корпуса уж совсем небольшая и может помешать размещению высоких деталей (конденсаторов). Места на плате достаточно много, поэтому ужиматься нет смысла. Нет также никакого смысла в излишней обрезке платы - всё равно ее нужно крепить к приливам, размещенным по периметру. Лишний десяток см2 стеклотекстолита на общую стоимость повлияет очень мало.

После этих подготовительных операций переходим на слой Ф2 и расставляем контактные площадки для подсоединения входных и выходных разъемов и переменных резисторов. Контактные площадки, предназначенные для подпайки проводов к элементам, расположенным на крышке, расположены в линию, смещенную к нижнему краю платы.

Расставляем контактные отверстия для подсоединения входных и выходных разъемов и переменных резисторов. Контактные отверстия, предназначенные для подпайки проводов к элементам, расположенным на крышке, расположены в линию, смещенную к нижнему краю платы. Формируем для них сквозную металлизацию. Реально ее не будет, просто так легче отличать их от контактных площадок для компонентов.

post-24063-0-99308800-1402847637_thumb.gif

Наконец, на свободных участках платы расставляем все остальные детали, группируя их соответственно функциональному назначению (поближе к соответствующим разъемам, чтобы исключить излишне длинные проводники). При этом допускается "свободный полет фантазии". Получилось, как получилось. Можно было бы, наверное, и лучше, но "Работает? И НЕ ДЫШАТЬ!!!" (3-й закон схемотехники). Левый верхний угол платы почти не занят, т.к. предполагалось потом разместить в этой зоне встроенный импульсный БП, но потом я от этого отказался.

post-24063-0-62319600-1402847828_thumb.gif

При размещении деталей придерживался следующих правил:

1) Строгое соблюдение основного (и дополнительных) шага сетки.

2) Перемычки - точно такие же компоненты на ПП, как и все остальные. Поэтому и размещать их надо не под остальными компонентами или сикось-накось, а на их собственных местах.

3) Контактные площадки для подпайки компонентов делаю максимальнох возможных размеров, но чтобы они не мешали проводникам. Так, для резисторов 0,25...0,125 Вт, маломощных диодов, электролитических конденсаторов диаметром до 5…6 мм и микросхем применяю диаметро 2...2,2 мм; для резисторов и диодов большей мощности, электролитических конденсаторов большого диаметра - до 3...3,6 мм; для компонентов в корпусе ТО220 - вытянутые, чтобы обеспечить максимальную площадь клеевого контакта фольги со стеклотекстолитом-подложкой и т.п.

4) Для контактных площадок любых размеров диаметр центрального отверстия использую 0,6 мм. Оно при сверлении платы служит керном, не дающим сверлу "ерзать" по площадке. Сверлить же можно сверлом любого диаметра. На его центровку это не влияет. Меньший диаметр хуже протравливается, а при бо́льшем кончик сверла начинает в нем «гулять», снижая точность сверловки. До нужного диаметра отверстие просто рассверливается потом сверлом нужного диаметра.

5) Площадки для перемычек тоже делаю "с металлизацией", а сами перемычки - на слое Ф1. За счет этого дорожка с перемычками становится цельной для инструмента "Тест", которым проверяется правильность разводки.

6) Ширина «силовых» дорожек («земля» и питание) выбирается 1,2…2 мм (можно до 2,5…3 мм, если позволяет место, где они должны проходить). Сильно гнаться за их шириной не следует, т.к. схема малосигнальная. В принципе, вполне устроили бы и более тонкие дорожки, но опять же, схема предназначена для аудио и чем шире дорожка — тем меньше ее сопротивление, а значит, меньше падение напряжения (пусть даже микровольты, которые потом будут усилены!) при воздействии по ее длине помех.

7) Ширина сигнальных дорожек может быть намного меньше и определяется только удобством технологии травления. На данной плате они выбраны шириной 1 мм, только постольку, поскольку детали размещены достаточно свободно. При плотной компоновке их ширина может составлять 0,8 мм и даже 0,5…0,6 мм. Меньшая ширина на плате достаточно больших размеров с использованием технологии ЛУТ может привести к подтравам или даже протравам.

Поскольку проектируется аудиоустройство, следует особое внимание уделить трассировке общей шины. Только на первый взгляд кажется, что «туз (земляная шина) — он(а) и в Африке туз (земляная шина)». Ан не тут-то было! В обязательном порядке следует вести отдельными проводниками «сигнальную» землю (к которой подключаются только детали, связанные с прохождением аудиосигнала)

post-24063-0-16975700-1402849171_thumb.gif

и «силовую» землю (к которой подключаются детали, связанные с выходом и питание микросхемы), даже если проводники идут параллельно через всю плату.

post-24063-0-09713500-1402849210_thumb.gif

Все эти шины соединяются вместе в одной-единственной точке: на минусовом выводе конденсатора входного фильтра питания — «земляная Мекка» (по формулировке Хоровца и Хилла).

post-24063-0-45288600-1402849237_thumb.gif

Только при таких условиях будет предотвращено протекание быстропеременных токов, различающихся на порядки, по «земляным» шинам, если бы они были общими для сигналов и питания, т.е., предотвращены паразитные связи по ним.

Вот, собственно, и все основные моменты, которых я рекомендовал бы придерживаться при разводке ПП.

Травим плату методом ЛУТ (лазерно-утюжная технология), либо с применением фоторезиста (как кому удобнее), сверлим отверстия

post-24063-0-31872800-1402849343_thumb.jpg

Распаиваем детали и проводники. Подпаиваем проводники к разъемам и переменным резисторам. Настраиваем плату.

Устанавливаем плату в корпус и крепим ее саморезами к днищу.

post-24063-0-06815200-1402849382_thumb.jpg

Собираем корпус (задняя крышка не поставлена, чтобы показать "потроха").

post-24063-0-06212800-1402849479_thumb.jpg

 

Итак, пилотный образец устройства был изготовлен, настроен и отдан заказчику. Испытания на 2-х конференциях полностью подтвердили его соответствие поставленным требованиям. Заказ продлен еще на 5 таких же устройств - 3 для собственно фирмы заказчика и 2 для их дружественной фирмы-партнера. Отличие 2-х последних было только в выходном разъеме "джек" вместо XLR. И внезапно, на ровном месте возникла проблема: во всем Киеве не удалось больше найти таких же корпусов.

 

Часть 3. Изготовление

После долгих поисков, размышлений и консультаций с заказчиком было принято решение перейти на другие корпуса прямоугольной формы со скосом верхней крышки (внешний вид, слева - крышка, справа - днище).

post-24063-0-23240000-1403024562_thumb.jpg

Параллельно была закуплена и комплектовка (показана для одного устройства). Всё остальное нашлось в "загашниках".

post-24063-0-24880300-1403026683_thumb.jpg

Поневоле пришлось возвратиться ко 2-му этапу проектирования. При изучении закупленных корпусов "со всех сторон" (вид изнутри, слева - крышка, справа - днище)

post-24063-0-92490000-1403025810_thumb.jpg

стало очевидно, что плату следует крепить к приливам, имеющимся на днище. Однако, учитывая неудобство применения шлейфов между платой и органами управления, расположенными на крышке (как в пилотном образце), было принято "командирское" решение: использовать в качестве крышки днище. Единственным минусом такого решения осталась видимость шляпок винтов, скрепляющий половинки корпуса, но с ним пришлось смириться.

Соответственно, пришлось и полностью переразвести печатную плату. Сама схема осталась прежней, но со всеми изменениями, внесенными при настройке пилотного образца. На рисунке показана новая разводка, на которой выделена "земляная" шина. Хорошо видны идущие параллельно друг другу шины "силовой" и "сигнальной" земли, сходящиеся в одной точке.

post-24063-0-89915700-1403026192_thumb.gif

Резисторы регулировки уровня сигнала на наушники крепятся непосредственно на ней, а кнопки - на корпусе, под которые на плате выполнены прямоугольные вырезы (желтые прямоугольники). На плате разведены выходные разъемы под мини-джеки 3,5 мм для подключения гарнитур, но реально закуплены "корпусные" джеки, которые соединялись с платой короткими проводами. На корпусе были установлены также разъем питания и переключатель самоконтроля, тоже соединяющиеся с платой проводами. Для облегчения настройки кнопки соединялись с платой короткими шлейфами, подключающимися через 3-х и 4-х контактные разъемы. Очень удобная (и дешевая) штука - настоятельно рекомендую! Все остальные компоненты (включая входной и выходной сигнальные разъемы) размещены непосредственно на плате.

Примененные кнопки с подсветкой содержали внутри лампочки на 12 В х 0,1 А. Поскольку такой ток потребления явно чрезмерный, да и "живучесть" ламп накаливания вызывала сомнения, они были заменены на светодиоды. Стеклотекстолит был закуплен двухстороннего фольгирования, поскольку он оказался почти в 1,5 раза дешевле одностороннего (!?!). При разговоре с продавцом выяснилось, что цена определяется исключительно спросом. Неисповедимы пути ценообразования!.. Поэтому пришлось удалять фольгирование с одной стороны. Скальпелем под линейку были проведены риски через 15...20 мм.

post-24063-0-36764300-1403027469_thumb.jpg

Аккуратно поддевая скальпелем краешек фольги, она снимается ровненькими полосками, которые откладывались в "загашник", чтобы потом (при необходимости) использовать в качестве экранов для импульсных трансформаторов.

post-24063-0-94100100-1403027500_thumb.jpg

После травления в плате выпиливаются отверстия под кнопки "народным школьным" инструментом - лучковым ручным лобзиком.

post-24063-0-58287000-1403028209_thumb.jpg

При выпиливании кривых пилочка перпендикулярна плоскости платы, а при выполнении прямых пропилов ее следует держать под острым углом к плоскости платы. При этом пилочка служит направляющей сама себе.

post-24063-0-43746600-1403028215_thumb.jpg

Таким способом хорошо пропиливать длинные узкие щели, например, для движков ползунковых резисторов. Использование лобзика позволяет почти не обрабатывать потом полученные отверстия. Ну, разве что пяток раз ширкнуть напильником "для лоску"...

Готовая плата, изготовленная методом ЛУТ (дорожки).

post-24063-0-91722100-1403027670_thumb.jpg

Вначале распаиваются перемычки.

post-24063-0-58197000-1403027717_thumb.jpg

Затем распаиваются компоненты минимальной высоты (резисторы, диоды), чтобы они не мешали распаивать остальные компоненты.

post-24063-0-51919200-1403028446_thumb.jpg

Затем - более высокие компоненты (конденсаторы, разъемы).

post-24063-0-85800100-1403028456_thumb.jpg

Активные компоненты (микросхемы).

post-24063-0-40300200-1403028462_thumb.jpg

Ну, и в конце - разъемы, переменные резисторы. Вид полностью распаянной платы.

post-24063-0-34319100-1403028469_thumb.jpg

А теперь - самый "хитрый" момент: разметка отверстий для крепления. Перенос их точек размещения с макетной картонки на разводку всё равно дает ошибку, требующую распиливания просверленных отверстий круглым надфилем. Не критично, но не кошерно. А приливы-то перекрываются платой и не видны. После некоторых размышлений был найден выход. На приливы наносится термопаста (белого цвета), и к ним прижимается плата в нужном ее положении относительно корпуса. Термопаста переносится на плату. Вот и вся разметка. Отверстия сверлятся в центре получившихся белых площадок на плате и точно соответствуют центрам приливов. Лишние приливы скусываются бокорезами. В качестве альтернативного варианта Сергей Суханов предложил налеплять на плату "лепешечки" из пластилина (либо жеваной жвачки) и уже к ним прижимать приливы.

post-24063-0-28113600-1403028498_thumb.jpg

Переходим к разметке отверстий под кнопки и валы переменных резисторов в корпусе. Именно теперь, когда отверстия в плате уже имеются, а не ДО этого!

post-24063-0-71762000-1403028509_thumb.jpg

Отверстия в корпусе также вырезаются лобзиком. Дешево и сердито! Самый муторный момент - выпиливание отверстий под сигнальные разъемы в торце корпуса. Требуют многократных примерок и всё равно получаются не очень точно. Поскольку они образованы двумя полуотверстиями, смыкающимися в единое целое, с краю корпуса, то я их не выпиливал, а выкусывал хирургическими кусачками Люэра (завалялись у меня такие).

post-24063-0-00803400-1403028515_thumb.jpg

Собственно, на этом изготовление и заканчивается. Готовая, настроенная плата крепится к приливам шурупами. Как видно на фото, все органы управления соответствуют отверстиям, стоят на своем месте, всё тип-топ. И никаких мучительных размышлений, что что-то куда-то не становится...

post-24063-0-91551800-1403028521_thumb.jpg

Половинки корпуса стягиваются шурупами и сабж готов.

Теги:

Опубликована: 0 1
Я собрал 0 2
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 5 Проголосовало: 2 чел.

Комментарии (6) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
+1
_abk_ #
Начал читать и увлекся. Отличный технологический экскурс и очень познавательно. Спасибо! Отдельное спасибо за грамотный текст, сейчас это большая редкость.
Отредактирован 15.12.2016 06:18
Ответить
0
Smelter #
Кошерно, но лично я пилил бы дремелем, а сверлил "балеринкой" https://ru.wikipedia.org/wiki/Балеринка
Ответить
0

[Автор]
Falconist #
1) Дремель еще иметь надо.
2) Балеринка требует сверлильный станок.
А лобзик - ничего не требует.
Ответить
0
DJ_DL #
Дешёвые балеринки на текстолите убиваются очень быстро, буквально за 1-2 просверливания, а хорошая стоит как пол дремеля. Так что лобзик остаётся самым быстрым и простым вариантом, тем более когда он под рукой
Ответить
0
Сергей #
Лобзик тоже требует физиологически правильно расположенных рук. Хорошая статья. Удачи!
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется напряжение?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Конструктор: DDS генератор сигналов
Конструктор: DDS генератор сигналов
Набор 4WD Kit Bluetooth Модуль измерения тока на ACS712 (30А)
вверх