Это руководство создано в связи с множеством возникших в последнее время однотипных вопросов. В нем содержится подробная информация по пайке печатных плат и поиску неисправностей. Руководство предназначено, в основном, для начинающих. Я также написал несколько советов по поводу первого запуска электронной системы, которые могут помочь избежать потерь, связанных с повреждением и выходом из строя дорогостоящих микросхем и микроконтроллеров. Это описание основано исключительно на моем опыте и ошибках.
Построение схемы
Для начала проверим масштаб, в котором напечатана плата. Лучше, конечно, было бы убедится в этом ещё до того, как печатать, в самой программе. В Adobe Reader, например, проверьте, что не стоит функция «Растянуть на страницу (Fit to paper)». Убедитесь, что стоит масштаб 100%. На первых 2-х фотографиях показана испорченная заготовка, сделанная в неправильном масштабе. Если бы я не проверил это, то такие платы, впоследствии, можно лишь выбросить. Так же, если вы рисовали плату в не зеркальном отображении, то перед печатью необходимо включить функцию «отзеркалить». Невыполнение этого действия так же приведет к тому, что вся работа будет напрасной. На 2-х правых рисунках — правильный масштаб.
Перед сборкой
Перед пайкой плату необходимо хорошо осмотреть со всех сторон. Обращайте особое внимание на подтравленные дорожки (левая картинка), которые могут быть причинами плохого контакта, и недотравленные участки из-за которых могут происходить короткие замыкания (средняя картинка). Если визуально ничего не заметно, но есть сомнения, можно взять лупу и посмотреть. Все короткие замыкания на данном этапе могут быть легко удалены с помощью ножа (рис. 3). Перед сборкой сверлим в плате отверстия. Если на плате имеются силовые элементы(мощные транзисторы, симисторы, диодные мосты), то необходимо проверить, подходят ли они в отверстия. Заранее необходимо нарезать провод подходящего диаметра, нарезка проводов из многожильного провода или шлейфа не является хорошей идеей. Так же, если плата двусторонняя, нужно просверлить переходные отверстия в плате перед пайкой. Держать мини дрель вертикально достаточно сложно, так что лучше воспользоватся миниатюрным сверлильным станком.
Рекомендации по пайке
Детали на плату можно запаивать в произвольном порядке, но лучше всего сделать это следующим образом. Монтаж начинайте от мельчайших элементов до крупных. Мельчайшие элементы — это, как правило, резисторы и конденсаторы. Самый простой способ установить детали — вставляем их в отверстия в печатной плате и аккуратно тянем за ножки с обратной стороны, а далее припаиваем их. Припой, если его достаточное количество, образует ровную горочку (левая картинка). Не забываем про флюс. Далее элементы от самых маленьких до самых крупных. Не забываем так же про полярность некоторых элементов, таких как диоды или транзисторы. Если вы не уверены, то сверяемся с документацией. Также важна полярность электролитических конденсаторов («-» отмечен на корпусе вертикальной чертой) (правая картинка) и напряжение конденсаторов, которое должно быть немного больше, чем напряжение питания схемы. Для микросхем и микроконтроллеров желательно использование панели, за исключением поверхностного монтажа. При программировании микроконтроллера можно припаять провода напрямую к ножкам МК, если не предусмотрен разъем.
Первый запуск
Перед подачей питания, ещё раз быстренько проверяем плату. Можно так же воспользоваться мультиметром. Если на плате не подписано, где земля (GND) и где + можно проследить путь от фильтрующего конденсатора, или от микросхемы, а вообще рекомендую всегда подписывать это. Все микросхемы и микроконтроллеры удаляем с панелек, подаем питание. Проверяем, не нагревается ли что. Учтите, что стабилизаторы напряжения могут ощутимо греться, и их придется установить на радиатор. Хорошо бы замерить ток, потребляемый схемой, если он большой. Если все выглядит нормально, измеряем напряжение на контактах панельки. Так же проверяем напряжение на ножках рядом с питанием, если это не предусмотрено схемой, напряжения там быть не должно.
После этого выключите питание и установите микросхемы на свои места (не перепутайте сторону!). При включении питания не должно быть никаких проблем.
Наиболее распространенные проблемы
Большинство проблем с устройством возникают, когда вы хотите быстро собрать устройство и торопитесь. Для начала измеряем напряжения в некоторых точках схемы и сверяем с тем, которое там должно быть(например, напряжение питания МК). Дальше мы визуально проверяем все точки пайки, и находим те, которые выглядят подозрительно (левые картинки).Так же проверяем соседние дорожки на наличие короткого замыкания между ними. Ещё одной проблемой является внешний вид деталей, особенно малых резисторов с цветовым кодом. Полоски могут быть плохо заметны и цвета могут выглядеть очень похоже, например, красный и оранжевый. Может случиться так, что вместо резистора 10 Ом припаяете 1 Ом или 180 Ом (правая картинка).
Прошивка и проблемы с обнаружением микроконтроллеров
Если в вашем проекте есть микроконтроллер, то в него, после сборки необходимо загрузить прошивку. Первый способ — установить микроконтроллер в специальный шильдик, подключаемый одним концом к микроконтроллеру, а другим к программатору. Этот метод хорош лишь тогда, когда вы хотите один раз прошить контроллер. Если же вам нужно отлаживать программу, то придется постоянно устанавливать МК то в такой переходник, то в схему. Второй способ, который часто используется именно для отладки — припайка проводов от программатора непосредственно к плате, на которой установлен МК.
Подключите программатор к МК. Подайте питание. Для большинства программаторов необходимо внешнее питание. Если у вас USB программатор, питание можно брать сразу с него. Только не забывайте соединять «-» программатора и МК. Работая с USB будьте аккуратны, устроив короткое замыкание можно остаться без USB порта или даже всей материнской платы.
Расположение выводов для прошивки на разных МК
Основная причина проблем с обнаружением МК компьютером — отсутствие контакта между программатором и МК, или отсутствие питания микроконтроллера в процессе прошивки. Убедитесь в правильности подачи питания и проверьте соединения МК с программатором.
Тестирование семисегментного индикатора
При создании разнообразных устройств часто применяется семисегментные индикаторы. Если возникают какие-то проблемы то стоит проверить, все ли сегменты горят должным образом, прежде чем мы начнем проверку управляющей программы. Самый простой способ проверки. Для начала снимаем МК с панели. Далее, если дисплей с общим катодом, то цепляем проводок к «+», если с общим анодом, то к «-«. Касаясь проводком контактов в панельке, к которым подключены сегменты индикатора, наблюдаем как загораются сегменты. Если какой-то из сегментов не горит, значит проверяем контакт между панелькой и индикатором, если и после этого не горит, значит сегмент вышел из строя. Если все в порядке, проверяем управляющую программу и работоспособность вывода МК.
