Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №9 - Журнал «Домашняя лаборатория»

минимальной длине соединительных проводников. Входные и выходные цепи схемы должны быть разнесены друг относительно друга по возможности дальше, что исключит наводки и самовозбуждение схем усилителей.

Наилучшее размещение элементов с первой попытки, как правило, не получается, и приходится пользоваться ластиком при изменении компоновки деталей.

После размещения всех элементов необходимо еще раз проверить соответствие топологии платы электрической схеме и устранить все выявленные ошибки (они будут).

Теперь можно приступать к изготовлению платы. Для этого из фольгированного стеклотекстолита вырезается заготовка печатной платы (ножовкой, резаком или ножницами по металлу). К заготовке закрепляем рисунок топологии (липкой лентой или пластырем). По рисунку, с помощью керна или шила, намечаются отверстия для выводов радиоэлементов и крепления платы.

Сверлим отверстия, сняв бумагу, сверлом диаметром 0,9…1,5 мм для радиоэлементов и 3… 3,5 мм — для крепления платы. Иногда я сверлю плату по бумаге. Это несколько ускоряет изготовление, однако, в случае необходимости рисунок топологии будет уже трудно использовать во второй раз, причем пострадают точность расположения отверстий и аккуратность исполнения.

После сверления мелкой наждачной шкуркой (нулевкой) слегка зачищаем фольгу, чтобы снять заусенцы и окисную пленку, — это ускоряет процесс травления.

Перед нанесением рисунка топологии плату нужно обезжирить техническим спиртом или ацетоном (протерев поверхность смоченной тряпкой), подойдут и многие другие растворители.

Для выполнения рисунка проводников используется любой быстро сохнущий лак, например женский лак для ногтей или мебельный (его можно подкрасить пастой от шариковой авторучки, чтобы было хорошо видно на плате). Очень удобно рисовать печатные соединения тонким водостойким маркером (не каждый тип подойдет).

Для нанесения рисунка можно воспользоваться двумя методами:

— берется рейсфедер или перо (или маркер) и рисуются проводники от отверстия к отверстию (а) в соответствии с рисунком топологии;

— во втором методе покрывается лаком вся поверхность платы и при его подсыхании счищаются лишние участки лака при помощи скальпеля и линейки, оставляя закрашенными только токопроводящие дорожки (6).

Первый метод более быстрый, и чаще используется именно он, а второй иногда необходим для изготовления различных высокочастотных схем и схем с очень высокой плотностью монтажа.

После нанесения рисунка, когда лак подсохнет, топологию проводников можно подретушировать и скорректировать, аккуратно соскоблив скальпелем лишние участки лака. Затем плату помещаем в ванночку с раствором хлорного железа. Если плата двухсторонняя, чтобы заготовка не легла рисунком проводников на дно, необходимо в крепежные отверстия вставить диэлектрические клинья или любым другим способом обеспечить зазор.

Весь процесс травления займет около часа, но если вы хотите его ускорить, то раствор должен быть слегка теплым и при травлении иногда его помешивайте (время зависит и от концентрации раствора хлорного железа в воде).

После окончания травления заготовку промываем под струёй воды и отверткой соскабливаем лак с платы (его можно также растворить, например ацетоном, но это дольше и создает больше грязи).

Для удобства монтажа, проводники платы необходимо облудить припоем ПОС-61 с использованием жидкого спирто-канифольного флюса (для лучшей пайки плату можно слегка зачистить мелкой шкуркой). Прикосновения паяльника должны быть легкими и не недолгими, иначе медная фольга дорожек начнет отслаиваться.

Остатки канифоли после облуживания удаляют с платы ацетоном или спиртом.

На этом процесс изготовления печатной платы считается законченным и можно приступать к монтажу элементов на ней.

В заключение отметим, что существует способ изготовления печатной платы без использования химических реактивов. При этом зазоры между контактными дорожками выполняются резаком при помощи металлической линейки, но этот метод требует больше сил и определенных навыков, так как резак может соскочить и порезать нужные участки фольги. Поэтому этим методом обычно пользуются очень редко, когда топология очень простая, а хлорного железа нет под руками.

Хлорное железо нетрудно изготовить самостоятельно. Для этого берется соляная кислота с концентрацией около 9 % (ее можно приобрести в хозяйственных магазинах) и железные опилки (или тонкие листовые кусочки). Опилки заливаем кислотой и оставляем в открытой емкости на несколько дней. Если кислота имеет низкую концентрацию, то ее берется 25 частей на 1 часть объема опилок для получения водного раствора хлорного железа сразу нужной плотности.

По окончании реакции получается светло-зеленый раствор, который, постояв еще несколько дней, становится желто-бурым.

АВТОМАТИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

Пример проектирования дискретного ПИД-регулятора

(с применением инструментария моделирующих пакетов)

Клиначев Н.В.

Задачи проектирования дискретных ПИД-регулятора и коррекции подобны. В непрерывном варианте между устройствами есть отличие: регулятор должен содержать активные элементы — операционные усилители (ОУ), позволяющие усиливать сигналы, а коррекция может быть выполнена на пассивных элементах (RC-цепи). В дискретном же варианте устройства неразличимы — могут состоять из трех микросхем включенных последовательно (АЦП, цифровой сигнальный процессор (DSP), ЦАП). И регулятор и четыре основные вида последовательных корректирующих устройств описываются передаточной функцией (ПФ) не выше второго порядка. Следовательно, достаточно составить одну программу цифрового рекурсивного фильтра второго порядка для DSP и менять в зависимости от задачи пять — семь констант программы — коэффициентов z-ПФ.

ЭТАП 1 — Синтез ПФ непрерывного ПИД-регулятора

Пусть имеется модель объекта (Plant, рис. 1) и звена обратной связи (Woe) параметры которых нам заданы. Задача синтеза непрерывного ПИД-регулятора сводится к настройке его параметров — коэффициента усиления пропорционального канала и сопрягающих частот интегрального и дифференциального каналов. Для ее решения следует использовать инструментарий итерационного подбора параметров программы VisSim — блоки "parametrUnknown" и "cost". Для сравнения результатов итераций следует составить функцию из блоков программы VisSim, которая представляет собой классическую улучшенную интегральную оценку качества переходного процесса (составной блок "Cost_Function — I^2").

Рис. 1На графике демонстрируются переходные процессы системы без регулятора и при настроенных его параметрах (начальные настройки ПИД-регулятора не оказывают влияния на вид ЛAЧX объекта)

ЭТАП 2 — Переход к эквивалентной дискретной ПФ ПИД-регулятора

Осуществим замену модели непрерывного ПИД-регулятора (построенного на элементарных блоках) одним эквивалентным блоком "transferFunction". Для выполнения этой операции надо знать коэффициенты полиномов числителя и знаменателя его ПФ, а так же коэффициент усиления (семь цифр). Для этого выделим настроенный блок непрерывного ПИД-регулятора и воспользуемся инструментарием пакета VisSim для получения информации о ПФ (Menu —> Analyz —> Transfer Function Info). В результате будут показаны два окна (см. рис. 2 и 3). В первом окне — все требуемые коэффициенты.

Во втором окне — корни полиномов числителя и знаменателя — нули и полюсы соответственно (корни квадратных уравнений). Заметим, что появление комплексных корней возможно, но не