::Сайт гуртка радіоконструювання Верхнянської ЗОШ І-ІІІ ступенів

Науково-технічний прогрес та бурхливий розвиток радіоелектроніки та новітніх технологій ставить перед інженерами, студентами та учнями, які навчаються або працюють в галузі радіоелектроніки задачі експериментального дослідження, пошуку якнайкращого технічного та конструкторського вирішення нових конструкцій, приладів, пристроїв, іграшок тощо.

Цей проект спрямований на пошук нових шляхів для виконання поставлених задач. Вивчення теми та проведені дослідження дали змогу виявити підстави та вихідні дані для розробки цієї теми.

Сутність проблеми полягає в тому, щоб конструктор радіопристроїв мав змогу і міг легко перевірити роботу та внести корективи у задуману конструкцію. Тому, як об’єкт дослідження вибрано процес створення нової радіоелектронної конструкції за допомогою електронного конструктора, який не потребує використання пайки деталей та має відповідну до поставлених вимог конструкцію.

Поки конструкція проста, макетувати її можна безпосередньо на її ж монтажній платі. Але при ускладненні конструкції число деталей, які в ній задіяні, збільшується, і її монтажна плата стає вже невідповідною базою для експериментів. Потрібна зручніша панель, на якій можна заздалегідь сконструювати, змонтувати, підібрати і перевірити в роботі деталі, встановити режими роботи транзисторів, мікросхем, випробувати можливі доповнення і зміни, перевірити роботу схем, а потім перенести і змонтувати деталі на постійній платі. Саме так, звичайно, народжуються нові конструкції.

Для виконання таких завдань і може послуговувати представлена робота та втілення її результатів у конструктор для моделювання, монтування та вивчення роботи мікроелектронних схем, який дав змогу практично розв’язувати поставлені задачі. Досліджуючи дане питання було проаналізовано ступінь його висвітлення в різних джерелах та можливості конструкцій. На основі цих даних, їх узагальнення, систематизації, а також апробації власних проектів і ґрунтується пропонована розробка.

Конструктор для моделювання, монтування та вивчення роботи електронних схем можна використовувати у науково-дослідних, конструкторських організаціях, на виробництві, у освітніх закладах на уроках фізики під час вивчення роботи логічних мікросхем, основ радіозв’язку та розділу «Електрика», на факультативних заняттях з радіоелектроніки, на заняттях гуртків технічного спрямування.

Ступінь виконання даної розробки, дає можливість відмітити, що під час роботи з конструктором не виникало жодних труднощів. Запропонований конструктор безсумнівно має новизну, високий винахідницький рівень і може бути рекомендований для промислового виготовлення.

РОЗДІЛ І

Огляд та аналіз радіоконструкторів.

Аналіз радіоконструкторів, які раніше випускала промисловість показав, що при монтажі конструкцій всі з’єднання виконувалися в основному за допомогою невеликих пружин, пружних пластин, гнізд в яких затискалися або загвинчувались виводи деталей або кінці провідників.

Більшість конструкторів мали великі габарити, з якими не зручно було працювати. Кількість деталей була фіксована, а номінали регламентовані. У них не вмонтовано вимірювальні прилади, що створювало додаткові проблеми.

Крім цих недоліків любительські конструктори, в більшості випадків виконані у вигляді монтажних панелей для монтажу деталей з допомогою пайки або контактів (журнал «Радио» №3, 1979р, стор. 43) (рис.1). Всі необхідні з’єднання розпаювалися з нижньої сторони плати.

Рис.1. Монтажна макетна плата.

Монтажна плата для макетування (рис.2) була запропонована автором Г.Члиянц із м.Львова у журналі «Радио» за 1975р. №4, стор.47. Вона містила монтажні планки з пелюстками, затискачі, гнізда та шини живлення.

Рис.2. Монтажна плата для макетування.

І ще один конструктор для практичних робіт по електрорадіотехнології описаний в журналі «Школа и производство», 2001 №7 і 8 і 2002 №1.

Цей конструктор за задумом авторів дозволяє відповідно до діючої програми освітньої області "Технологія" провести в 8 і 9 класах 19 практичних робіт по розділу "Електронні технології" (електротехніка і електроніка) (рис.3).

На фотографії нижче представлений зовнішній вигляд всіх елементів конструктора. Малогабаритні елементи здебільшого розміщені на склотекстолітових платах з розташованими по периметру сполучними гніздами, які одночасно виконують роль стійок (ніжок).

З'єднання елементів конструктора між собою здійснюється перемичками і, при необхідності, забезпеченими штекерами провідниками.

Рис.3. Конструктор для практичних робіт з електрорадіотехнології.

Під час пошуку інформації про існуючі прототипи я зіткнувся з таким конструктором як «Merkur E2» (рис.4). Це хороший конструктор для дітей віком з одинадцяти років, але з обмеженими функціональними характеристиками.

Рис.4. Електронний конструктор «Merkur E2»

А це і мала кількість дослідів, і не можливість створення спеціальних деталей для їх збільшення без спеціального обладнання, що явно не задовольняє поставлену мету у моїй роботі.

Ще один вид конструктора, який вдалося оглянути показано на рис.5.

Рис.5. Конструктор-монтажна панель вітчизняного виробництва.

Цей конструктор виконаний у вигляді монтажної панелі, що аж ніяк не прискорює процес конструювання та моделювання електронних пристроїв. Оскільки для монтування останніх потрібно застосовувати пайку, то цінність цього конструктора незначна.

Ще один промисловий конструктор-набір «Design Mate 1» (рис.6).

Цей конструктор значно кращий від описаних вище, оскільки має вмонтований вимірювальний прилад (вольтметр), та регульоване джерело живлення. Але функціональні можливості все ж залишаються дуже низькими.

Рис.6. Конструктор «Design Mate 1».

Проаналізувавши вищезгадані типи конструкторів, ми дійшли висновку про необхідність створення зовсім іншого типу конструктора придатного для роботи з мікросхемами та малогабаритними деталями без застосування пайки та з розширеними функціональними можливостями.

Під час експериментів було виготовлено спрощену (рис.7) та вдосконалену модель конструктора (рис.8).

Рис.7. Перший варіант конструктора для моделювання, монтування та налагоджування мікроелектронних схем.

Рис.8. Удосконалена модель конструктора для моделювання, монтування та вивчення роботи мікроелектронних схем.

РОЗДІЛ ІІ

Технічний опис конструктора

2.1 Призначення конструктора для моделювання, монтування та вивчення роботи мікроелектронних схем

Конструктор призначений для моделювання, монтування та вивчення роботи блоків, вузлів, каскадів на мікросхемах та напівпровідникових приладах для різних радіоелектронних конструкцій на заняттях гуртків, факультативів з радіоелектроніки, на уроках фізики та в домашній чи заводській лабораторії. Зручність у використанні зумовлює широкий спектр застосування конструктора та його подальшого вдосконалення (рис.9).

Рис.9. Загальний вигляд конструктора для моделювання, монтування та вивчення роботи мікроелектронних схем.

2. 2 Технічні характеристики та особливості конструктора.

Конструктор має такі технічні характеристики та особливості:

Габаритні розміри 340x190x22 мм.
Набірне поле для розміщення радіокомпонентів та з’єднювальних провідників складається з 1152 точок.
Відсутність необхідності виконання з’єднань деталей за допомогою пайки.
Безпечність у роботі та відсутність шкідливих випарів припоїв та флюсів.
Кількість мікросхем у конструкціях може становити 22 шт.
Мікросхеми можуть мати 14, 16 або 28 виводів.
Джерело живлення: заводський блок живлення типу XINGMA AC-DC Adaptor 3-12V, 1000mA, Type: TY-1002.
Мультиметр Digital Multimetr Model 830B.
Вмонтований п’єзовипромінювач та динамічна головка.
Можливість використання будь-яких малогабаритних деталей завдяки дискретності контактних гнізд 2,5мм.
Регулювання напруги.
Перевірка та налагоджування змонтованих схем мультиметром.

Конструктор змонтовано в дерев’яному корпусі, який обклеєно декоративною плівкою. Нижня пластина – пластмасова і її при потребі можна знімати.

Джерело живлення вибрано виносне з міркувань безпечного користування конструктором.

2. 3. Принципова електрична схема конструктора та її опис.

Принципова електрична схема конструктора показана на рис.10. (Додаток 1).

Всі малогабаритні контактні гнізда згруповані між собою у вісім блоків для зменшення кількості додаткових з’єднювальних провідників при конструюванні радіоелектронних пристроїв та вмонтовані у друковану плату (рис.11).

Рис.11. Друкована плата конструктора.

У верхній частині конструктора розміщено динамічну головку та п’єзовипромінювач, які під’єднані провідниками до відповідних гнізд розміщених тут же. Гніздо від джерела живлення розміщено поруч цих гнізд. Під’єднання до гнізд здійснюється за допомогою спеціально підготовлених провідників із одноштирьовим контактом типу «тюльпан».

2.4. Інструкція по використанню конструктора

Використання конструктора надзвичайно просте. Використовуючи заздалегідь заготовлені радіодеталі, провідники та мікросхеми їх вставляють у відповідні гнізда робочої панелі згідно принципової схеми конструйованого пристрою чи приладу.

Приклад змонтованого електронного двохтонального генератора показано на рис.12.

Рис.12. Вигляд конструктора із змонтованим двохтональним генератором.

Перевіривши монтаж, вмикають штекер виносного джерела живлення у гніздо, яке знаходиться з коротшого боку конструктора та відповідно сам адаптер у мережу 220В.

Після монтування за допомогою мультиметра можна перевірити режими роботи каскадів.

2.5. Правила безпечної праці при використанні конструктора

При використанні конструктора слід виконувати правила безпечної праці:

Монтувати деталі слід акуратно, щоб не поранити пальців рук гострими виводами.
Вставляти в гнізда радіоелементи з невеликим натиском, щоб не зігнути виводи і не поранитись при їх вискакуванні із гнізд.
Виводи деталей формувати за допомогою пінцета та плоскогубців.
Перед вмикання живлення перевіряти правильність монтування, щоб запобігти вибухам окремих радіоелементів та травмуванню очей та опіків рук та обличчя.
При вмиканні виносного джерела живлення виконувати правила електробезпеки.
Перевіряти надійність проводів та контактів джерела живлення перед вмиканням його в мережу.
Не допускати до роботи з конструктором малих дітей.
Виконувати правила пожежної безпеки.

ВИСНОВКИ

Виконання даного проекту дало змогу створити таку модель конструктора для моделювання, монтування та вивчення роботи мікроелектронних схем, яка значно відрізняється від досліджених та має свої особливості та значні переваги. А саме:

а) застосування малогабаритних гнізд з дискретністю контактних отворів 2,5мм створює можливості для монтування всіх малогабаритних радіодеталей;
б) використання панелей для ввімкнення мікросхем дає змогу працювати із сучасними електронними схемами та гарантує якісний контакт для цих елементів;
в) наявність великої кількості контактних отворів дозволяє конструювати пристрої із великою базою радіокомпонентів;
г) вмонтований мультиметр полегшує пошук та налагодження сконструйованих радіоелектронних пристроїв, приладів тощо;
д) наявність регульованого джерела живлення створює комфортні умови забезпечення режимів роботи змонтованих схем.
е) сучасний дизайн створює всі передумови для впровадження даного конструктора у промислове виробництво;
є) простота використання значно розширює область використання конструктора;
ж) апробація конструктора підтвердила відсутність будь-яких ускладнень під час використання;
з) матеріали та деталі використані для виготовлення конструктора легкодоступні та дешеві;
и) конструкція може бути легко повторена спеціалістом середньої кваліфікації.

ВИКОРИСТАНІ ДЖЕРЕЛА

Іванов Б.С. Электронные грушки, Москва, «Радио и связь». 1988.- 80с..
Ельянов М. М. Практикум по радиоэлектронике, уч. пособ. М., «Просвещение». 1971. -335с..
Мамзелев И.А. и др. Основы радиоэлектроники, М., «Просвещение». 1978.- 160 с..
Почепа А. Проверка исправности электрорадиодеталей в домашних условиях, Одесса, «Маяк». 1975.-223с..
Черняшевский В.Т. Юному физику, Київ, «Радянська школа». 1986.-108с..
Шумейкер Ч. Любительские схемы контроля и сигнализации на ИС, Москва, «Мир». 1989.- 182 с..
Журнал «Школа и производство», 2001, №7 і 8.
Журнал «Школа и производство», 2002, №.1.
Журнал «Радио» 1975, №4.
http://www.masterkit.ru
http://www.electronics.ru

ДОДАТКИ

Додаток 1

Рис.10. Принципова електрична схема з’єднань конструктора.

Рис.11. Один із виконавців проекту.