Макетная плата stripboard (которую иногда называют veroboard) - простейшая макетная плата с сеткой отверстий 0.9 мм, расположенных с шагом 2.54 мм (0.1 дюйма, или 100 mil). Stripboard используют для сборки схем методом пайки. С одной стороны эта плата имеет прямолинейные, изолированные друг от друга полоски медной фольги, а с другой стороны монтируются детали и перемычки. Такой способ монтажа идеально подходит для маленьких схем с одной или двумя микросхемами (чипами).

Для того, чтобы начать монтаж, stripboard не требует никакой подготовки, кроме как обрезки платы до нужного размера. Разрезать плату можно простыми ножницами, ножовкой, фрезой дремеля, резаком из ножовочного полотна. Можно даже просто разломить плату по линии отверстий, если совместить линию предполагаемого разлома с острым краем стола, и с усилием надавить на свободный выступающий конец платы. После разлома края могут быть неровными, поэтому их следует обработать наждаком или напильником.

Избегайте прямого контакта фольги stripboard с кожей рук, если Вы не собираетесь её использовать немедленно, иначе пот, выделяющийся на руках, может быть причиной коррозии фольги, и в этих местах плата будет плохо паяться. Если плата выглядит тусклой, и на ней видны отпечатки пальцев, то перед пайкой поверхность фольги следует очистить от окислов тонкой наждачной бумагой (нулевкой). Если загрязнения незначительные, то для очистки хорошо подойдет простой канцелярский ластик.

[Установка компонентов (радиодеталей) на stripboard]

Компоненты устанавливают на плату stripboard со стороны, на которой нет фольги, выводы компонентов изгибают, просовывают в отверстия и запаивают с обратной стороны платы, где расположены полоски фольги (см. рисунок).

Обычно разводку (layout) схемы stripboard показывают со стороны установки деталей, при этом токопроводящие дорожки оказываются на задней, невидимой стороне. Также разводку обычно ориентируют так, что токопроводящие дорожки располагаются горизонтально.

Установка деталей на плату stripboard требует некоторого внимания, так как большое количество отверстий может служить источником ошибок. Самой лучшей практикой является первоначальная установка микросхемы (или кроватки для неё), и потом установка остальных деталей относительно микросхемы.

Ошибки позиционирования деталей в горизонтальном направлении обычно не важны, поскольку вывод детали все равно будет подключен к нужной цепи. А вот ошибок в вертикальном направлении следует избегать, потому что подключенная цепь может быть уже другой, и схема будет собрана с ошибкой. Некоторые радиолюбители помечают горизонтальные ряды отверстий буквами, и вертикальные колонки цифрами, что позволяет проще считать отверстия.

[Перерезание дорожек на stripboard]

Большинство конструкций, собранных на stripboard, требует перерезания дорожек в некоторых местах. Это всегда нужно делать для микросхем (потому что два ряда ножек у них принадлежат разным цепям), за исключением тех редких случаев, когда противоположные ножки должны быть все-таки соединены. Дорожки можно перерезать резаком или обычным ножом, либо высверлить фольгу с помощью сверла диаметром 3 мм. Есть даже специальный инструмент, называемый track cutter.

Места, где фольга должна быть перерезана, помечаются на разводке крестиком (X). Разрезы фольги делаются на обратной стороне, поэтому нужно быть особенно внимательным при определении отверстия, по которому будет проходить разрез. Лучше всего сделать разрезы после окончания пайки, потому что по точкам пайки проще идентифицировать правильные места разрезов.

При высверливании фольги сверлом не прилагайте больших усилий, иначе рискуете просверлить плату насквозь. Зажмите 3 мм сверло в ручные тиски, установите режущую кромку сверла на отверстие со стороны фольги, и два раза без нажима поверните конец сверла на отверстии. Отверстие раззенкуется, и фольга будет удалена. Осмотрите внимательно края раззенкованной фольги, так как возможно, что фольга была удалена не полностью, и соединение осталось.

[Составление разводки для stripboard]

Преобразование принципиальной схемы радиоэлектронного устройства в разводку stripboard не может быть сделано напрямую, поскольку расположение компонентов на плате и схеме отличается. При создании разводки концентрируйтесь прежде всего на соединениях между компонентами схемы, а не на расположении компонентов на схеме.

Разместите все части схемы на плате так, чтобы они занимали минимально необходимое место. Для некоторых деталей (например, микросхемы в корпусах DIP) расположение ножек фиксированное, а у некоторых (например, у транзисторов и резисторов) расстояние между точками пайки может быть изменено, если изогнуть их выводы. Резисторы, к примеру, можно установить горизонтально или вертикально. Используйте эту возможность, чтобы упростить разводку, и уменьшить необходимое количество перемычек. Если Ваша конструкция будет испытывать значительные удары или тряску, то желательно все же устанавливать компоненты горизонтально, а не вертикально.

План разводки нужно сделать с помощью карандаша и листа бумаги (есть также специальное программное обеспечение для разводки stripboard, об этом подробнее далее) до того, как Вы начнете делать монтаж. Наилучший способ объяснить, как делать разводку stripboard - пошаговый пример (см. далее пример разводки схемы на таймере 555).

Загрузите PDF-шаблон для stripboard

Чтобы проще сделать разводку, воспользуйтесь листом бумаги, размеченным точками с шагом 2.54 мм. Для такого листочка распечатайте готовый шаблон Stripboard Planning Sheet [1] (см. файлы sbps-Stripboard-Layout-Planning-Sheet.pdf и stripboard-plan.pdf в скачанном архиве).

Работа в реальном масштабе размеров 0.1 дюйма (2.54 мм) позволит корректно определить расстояние между компонентами и их точками пайки. Если Вы все же предпочитаете работать с разводкой в увеличенном масштабе, то воспользуйтесь куском платы stripboard для измерения соотношения компонента и платы, и для подсчета необходимого количества дырок.

Нумерация выводов микросхем

Ножки микросхем в DIP-корпусах нумеруются против часовой стрелки, начиная от первого вывода, который расположен возле метки в виде точки или специальной выемки на корпусе микросхемы. На рисунке показана нумерация выводов микросхем только для корпусов DIP8 и DIP14, однако такой же точно принцип нумерации сохраняется и для других типов корпусов DIP (DIP16, DIP20, DIP28, DIP40 и т. п.).

Компоненты со специальными выводами

Некоторые радиодетали (такие как например, кнопки, выключатели, переменные резисторы) могут иметь выводы, не предназначенные для пайки в отверстиях stripboard. Для того, чтобы подключить такие детали, используйте многожильный провод, покрытый пластиковой изоляцией. Одножильный провод для таких соединений подходит не очень хорошо, так как он боится многократных изгибов.

[Пример планирования разводки схемы]

В этом примере будет рассмотрена пошаговая разводка схемы на таймере NE555, которая мигает светодиодом.

Частота мигания зависит от R1, R2 и C1, и рассчитывается по простым формулам. Сопротивление R1 должно быть не менее 1 кОм, и сопротивление обоих резисторов и R1, и R2 не должно быть больше чем 1 МОм. Сопротивление резистора R3 для общего случая (напряжение питания схемы +Vs = +5V) можно взять равным 300..470 Ом.

LED on time:  Tm = 0.7 * (R1 + R2) * C1
LED off time: Ts = 0.7 * R2 * C1
T = Tm + Ts = 0.7 * (R1 + 2R2) * C1

Здесь LED on time (Tm) означает время включенного состояния светодиода (в секундах), LED off time (Ts) означает время выключенного состояния светодиода (в секундах), T равно периоду переключения (в секундах). Значения R1 и R2 подставляется в Омах, а значение C1 подставляется в Фарадах (в одном Фараде содержится 1000000 микрофарад, мкФ). Частота вспышек (количество вспышек в секунду) равна f=1/T. Время Tm примерно равно Ts, если значение R2 намного больше R1.

Итак, процесс планирования разводки по шагам.

1. Разместите кроватку для микросхемы посередине плана разводки. Ножка 1 микросхемы должна быть слева вверху (как показано на рисунке).

2. Пометьте крестиками (X) точки перерезания фольги на обратной стороне платы. Это предотвратит замыкание выводов микросхемы, которые расположены на противоположных сторонах её корпуса. Дорожка у каждого вывода микросхемы соединена с этим выводом. На рисунке для примера показаны синим и зеленым цветом дорожки, подключенные соответственно к выводам 3 и 6 микросхемы.

3. Пометьте шины питания +Vs (+5V) и 0V (общий провод, земля, GND), отступив 2..3 дорожки сверху и снизу от микросхемы (см. рисунок выше).

4. Добавьте соединения проводами (перемычки из луженого одножильного провода). Можно применить даже неизолированный провод, так как он ни на что не замкнет, потому что минимальное расстояние между перемычками будет не менее 2 мм. Концы перемычек пометьте на разводке жирными точками.

Перемычки будут располагаться вертикально, потому что горизонтальные соединения делают полоски меди на обратной стороне stripboard. Разведите по порядку все соединения, начиная с вывода 1 микросхемы таймера 555.

- нарисуйте прямые связи с шинами питания (+Vs и 0V). На рисунке показано, что вывод 1 соединен с шиной 0V, и выводы 4 и 8 соединены с +Vs.
- нарисуйте все соединения между ножками, которые должны быть с каждой из сторон микросхемы по отдельности (соединения, которые должны быть между сторонами микросхемы, пока не делайте). В нашем примере таких соединений нет, однако их нужно сделать в первую очередь.
- нарисуйте соединения между разными сторонами микросхемы. Если соединяемые ножки расположены друг напротив друга, то можно просто стереть соответствующий крестик между ними. В противном случае соединение должно быть организовано с помощью свободной горизонтальной полоски фольги и перемычек. На рисунке показано, что таким способом соединены выводы 2 и 6. Другой метод - использовать изолированный провод, проведенный поверх микросхемы.

5. Установите компоненты, которые также будут смонтированы на stripboard - резисторы, конденсаторы и диоды. Убедитесь, что их размеры и позиция установки не конфликтует с минимальным и максимальным расстоянием между выводами. Это наверно самый сложный шаг в создании разводки, потому что перестановка деталей может потребовать несколько итераций. Помните о том, что нужно помечать компоненты (R1, R2 и т. д.), чтобы Вы случайно их не перепутали.

Соединения, которые не касаются микросхемы, должны быть выполнены с помощью свободных дорожек (полосок фольги на обратной стороне платы). Например, резистор R3 и светодиод LED соединены неиспользуемой полоской фольги, расположенной выше микросхемы.

Попробуйте рассмотреть альтернативные варианты разводки на основе соединений, которые Вы уже сделали. Например, LED нужно подключить к 0V, однако для этого понадобился бы длинный проводник. Воспользуйтесь тем, что ножка 1 также имеет соединение с 0V, и установите LED ножкой в эту полоску фольги, чем сэкономите одну перемычку.

Резистор R2 нужно подключить между выводами 6 и 7. Напрямую это сделать можно, только установив резистор вертикально. Однако, если Вы воспользуетесь уже имеющимся соединением между выводами 2 и 6, то сможете установить резистор R2 горизонтально.

6. Добавьте провода, соединяющие компоненты, располагающиеся не на stripboard (такие, как например переключатели, кнопки, которые могут быть установлены на передней панели). Эти компоненты обычно могут быть подключены к левой или правой стороне платы stripboard. Для нашего примера это будут только клеммы для подключения питания +Vs и 0V.

7. Тщательно проверьте Вашу разводку путем отслеживания на stripboard каждой цепи принципиальной схемы. Хорошая идея сделать это - начать проверку по выводам микросхемы, ножка за ножкой. Проверьте соединения всех компонентов, которые должны быть по схеме соединены с выводом 1, затем с выводом 2, и так далее до вывода 8.

8. Если Вы не удовлетворены разводкой (например, плата получилась слишком большая), рассмотрите варианты её улучшения. Например, можно уменьшить количество свободных дорожек (а следовательно, высоту платы), если перенести шину питания ближе к микросхеме - если это позволяют размеры компонентов. Можно также переместить вертикальные перемычки ближе к корпусу микросхемы.

В нашем примере разводки все свободные треки выше и ниже микросхемы были удалены. Это повлияло на два компонента - резистор R1 и конденсатор C1, однако их размеры все еще позволяют уместиться в выделенном сокращенном пространстве. Разводку все еще можно уменьшить по горизонтали, если сдвинуть все перемычки и детали ближе к микросхеме, но это не было сделано за ненадобностью.

9. На завершающей стадии проверьте разводку еще раз, и сделайте её чистовую копию, где будут помечены наименования всех деталей и их номиналы. Решите, какого размера должна быть заготовка stripboard для Вашей собираемой конструкции. Обратите внимание, что для запаса оставлен столбец вертикальных отверстий слева и справа платы - это сделано для того, чтобы избегать пайки на концах платы. Такая пайка уменьшает вероятность отслаивания фольги и других повреждений, кроме того отверстия можно расширить и использовать для крепления проводов (можно либо просто просунуть припаиваемый провод в отверстие, либо закрепить провод нитками).

Очень заманчиво начать пайку прямо сейчас, но сначала лучше еще раз проверьте разводку - проще исправить ошибку на плане, чем перепаивать уже собранную схему.

[Программное обеспечение для разводки stripboard (Veroboard Stripboard Software)]

Все описанные далее программы можно найти в Интернет или скачать по ссылке [1].

StripBoard Designer – программа позволяет делать разводку схем для монтажа на stripboard. StripBoard Designer упрощает определение мест для разрезания дорожек, вставляет перемычки и размещает компоненты. Вы можете либо использовать готовые компоненты из библиотеки, либо нарисовать свои собственные.

VeroDes – простая в использовании программа для разработки разводки схем на veroboard (stripboard). Вместе с программой VeroDes Вы сможете очень просто создавать дизайн готовых конструкций. Размеры платы допускаются до 70 отверстий на 70 дорожках. Можно просматривать обе стороны дизайна платы со связями (перемычками) и местами разрыва соединений (breaks). Выводы компонентов промаркированы на обоих видах платы (со стороны деталей и со стороны полосок фольги). Можно распечатать разводку несколькими способами. Можно создавать собственные компоненты размером до 25 на 25 ножек.

LochMaster – еще одно средство разработки проектов для плат stripboard. Среди возможностей программы автогенерация списков компонентов, тесты соединений, редактируемая библиотека с большим количеством символов и компонентов. LochMaster отображает вид разрабатываемой платы с обеих сторон, и позволяет редактировать дизайн с обеих сторон. Все необходимые функции - установка связей, перемычек, разрезание фольги, пайка, размещение компонентов и проч. - реализованы очень реалистично.

VeeCAD Stripboard Editor – как и профессиональная программа разработки печатных плат (PCB), программа VeeCAD генерирует из схемы список цепей (netlist) и помогает Вам создать разводку платы, но только для stripboard (veroboard). Предоставляется стандартный набор инструментов: импорт списка цепей (netlist import), определение посадочного места компонента (component footprint definition), позиционирование компонента на плате, разводка цепей и проверка цепей на соответствие схеме.

Stripboard Magic – еще одна программа для разработки дизайна плат на основе stripboard. Интерфейс очень примитивный и несколько странный.

В статье использовались материалы сайта printedcircuitsboards.com и electronicsclub.info [2, 3]. Отличные примеры конструкций на stripboard см. по ссылке [5].

[Ссылки]

1. 120729stripboard-veroboard-design.zip - Stripboard Planning Sheet (шаблоны для создания разводки stribpoard) и программное обеспечение для разводки stribpoard.
2. veroduino: самодельный дешевый Arduino (собран из доступных деталей на stribpoard).
3. PCB Software site:printedcircuitsboards.com. 
4. stripboard site:electronicsclub.info.
5. Paul In The Lab stripboard site:paulinthelab.com.