Стрелочные LED-часы для обучения пайке SMD компонентов
Последний год в нашем хакспейсе параллельно развиваются несколько проектов, которые время от времени порождают на этот свет новые железки, прежде всего, образовательного характера.
В этой статье я расскажу об одной такой интересной штуковине, которую мы сделали некоторое время назад. Это набор для обучения SMD пайке — LED часы. Под катом подробное описание набора, причины появления, и видеоурок по SMD пайке!
Вообще, идеи для своих железок мы берем из учебного процесса, который постоянно бурлит вокруг нас. Это могут быть хотелки наших дружественных преподавателей кружков, или самих школьников, их родителей. Среди пожеланий большую часть занимают разные датчики, модули питания, контроллеры. Другую часть — учебные стенды для оттачивания навыков сборки схем, пайки, и программирования.
Научить школьников, студентов да и их наставников поверхностному монтажу — одно из таких всеобщих пожеланий. И чтобы её реализовать не требуется много фантазии. Развитие любого навыка заключается в повторении однообразных действий. Пока рука не начнет тыкать паяльник точно в нужное место под нужным углом и с нужной силой. Пока не начнешь видеть красоту в каждой точке своей пайки.
Для тренировки навыка нужен подходящий стенд. Можно купить у Китайцев плату с кучей посадочных мест для SMD компонентов, без какой либо функции. Можно найти и более интересные наборы, но порой слишком сложные для первого боя (тот же POV глобус).
Мы решили сделать такой стенд в виде стрелочных наручных часов с кучей SMD компонентов, записать для всего этого видеоурок и учить своих ребят технологиям хотя бы не прошлого.
Для тех, кто еще не с нами: что такое SMD?
В переводе с английского, SMD — это surface mounted device, то есть «устройство, монтируемое на поверхность». В отличие от технологий, предшествующих очередному этапу миниатюризации, SMD элементы занимают гораздо меньше места. SMD позволяет сделать устройство очень компактным. Достаточно посмотреть на материнскую плату любого смартфона, чтобы понять о чем идет речь.
SMD бывают разных размеров. Элементы прямоугольной формы такие как светодиоды или резисторы измеряются по длинам сторон. Например, на Ардуино установлены светодиоды 0805. В переводе с дюймовой системы в метрическую это соответствует размеру 2×1,25 мм. А большинство керамических конденсаторов на той же плате имеют размер 0603 = 1,6×0,8 мм.
У обычных диодов размеры другие. Например, размер диода SOD-123 соответствует 3,68×1,17×1,60 мм. А вот пример трёхногого транзистора: SOT-323 = 2×1,25×0,95 мм. В общем, существует большое разнообразие типов и размеров корпусов SMD.
Набор LED-часы
Как уже стало понятно, набор содержит SMD разных размеров и печатную плату, на которую всё это нужно припаять. На плате уже имеется микроконтроллер и кварцевый резонатор, которые мы не рискнули давать отдельно (по крайней мере в этой версии).
Нижняя стороны платы очень похожа на позитронный мозг:
Верх:
Сердце часов — микроконтроллер MSP430G2553. Выбор может показаться экзотическим. Однако, часы не позиционируются как стенд для обучения программированию. Мы применили то, что было в данных обстоятельствах оптимальным.
Чтобы часы заработали, потребуется смонтировать на плате 61 светодиод, немного резисторов и керамических конденсаторов. Тренировка идет шаг за шагом, с постепенным усложнением. Сначала нужно будет припаять 12 самых крупных светодиодов 1206, затем ещё 49, но уже меньшего размера — 0805. В конце останется припаять совсем чуть-чуть самых мелких резисторов и конденсаторов 0603.
Собрав всё воедино, получатся работающие наручные светодиодные часы с виртуальной стрелкой!
В состав набора входит:
- печатная плата с предустановленным и уже запрограммированным микроконтроллером;
- светодиоды размера 1206 и 0805;
- резисторы размера 0603;
- конденсаторы размера 0603;
- крепление элемента питания;
- элемент питания CR2032.
Теперь что касается инструмента. Вообще, большинство школьников вынуждены паять папиными или скорее всего уже дедушкиными паяльниками на 60–80 Вт с толстенным жалом. Умеючи, можно и таким аппаратом паять SMD, но это является форменным насилием.
Для перехода с SMD монтажу рекомендуется добыть паяльную станцию с тонким жалом. Можно самую простую китайскую, или вот такой DIY образец (нашего хорошего соратника):
Ещё понадобится пинцет с тонкими и ровными губцами. Пинцеты вообще заслуживают отдельного поста. Некоторые нерадивые люди постоянно норовят что-нибудь поковырять острым пинцетом, от чего его губцы гнутся и тупятся. Настоятельно рекомендую пинцет для SMD держать в хорошо охраняемом месте!
Следующая необходимость — припой и флюс. Формально, можно использовать припой с флюсом и не применять ничего сверх. Но на практике, особенно новичку, лучше воспользоваться хорошим жидким или гелевым флюсом. AmTech — идеально, но сойдет и ЛТИ-120 с кисточкой. Припой же можно самый обычный, но тонкий: 0,5 — 0,8 мм с флюсом.
Видеоурок по монтажу SMD
Вместо кучи текста, наш лучший из лучших в манипуляциях с микрообъектами (Степан Глушков) снял видеоурок по основами пайки SMD на примере этих самых LED-часов.
Демонстрация работы
Наконец, вот что получится, если хватит терпения.
Исходные коды программы и Geber-файлы платы можно скачать на сайте RobotClass.
В нашей несекретной лаборатории RobotClass готовятся и другие интересные наборы, в том числе и по тренировке навыков пайки. Будем рады выслушать критику!
