Монтажная плата и настоящая электроника ручной работы для начинающих

Чайный гриб — это не только

чай с сахаром, но и полсотни различных симбиотических бактерий и дрожжей (SCOBY), представляющие собой кулинарную ферментационную культуру (закваску). В своей наиболее распространённой форме, SCOBY является желеобразной биоплёнкой на основе целлюлозы или так называемым микробным матом (дальше для краткости будем называть просто «матом»), плавающий у поверхности жидкости в сосуде. Пелликулы SCOBY могут служить для продолжения процесса ферментации в другом сосуде и воспроизведения нового продукта.

Биоплёнку чайного гриба, после того, как она будет высушена и обработана, можно использовать в промышленности в качестве альтернативы коже животных. Также, в ходе экспериментов маты чайного гриба продемонстрировали динамическую электрическую активность, что позволяет на их основе создание электронных печатных плат. Возможности и электрические свойства чайного гриба, а также их лёгкость, дешевизна и гибкость, по сравнению с классическими электронными схемами, открывают путь для их использования в самых разных областях.

В социальных сетях стали популярны несуществующие песни, созданные при помощи нейросетей. В апреле этого года пользователь ghostwriter977 загрузил на Spotify трек Heart on My Sleeve, который набрал более миллиона прослушиваний. Звучание песни было похоже на исполнение The Weeknd и Дрейка, но на самом деле её создала нейросеть. Эта история разошлась по миру, но позже трек был удалён по требованию правообладателя Universal.

Тем не менее, в социальных сетях продолжают появляться другие каверы: голосом Фредди Меркьюри была исполнена песня Imagine Dragons, а Канье Уэст «спел» Just The Two of Us. Тренд распространился и на рунет: песни стали перепевать голосами Доры и Элджея. А ИИ-каверы от нейро-Моргенштерна произвели фурор в TikTok.

Если вы тоже хотите создать свой собственный ИИ-кавер, то мы подскажем как это сделать. За полчаса или за 5 минут вы можете создать свою собственную песню, которая будет звучать как исполнение ваших любимых артистов, благодаря нейросети.

В марте 2023 года китайские разработчики выложили на GitHub нейросеть SoftVC VITS Singing Voice Conversion, известную онлайн как so-vits-svc. Эта нейросеть может имитировать певцов и создавать новые песни с их голосами. Алгоритм был разработан энтузиастами и доступен для всех, но чтобы запустить его локально, нужны знания программирования и мощный компьютер.

Чтобы не тратить время на программирование и не заниматься обучением модели, можно воспользоваться нейросетью на Google Collab. За полчаса вы можете создать полностью готовый ИИ-кавер. Процесс генерации песни с голосом исполнителя, чью модель выложили в открытый доступ, не требует специальных знаний.

Как создать трек в нейросети so-vits-svc с помощью Google Collab

Учтите, что музыка защищена авторским правом, поэтому коммерческое использование может привести к удалению вашего сгенерированного трека с платформ. Выбирайте песни, доступные по лицензии Creative Commons.

Шаг 3. Конвертируйте файл с а капеллой из формата mp3 в wav. Это можно сделать с помощью бесплатной программы Audacity или онлайн-конвертера cloudconvert.

Шаг 4. Перейдите по ссылке на so-vits-svc, веб-интерфейс нейросети, запускаемый на Google Collab. Этот сервис позволяет бесплатно запускать код на вычислительных мощностях других пользователей, но при этом есть ограничения: каждый раз нужно ждать загрузки библиотек и моделей.

Вы также можете использовать другие интерфейсы, но мы не можем гарантировать, что они будут работать так же хорошо. Эта инструкция написана для so-vits-svc, поэтому в других веб-интерфейсах порядок действий может отличаться.

Шаг 5. Для того чтобы записать песню с использованием нейросети, необходимо выполнить ряд предварительных действий. Войдите в свой аккаунт Google или создайте новый, так как для работы с Google Collab требуется авторизация.

Шаг 6. Последовательно запустите следующие ячейки: Check GPU, Setup 1, Setup 2, Download ContentVec, и Setup HF Downloads. Нажмите на кнопку «Play» рядом с каждым заголовком для запуска кода. Когда загрузка завершится, появится зеленая галочка около названия ячейки. Следующую ячейку нужно запускать только после полной загрузки предыдущей — если пропустить одну из строк, программа не сработает.

Наибольшее время занимает загрузка Setup 1, которая может занять до 10 минут. Остальные ячейки загружаются за несколько секунд. Загружать код для каждого трека не нужно — достаточно сделать это один раз. Обратите внимание, что через 2 часа код автоматически сбросится, и все действия придется повторить.

Шаг 7. Выберите голос, который будет использоваться для создания песни. Для этого найдите поле model_url под заголовком Other Downloads (.zip) Step o.1 и добавьте в него ссылку на папку с моделью голоса. Вы можете выбрать голос из списка доступных в этой же ячейке, например, Канье Вест, Кендрик Ламар или Дрейк. Также можно использовать библиотеку голосов на huggingface и скопировать ссылку на нужную папку оттуда. Доступны голоса российских исполнителей, таких как Oxxxymiron или Моргенштерн. Обратите внимание, что Мирон Федоров, выступающий под именем Oxxxymiron, и Алишер Моргенштерн внесены Минюстом в реестр иноагентов. Нейросеть поддерживает ссылки на любые заархивированные папки с Google Drive, MEGA, huggingface и других ресурсов. Вы можете использовать любую модель, которую найдете в интернете.

Шаг 8. Запустите еще одну ячейку с кодом — Extract.zip Downloads — Step o.2. Дождитесь завершения загрузки.

Шаг 9. Нажмите на иконку папки и перетащите в нее аудиофайл с а капеллой в формате wav, который вы подготовили на третьем шаге. Загрузка файла может занять несколько минут — длительность зависит от длины файла. Когда загрузка завершится, запустите код.

Шаг 11. После того, как вы получили готовый трек, откройте любой аудиоредактор, например, бесплатную программу Audacity или онлайн-сервис veed.io. Совместите минус со сгенерированной а капеллой. При этом могут пригодиться навыки мастеринга и сведения музыки, если они у вас есть.

Простой способ без использования Google Collab

Этот метод гораздо проще, чем использование Google Collab, однако есть определенные ограничения. На сайте musicfy доступны только готовые пресеты голосов, поэтому добавить свой голос туда не получится.

Чтобы создать трек на сайте musicfy, выполните следующие шаги:

Шаг 3. Перейдите на сайт musicfy. Войдите через свой Google-аккаунт и нажмите кнопку «Create a song». Загрузите в поле mp3-файл с капеллой или запишите свой голос.

Если файл не загружается, прокрутите страницу вниз, возможно появится сообщение об ошибке «Audio file is corrupted, please try uploading another file». Попробуйте загрузить файл еще раз.

Шаг 4. Выберите один из готовых голосов. На сайте доступны вокалы множества исполнителей, например, Арианы Гранде, Дрейка, Граймса, Канье Уэста, Трэвиса Скотта и других. Также можно выбрать персонажей мультфильмов, таких как Губка Боб Квадратные Штаны или Питер Гриффин. Все эти голоса могут использоваться для записи русскоязычного текста.

Шаг 6. Совместите минус и сгенерированную капеллу в любом аудиоредакторе, например, бесплатной программе Audacity или онлайн-сервисе veed.io. Сохраните получившийся трек и наслаждайтесь своим творением!

Как выбрать способ генерации трека?

Один из вариантов — использование нейросети в Google Collab, которая позволяет создавать треки сотней голосов пользователей. Однако, этот метод затратен по времени и может выдавать ошибки, при этом не предоставляя ясной информации о причинах возникновения проблем. Чтобы их решить, иногда нужно искать помощь на форумах или видео-ресурсах, что может занять много времени.

В отличие от этого, Musicfy позволяет легко генерировать треки без запуска кода и вероятности ошибок, а также без необходимости конвертирования аудиофайлов. Однако, на сайте доступен только ограниченный выбор голосов.

И еще парочка AI каверов, в качестве бонусного трека

Добрый день.
На работе попалась плата блока питания построенная на микросхеме TEA1751, в сети варианты встречались, но так как руки со временем начинают «забывать», как рисовать, решил сделать схему на данный БП. Параметры трансформатора Т1 и дросселя PCF L202 я не снимал, намоточные данные провода и размеры каркаса, так как они разбираются крайне тяжело, хорошо сделаны.
БП был неисправен, а ремонтировать его не было смысла. Неисправны были, предохранитель F1, Q202 и его обвязка.
Шелкограф

Контроль наличия пламени, Ионизация, на реле. Immergas SKG EN298

Добрый день.
Вытянул я Контроль наличия пламени с блок розжига Immergas SKG EN298. 

Данная схема меня заинтересовала, потому что в роли коммутации сигнала используется реле. 
У данной схемы имеется два недостатка, а именно: первый, это то что используется реле на 48V, а они не дешевые и второй, это то что при включении в сеть или отключения из сети, иногда, на 0,5 сек. включается реле. А в остальном только положительные характеристики.

Схема питается от 220В АС. В качестве контроля

Контроль пламени на ФР-1-3 и Ионизация

Добрый день.
Путешествуя по просторам сети, случайно наткнулся на сканы документации ЗЗУ (Запально-защитное устройство), от котла ДКВР.
Автором даже была приведена схема Контроль наличия пламени на Фотодатчике ФР1-3 или Ионизации (погруженного электрода ).  Меня она очень заинтересовала, так как построена на транзисторах. Схему я решил перевести на современные детали, при все любви к советским деталям их уже не производят и с каждым годом их все меньше становится. Так-же схему перевел на пит

Добрый день.
Понадобилась мне схема для Автоматической откачки воды из приямка, так как Весной и Осенью очень часто заливает и следить за уровнем постоянно быстро надоедало.
Прошустрил сеть в поисках решения и наткнулся на один замечательный проект, полностью удовлетворяющий мои хотелки.
Схема содержит минимум деталей, все собиралась навесным монтажом,  печатная плата просто не нужна. Устройство в наладке не нуждается (кроме расположения высоты погружения в воду электродов ), запускается с

Блок питания от Vitek VT-4215 BW

Добрый день.
Понадобилась мне в моей мультиварке  Vitek VT-4215 BW заменить батарейку на часы. Разобрал я ее, в надежде, что батарейка будет на плате БП, но производитель оказался хитрее и расположил ее в верхней крышке. К сожалению я так и не смог туда добраться, не хотелось нарушать герметичность ради часов.
Подумав, раз разобрав уже ее, решил срисовать схему на БП. Довольна интересный оказался, на часть комплектующих я не смог найти документации, поэтому было в двойне интересно.
Схема н

QUADRO COMANDO ZC5

Добрый день.
Понадобились мне детали для одного проекта и попалась под руки плата QUADRO COMANDO ZC5 (Система автоматического открывания ворот/шлагбаума ). Плату распаял на детальки и решил на нее сделать схему, очень заинтересовала меня схема включения реле. Для тех кто заволновался, почему не восстановили, плата пролежала в пыли не один год, а детали нужны были сейчас, взамен схема будет, плюсом она уже не много раздербанена была. Еще и коты ее к лапам «прибрали».

Фото модуля

Идентификатор стабилитронов – приставка к мультиметру.

Добрый день.
При создании схем, на плате очень часто встречаются MELF диоды и  определить где диод или стабилитрон мультиметром не возможно, маркировки ведь на них нет, кроме цветного кольца.
В начале обходился простейшим способ определения, БП на 24В, Мультимет и пробник. Все было замечательно, но потом начали попадаться стабилитроны на более высокое напряжение, до 100В, чтобы их проверить моего БП (24В) не хватало. 
Начал шустрить сеть в поисках подходящего варианта и нашел одну замечате

СГБ-1-5Б на ОУ

Добрый день.
Нашел у себя запыленный прибор СГБ-1-5Б (Сигнализатор газовый бытовой). Примечательно было то, что он построен на ОУ (LM324N) и при этом еще имеет управление клапаном и звуковую сигнализацию. Мне все время попадались на микроконтроллере, а тут такой вариант. Видимо это, один из первых вариантов.
Решил на него создать схему, было любопытно, как там все было реализовано. В сети имеется небольшая схема, нарисованная от руки, младшая версия, только со звуковым предупреждением.

Блок питания ОВЕН ПР110

Добрый вечер.
Попался ко мне в руки Блок питания от программируемого реле ОВЕН 110 или 114, точную информацию мне не дали.
Принесли мне его, только плату БП, после неудачного ремонта и попросили сделать на него схему, так как он проработал буквально пару недель и шваркнул. Отказать я не смог, так как вместе с платой принесли и пару бонусов.
Создание схемы из себя ничего сложного не представляла, Фото, Скан и Распайка.
Плата сделана качественна, двухсторонний, припой хороший, свинцовосоде

Добрый вечер.
При подготовке оборудования к зиме, был снят, на ревизию, Блок розжига и контроль пламени Immergas SKG EN298.
Было принято решение создать на него схему, в сети на данный блок информации вообще не смог найти.
Производитель не поскупился нанести шелкографию на плату, поэтому включен поиск в PDF. Плата на гетинаксе, поэтому без надобности паяльником не лазте.

Кому будет интересно, с данной схемы можно вытянуть Контроль пламени, Ионизации, на реле. У меня на данный момент д

Блок регулировки разрежения на прессостатах

Добрый день.
Понадобилось мне сделать автоматическую (ручная тоже должна быть опция) регулировку разрежения котлом Е1/9. 
Несколько лет назад, как всегда зимой, вышел из строя на котле блок регулировки разрежением. Подвели к котлу и поставили перед фактом, чтобы через час он был в работе, а на улице -10. Снял с котлов, настенных двух, прессостаты и сварганил игрушку, так появилась первая версия  данного устройства, она и по сей день исправно работает.
 

 Все было хорошо, жил не тужи

Brahma CM32 Блок розжига и контроль пламени

Добрый день.
Нашел у себя парочку Приборов контроля пламени и автоматического розжига газомазутных горелок малых котлов Ф24.2.
Но как водится документации на них нет, а восстановить хоть один нужно. Начал искать в сети информацию по ним, но к сожалению нашел только парочку фоток с их продажей и все. Информации по данной автоматике вообще нет. Пробежав по форумам, с просьбой поделится хоть какой-либо имеющейся документацией, с таким «антиквариатом»  не кто не сталкивался. 
Ну думаю, приплыл

Блок контроля пламени ЛУЧ-1АМ

Добрый день.
Вытянул схему Контроль пламени (Ионизация) от автоматике Sit 0.580.107.  Схема зарекомендовала себя просто идеально. Схема Фазазависимая, предназначена только для подключения оптопар.
При тестировании, я оптопару заменил на светодиод 1206 красного свечения, чтобы была визуализация работы схемы. Схема, как и сама трассировка платы полностью оригинал.
Когда пламени нет, светодиод горит, как только появилось пламя- светодиод тухнет. На искрообразование схема не реагирует, во врем

Sit BIC Автоматика 0. 580. 107

Добрый день.
Нашел у себя плату Sit BIC Автоматика 0,580,107 данная плата устанавливается в двухконтурных котлах от разных производителей Baxi, Westen, Termona.
Можно настроить автоматику, как на Атмо или Турбо. Автоматика Фазазависимая. Трансформатор зажигания Sit 0.504.014 NAC, выносной, как и блок с предохранителями.

Фото платы:
 

Схема в *jpg 1000 Dpi, DipTrace, Pdf с возможностью поиска. Плата в Lay6, список деталей в Excel 2010. Так-же добавлены сканы нижнего слоя платы в

Контроль наличия пламени (Ионизация) Gazlux

Добрый день.
Нашел еще один вариант Контроль наличия пламени (Ионизация) Gazlux Standard B-24.  Схему (обновил сылку)нашел на просторах сети. Решил собрать ее навесным монтажом и проверить ее работу. Схема себя отлично зарекомендовала, пламя определяют мгновенно, стабильно его держит. На поджиг схема не реагирует, при замыкании электрода на корпус, схема отрабатывает как положено. За два часа тестирование отработала, как швейцарские часы. 
Схема рассчитана только на подключения оптопар.  Дан

Sit 537 ABC

Добрый день.
Нашел у себя Блок розжига Sit 537 ABC для автоматики LC06.10. 
На данный блок в сети существует три варианты схемы, больше мне на глаза не попадались, возможно есть и еще.  Решил и я создать еще один вариант, для себя, так как мой модуль чутка отличается от вариантов, представленных в сети, а ремонтировать его все равно придется мне.
Компонентов не так много, проблема заключалась только в отсутствии маркировки SMD конденсаторов и MELF диодов. С конденсаторами я разобрался быст

Барьер искрозащиты БИ-02-01

Добрый день.
Понадобилось мне защитить линии, на большую протяженность, от случайного высокого напряжения. Начал искать варианты и тут на глаза попался Барьер искрозащиты БИ-02-01, подключенный к Универсалу. Думаю, дай вскрою и посмотрю какую защиту использовали в данном барьере, схему можно было посмотреть и в оригинальной документации на данный прибор, как не странно она там была. правда без номиналов и мне было любопытно, а соответствует она действительности с устройством. Как оказалась пол

Схема имитации пламени на светодиоде

Добрый день.
Представляю Вашему вниманию еще один вариант, Схемы имитации пламени на светодиоде, я использовал матовый светодиод красного свечения 5 мм.
У меня давно витала идея проверить данное схемное решение, но я решился только когда рисовал схему на автоматику LC06.10, там как раз светодиоды стояли последовательно реле, их включения. Тогда я понял, что моя идея вполне реализуема.
Во время тестирования со светодиодом ничего не произошло, не нагрелся, не треснул, не почернел.
Преимуще

SIT BIC Automatik 0. 580. 228

Добрый день.
Попалась ко мне в руки плата SIT BIC Automatik 0.580.228 (или второе название SIT LA PRECISA 7530171_01). Плата довольно компактная, и маленькая. БП импульсный, трансформатор всего с двумя обмотками, первичка и вторичка, есть «обратная связь» за напряжением БП, есть даже контроль на наличие низкого напряжения выполненного на OPT1. Данную опцию часто встречаю  в импульсных БП, в трансформаторных вариантов пока не видел, или это тенденция современных плат.
Все разъемы и переходные

Имитация наличия пламени

Добрый вечер.
Просматривая ролики на YouTube по ремонту плат от газовых котлов, наткнулся на интересный вариант устройства Имитации наличия пламени. При ремонте плат, замечательная и не заменимая вещь, как оказалась. Плату ведь удобней тестировать на столе, не поставишь ведь газовую печку рядом. , а тут еще можно узнать до какого предела, сопротивления, может работать Ионизация.
При попытки выклячить схему, этого чудного устройства, не увенчалась успехом, автор просто не отвечал в комментари

Добрый вечер.
Нашел у себя в загашнике парочку плат  HDIMS04-TH01, обе не рабочие по своему. Так как в сети на данные платы инфы практически ноль, решил сделать на нее схему и заодно вторую плату поднять, запчасти уже есть, с первой . 
Плата двухсторонняя на без свинцовой пайке, пришлось  свои стратегические запасы легкоплавкого припоя использовать, для разбавления. По поводу самой пайке на плате, две платы одна 12 года, вторая 15 года выпуска, с 12 года плата пайка была полностью разрушена

Автоматика управления LC06. 10 Bertelli & Partners

Добрый вечер.
Попалась ко мне в руки Автоматика управления LC06.10 Bertelli & Partners в *нерабочем* состоянии. По забирал необходимые мне детальки и подумал, чему добру пропадать зря и решил создать схемку на данную плату, так как ни каких микроконтроллеров на ней нет и мне было любопытно, как там было реализованы схемные решения.
Плата была очень качественной, хоть и на гетинаксе. Припой был свинцовосодержащий и все распаивалось на ура, чутка перегрел контакт и дорожка отслоилась, к со

Вектор ВКД-3Р Реле давления с защитой по сухому ходу

Добрый день.
Попалась ко мне в руки устройство Вектор ВКД-3Р, мне было любопытно, как там реализовали систему защиты от сухого хода. Данная схема построена на микроконтроллере HS173ND8-J, документацию на данную микросхему я не смог найти, но то что это микроконтроллер, это точно. Свидетельствует этому способ обвязки портов. На  мониторе говориться, что эта микросхема похожа на Pic16F629/675, даже привели проект в протеусе, но открыть его я не смог. Может это перемаркировка, чтобы никто не дога

Все мы являемся потребителями электронных приборов: телефонов, планшетов, телевизоров и т.п. Но лишь один из тысячи примерно представляет себе, как это всё устроено «изнутри», а уж создать электронную конструкцию «с нуля» своими руками способны поистине лишь избранные. Предлагаем и вам вступить в клуб избранных. Прочтите этот материал, и, если он вас заинтересует, попробуйте свои силы в освоении рукотворной электроники!

В статье рассказывается о некоторых этапах ручного производства электроники, а особенно подробно о первом этапе: изготовлении печатной платы. Подробные фотоиллюстрации процесса помогут разобраться в деталях. А «на десерт» для закрепления теоретического материала мы соберём простое электронное устройство – простейшее электронное пианино на интегральном таймере NE555.

Тот из вас, кто найдёт в себе силы прочесть статью до конца, может гордо заявить о себе «я что-то понимаю в производстве электроники», а уж тот, кто совершит подвиг и осилит сборку предлагаемой конструкции, вполне достоин присвоения звания «настоящий электронщик-профи» (ну, почти :).

Данный мастер-класс базируется на наборе Мастер Кит NN201, в который входят детали и материалы,  необходимые для изготовления печатной платы и электронного пианино. Конечно, при желании все материалы и инструменты можно приобрести самостоятельно, только придётся потратить время и побегать, а надо ли вам это?

Необходимый теоретический минимум

Любая электронная конструкция содержит десятки, а то и сотни и тысячи компонентов: резисторы, конденсаторы, диоды, микросхемы и т.п. Все эти компоненты должны определённым образом электрически и механически соединяться между собой.

Самые простые схемы можно паять «на коленке» навесным монтажом, но такая конструкция получается некрасивой, запутанной, имеет сомнительную механическую жёсткость. Поэтому в любой серьёзной электронной конструкции должно быть что-то вроде шасси, на котором и монтируются все детали. В разные годы шасси изготавливались и из металла, из картона или фанеры, но в последние 20-30 лет технологическим стандартом шасси является печатная плата.

Печатная плата – это лист диэлектрического материала, на поверхности которого в определённой конфигурации нанесены полосы проводящего материала (обычно фольги).   В качестве основы чаще всего применяют стеклотекстолит: он не горюч, обладает высокими диэлектрическими свойствами, недорог. В стеклотекстолите сверлят отверстия, в которые пропускают выводы деталей. С обратной стороны платы выводы припаивают к медным токопроводящим проводникам, которые определённым образом сконфигурированы. Благодаря пайке осуществляется механическая фиксация компонентов к плате, а благодаря медным токопроводящим дорожкам выводы деталей электрически соединяются между собой.

Конечно, медные дорожки-проводники можно в необходимых местах приклеить к плате стеклотекстолита. Но технологически проще сделать наоборот: взять лист текстолита с уже приклеенным сплошным слоем фольги и удалить фольгу с ненужных мест.

Удалить фольгу с ненужных участков можно механическим способом: сделав острым ножом прорези в необходимых участках. Однако этот способ трудоёмкий, травмоопасный, и подходит в первую очередь для самых несложных схем.

Фольгу можно удалить и химическим способом: достаточно погрузить плату в раствор, разъедающий медь (чаше всего применяется раствор хлорного железа). Только предварительно нужно защитить от воздействия растворителя те участки меди (будущие токоведущие проводники), которые необходимо сохранить. В качестве такого защитного средства иногда применяют лак, но удобнее рисовать дорожки специальным маркером.  Также в практике электронщиков широкое распространение получила так называемая лазерно-утюжная технология (ЛУТ). При этом методе рисунок будущих токоведущих проводников печатается на лазерном принтере на специальной бумаге. Затем бумагу прикладывают к заготовке стеклотекстолита и проглаживают этот «бутерброд» утюгом: в результате частицы тонера остаются на заготовке и в последующем не будут протравлены растворителем.

Процесс удаления фольги называется травлением. Травление продолжается в зависимости от концентрации и температуры раствора от нескольких минут до часа. После окончания процесса плату промывают водой и удаляют защитный состав, под которым должны остаться медные проводники.

В производственных условиях поверх токоведущих дорожек наносится также так называемая паяльная маска – слой защитного материала. Этот слой защищает токоведущие дорожки от случайных замыканий и повреждений. Только контактные площадки остаются свободными от маски, что позволяет  легко производить их пайку.

Ещё один техпроцесс – шелкография – подразумевает нанесение на «лицевую» сторону платы специальной краской обозначений и надписей. Это упрощает жизнь монтажникам платы и специалистам по её ремонту.

Но в домашних условиях осуществить процессы нанесения паяльной маски и шелкографии сложно, поэтому мы этого делать не будем.

Всё, печатная плата готова. После этого на плату монтируются все компоненты, а потом припаиваются. Затем получившаяся конструкция настраивается и тестируется. На современных фабриках большинство этих процессов выполняют промышленные роботы, но мы – люди, поэтому всё будем делать своими руками.

Гораздо интереснее делать не просто скучную печатную плату, а плату, на основе которой можно собрать практически полезное устройство. Мы будем делать простейший электромузыкальный инструмент – игрушечное пианино с 8 клавишами.

Материалы и компоненты, которые нам потребуются:

— заготовка фольгированного стеклотекстолита размерами не менее 10х15 см;

— маркер (лучше лаковый) или лак для ногтей для защиты токоведущих дорожек (маркер можно найти в магазинах канцтоварах, а лак позаимствовать у мамы/подруги/жены);

— хлорное железо – порошка весом 100 грамм хватит за глаза;

— дрель и сверла диаметром 0.8, 1.0 и 1.2 мм;

— неметаллическая ванночка (глубокая миска) – в неё должна поместиться наша заготовка. Лучше найти какую-нибудь старую ненужную ёмкость, потому что после наших экспериментов её наверняка придётся выбросить или продолжать использовать для травления;

— резиновые перчатки для защиты наших рук от раствора.

Отметим, что в набор Мастер Кит NN201 входит заготовка с уже просверленными отверстиями, специальный фломастер и красивая красная баночка с хлорным железом весом 100г. Набор поставляется в пластиковом блистере, который служит отличной ванночкой для травления!

Для пайки потребуются:

— паяльник, бокорезы, припой, флюс;

— радиодетали, список которых приводится ниже.

Всё необходимое можно отыскать в магазинах радиотоваров или хозтоваров.

Схема-шаблон расположения токоведущих проводников печатной платы (вид со стороны фольги):

Подготовка печатной платы к травлению

Зачищаем плату со стороны слоя меди мелкозернистой наждачной бумагой (в крайнем случае, подойдёт грубый чернильный ластик) и обезжириваем спиртом или бензином;

Прикладываем шаблон к печатной плате и сверлим в необходимых точках отверстия;

Наносим маркером рисунок проводников и площадок для пайки деталей, ориентируясь на монтажную схему и просверленные отверстия, стараясь не слишком сильно «заляпать» руками фольгу (поэтому желательно работать в нитяных перчатках). В случае ошибок маркер легко смывается спиртовыми растворами. Размеры контактных площадок под выводы деталей можно сделать побольше (там, где позволяет место).

Удобно наносить рисунки при помощи линейки, в два слоя. После нанесения рисунков надо дать плате просохнуть около 10 минут, затем осмотреть плату и исправить возможные ошибки: дорисовать там, где слой получился тонкий, и проскрести шилом или толстой иглой места ошибочного слияния дорожек или контактных площадок.

Приготовление раствора и меры предосторожности

Теперь следует приготовить раствор хлорного железа. Для этого 100 граммов хлорного железа надо размешать примерно в 200-250 граммах (один стакан) тёплой воды.  Не обязательно отмерять всё с точностью до грамма: процесс пойдёт и при несколько ином соотношении хлорного железа и воды,  надо только учесть, что от концентрации раствора и его температуры зависит время травления платы.

При приготовлении раствора надо соблюдать основные правила безопасности:

Теперь всё готово к процессу травления платы.

Лужение проводников платы (необязательный, но желательный процесс)

Проверяем, правильно ли получились дорожки.  Если ошибки все же есть, их можно исправить, перерезав ненужные дорожки острым ножом или напаяв вместо отсутствующих кусочки провода.

Теперь плата готова к установке и пайке компонентов.

Описание работы схемы

Рассмотрим схему нашей конструкции.

Схема электрическая принципиальная:

Монтажная схема (вид со стороны деталей):

Нам потребуются следующие детали, которые можно приобрести в магазине радиотоваров; все эти детали входят в состав набора NN201:

Монтаж и пайка платы

Включение и настройка

Подключаем к схеме динамическую головку и батарею типа «Крона». Если плата изготовлена верно, и пайка произведена безошибочно, то при нажатии на каждую из кнопок динамик должен воспроизводить звук. Теперь осталось настроить подстроечными резисторами VR1-VR8 тональность звучания каждой из восьми кнопок, ориентируясь на настоящее пианино или синтезатор (можно установить на телефон или планшет соответствующую программу) или собственный слух.

Настройку следует начинать с резистора VR8. Он соответствует самому высокому тону. Нажимаем кнопку SW8 и вращаем тонкой отверткой резистор VR8. Звук из динамика должен соответствовать какой-нибудь ноте второй октавы, например До. Следующая нота должна быть полутоном ниже – Си первой октавы. Нажимаем кнопку SW7 и вращаем резистор SW7, следующая нота – ниже на тон, и так далее с каждой кнопкой. После настройки всех восьми нот получится полная октава.

Теперь можно насладиться результатом работы и попробовать сыграть несколько простых мелодий!

Приложение: фотогалерея процесса травления платы

1. Зачищенная плата с отверстиями.

2. Плата с нанесенным фломастером рисунком проводников.

3. Плата в блистере с раствором хлорного железа сразу после погружения. Температура раствора около 45 градусов.

4. Начало процесса травления — первыми подтравливаются края платы и плата вокруг отверстий (примерно через 5 мин.).

5. Продолжение процесса — примерно через 10 мин. Не забываем покачивать блистер для ускорения травления.

6. Травление почти закончено, остались небольшие участки с тонким слоем фольги. Примерно через 15 мин.

7. Травление закончено. Примерно через 20 мин.

8. Отмытая плата до удаления следов фломастера

9. Следы фломастера удалены, проводники еще не луженые.

10. На проводники нанесен флюс, после чего они облужены.

11. Проводники облужены, флюс отмыт. Плата готова к установке и пайке компонентов.

12. Вид со стороны пайки после установки компонентов.

13. Устройство собрано.

❯ Новая электроника

В свете продолжающихся исследований сенсорных и вычислительных механизмов, встроенных в носимые устройства, учёные оценивают чайный гриб как материал с нелинейными и нетривиальными электрическими свойствами для встраивания в киберфизические носимые устройства. Для достижения цели они проверили, можно ли изготовить основные компоненты электрических цепей на высушенных матах чайного гриба.

Современные электрические схемы требуют надёжных электрических соединений между электронными компонентами и внешних источников сигналов для их построения. Печатные платы обычно изготавливаются с помощью шелкографии, паяльной маски, меди и подложки. Выбор материала имеет решающее значение для успешной работы печатных плат, особенно для теплового равновесия. Большинство подложек печатных плат попадают в одну из двух категорий: жёсткие или гибкие.

Дорожка токопроводящих полимеров на «чайном грибе»

Жёсткие материалы, например, керамика, обычно обеспечивают отличную теплопроводность, хорошие диэлектрические свойства, высокую рабочую температуру и низкий коэффициент расширения. Самый популярный жёсткий материал FR-4, армированный стекловолокном эпоксидный ламинат, недорогой и универсальный. Существенные диэлектрические потери (фактор рассеяния) FR-4 делает его непригодным для высокоскоростных цифровых или высокочастотных аналоговых схем. Печатные платы для носимых устройств часто должны быть механически гибкими, лёгкими, водонепроницаемыми и ударопрочными. Традиционно они на основе пластика, хотя им обычно не хватает устойчивости и экономической эффективности. Полимерные мягкие материалы обладают превосходной устойчивостью к растяжению, изгибу и многим циклам стирки. Кроме того, носимые устройства предназначены для тесного взаимодействия с их носителем, поэтому выгодна биосовместимость или, по крайней мере, стойкость к активной химической среде тела человека. Следовательно сочетание печатных плат на биологической основе и биоразлагаемых компонентов особенно выгодно для носимых устройств.

(а) Контейнер с живым матом чайного гриба на поверхности жидкой культуры. (б) высушенный мат.

Команда учёных использовала бактерии SCOBY, чтобы вырастить маты чайного гриба. После сушки, маты не рвались и не разрушались даже при погружении в воду на несколько суток, и выдерживали температуру в духовке до 200°C, хотя возгорались при контакте с огнём. Учёные распечатали схемы из проводящего полимера (PEDOT:PSS) на высушенных матах чайного гриба при помощи аэрозольного струйного принтера (Aerosol Jet Printing), а также успешно протестировали альтернативный метод 3D-печати схем из проводящей смеси полиэстера и меди. Они подсоединили к схемам небольшие светодиоды при помощи эпоксидного клея с серебром. Схемы сохраняли функциональность после того, как их многократно сгибали/разгибали и растягивали.

❯ Оно живое

Для приготовления чайного гриба надо смешать чай и сахар с культурой чайного гриба (SCOBY). Растворив сахар в нехлорированном кипятке, необходимо заварить несколько ложек чая по выбору. Как только чай остынет, нужно добавить закваску и перелить всё это в стерилизованный стакан или банку. Затем накрыть стакан или банку бумажным полотенцем или марлей для защиты от насекомых, оставить на две-три недели и вуаля! У вас есть собственный домашний чайный гриб. Новый «ребёнок» SCOBY будет плавать прямо на поверхности жидкости (технически известный в этой форме как пелликула).

Помимо популярности чайного кваса, которую делают из чайного гриба, биоплёнка SCOBY потенциально является полезным биоматериалом. Например, в 2016 году дизайнер из Айовы продемонстрировала экспериментальное исследование по изготовлению из высушенного SCOBY экологичного кожезаменителя для одежды, обуви и аксессуаров. В 2021 году исследователи из Массачусетского технологического института и Имперского колледжа Лондона создали новые виды прочных «живых материалов», которые можно использовать как биосенсоры для очистки воды или обнаружения повреждений упаковочных материалов. Эксперименты, проведённые в 2022 году исследователями из Технологического университета Монтаны (MTU) и Университета штата Аризона (ASU) доказали, что фильтры, выращенные из матов чайного гриба, лучше устраняют образование биоплёнок — серьёзную проблему при очистке воды — чем существующие коммерческие фильтры.

На сегодняшний день чайный гриб является потенциальным кандидатом для производства экологически чистого текстиля. Также, высушенные и живые маты чайного гриба планируют внедрять в умные носимые устройства, чтобы расширить функциональность одежды и гаджетов. Разрабатываются умные эко-носимые устройства, которые будут представлять собой конвергенцию «мёртвой» и «живой» биологической материи.

В научной работе 2021 года, говорится, что маты чайного гриба продемонстрировали динамическую электрическую активность. А в статье 2022 года, описывается разработка бактериальной реактивной перчатки, которая может служить биоэлектронным сенсорным устройством. Вдохновлённые этими результатами и потенциалом мата чайного гриба для носимой электроники, небольшая международная группа инженеров по материалам и компьютерам разработала новый метод печатания электронных схем на высушенных матах SCOBY.

Печатная плата

Печатная плата — пластина из диэлектрика, на поверхности и/или в объёме которой сформированы электропроводящие цепи электронной схемы. Печатная плата является основой любой современной радиолюбительской конструкции и предназначена для электрического и механического соединения различных электронных компонентов. Электронные компоненты на печатной плате соединяются своими выводами с элементами проводящего рисунка обычно пайкой. Цвет печатной платы может быть любой: зелёный (по умолчанию), синий, красный. чёрный, на другие характеристики платы он не влияет.

Печатная плата имеет две стороны. Условно их можно назвать лицевой стороной и стороной печатных проводников. В отличие от навесного монтажа, на печатной плате электропроводящий рисунок выполнен из фольги, целиком расположенной на твердой изолирующей основе. Печатная плата содержит монтажные отверстия и контактные площадки к которым и припаиваются выводы радиодеталей. Кроме того, в печатных платах имеются переходные отверстия для электрического соединения участков фольги, расположенных на разных слоях платы. С лицевой стороны наносится маркировка (вспомогательный рисунок и текст согласно конструкторской документации), чтобы можно было разобраться, куда и в какой полярности установить ту или иную деталь.

На картинках ниже показана одна и та же печатная плата с разных сторон.

В зависимости от количества слоёв с электропроводящим рисунком печатные платы подразделяют на:

По свойствам материала основы:

Печатные платы могут иметь свои особенности в связи с их назначением и требованиями к особым условиям эксплуатации (например, расширенный диапазон температур) или особенности применения (например, платы для приборов, работающих на высоких частотах).

Основой печатной платы служит диэлектрик, наиболее часто используются такие материалы, как стеклотекстолит, гетинакс.

Также основой печатных плат может служить металлическое основание, покрытое диэлектриком (например, анодированный алюминий), поверх диэлектрика наносится медная фольга дорожек. Такие печатные платы применяются в силовой электронике для эффективного теплоотвода от электронных компонентов. При этом металлическое основание платы крепится к радиатору.

Гибкие платы делают из полиимидных материалов, таких как каптон.

Токопроводящие дорожки обычно покрыты слоем изолирующего лака (так называемой «маской»), и только контактные площадки открыты от маски и готовы к пайке. Контактные площадки подавляющего большинства плат Мастер Кит серебристые и блестящие, так как покрыты слоем олова, что защищает их от преждевременного окисления при длительном хранении. Такие платы легко паяются с помощью самого обычного припоя с каналом канифоли, и вам не потребуется приобретать дополнительно канифоль или флюс.

Если же вам встретится плата, контактные площадки которой не покрыты защитным слоем олова, а медные (характерного жёлтого цвета), то для снятия окислов и качественной пайки бывает необходимо применять канифоль и флюс. В запущенных случаях помогает шлифовка контактных площадок тонкой наждачной бумагой («нулёвкой»).

Иногда на печатной плате размещены отверстия для её крепежа в корпусе. Если таких отверстий не предусмотрено, можно самостоятельно просверлить их обычным сверлом в свободном от компонентов месте. Разумеется, нужно убедиться, что новое отверстие не нарушит какой-нибудь печатный проводник или контактную площадку.

Если печатная плата чуть-чуть не влезает в планируемый для её размещения корпус, плату можно подточить с торцов напильником. Но следите за тем, чтобы напильник не нарушил токопроводящие дорожки платы.

Испортить печатную плату сложно, но, если постараться, всё-таки возможно. Во-первых, не следует чрезмерно сильно сгибать её — плата может сломаться! И не допускайте перегрева платы при пайке! Хотя токопроводящие дорожки и контактные площадки из фольги приклеены к основе платы очень качественным клеем, устойчивым к воздействию высоких температур, чрезмерно долгое непрерывное воздействие (более нескольких секунд) горячего жала паяльника на контактную площадку может привести к её отрыву от основы. Если это всё же произошло, можно приклеить оторвавшуюся дорожку. Если же дорожка не просто отклеилась, а оторвалась, для восстановления целостности электрической цепи можно применить отрезок провода.

Промывать печатную плату от остатков паяльных материалов можно с помощью спиртового раствора (спирта).

❯ Результаты

Продемонстрировано, что можно точно разрезать маты чайного гриба при помощи лазера, распечатать аэрозольной струей PEDOT:PSS схемы металлополимерного композита на матах, нарисовать токопроводящие дорожки и расположить функциональные элементы токопроводящими красками. Лазерная резка оказалась беспроблемной процедурой. Было обнаружено, что с оптимизированными настройками маты чайного гриба хорошо режутся с минимальными затратами.

Образцы напыления PEDOT:PSS и измерения электрических свойств (a) PEDOT:PSS на фиксированном расстоянии друг от друга с соединительными дорожками (b) сопло Aerosol Jet Printing (с) определённый зазор между дорожками (d) измерение электродами PEDOT:PSS (e) измерение электродами поверхности чайного гриба (f) гидратация PEDOT:PSS

Компания Aerosol Jet Printing напечатала органические электрические проводники с целью создания схем на матах чайного гриба, используемых в качестве потенциальных субстратов в носимой электронике. Аэрозольная струйная печать особенно подходит для печати на неровных поверхностях, гибких и/или поддающихся растяжению подложках из натуральных материалов (биополимеров), поскольку работает в бесконтактном режиме на фиксированном расстоянии от субстрата.

В отличие от живых матов чайного гриба, высушенные маты не проводят электрический ток. Эти маты также значительно легче, дешевле и более гибкие, чем керамика или пластик. Печатные платы из матов SCOBY в перспективе могут действовать как биосенсоры для беспроводной передачи и хранения данных в облаке. Потенциальные приложения с такими электронными схемами включают, например, носимые мониторы сердечного ритма. Дальнейшие исследования нацелены на разработку передовых функциональных электронных схем для обнаружения и распознавания механических, оптических и химических сигналов.