|
Nadat u uw schakeling op een breadboard hebt uitgewerkt en getest, komt het er op aan die schakeling om te zetten tot een keurige print en dito behuizing. Met een beetje aandacht maakt u van uw ontwerp een waar kunstwerkje, waar u trots op kunt zijn.z
|
Een keurig printontwerp
Horizontaal en verticaal ontwerpen
Als u een of ander goedkoop Chinees elektronisch prul openschroeft treft u daarin meestal een print aan, waarop de onderdelen op de in onderstaande figuur links voorgestelde manier zijn gesoldeerd. Het zal ongetwijfeld werken, maar zo'n eindresultaat is nu niet bepaald iets waar u trots op kunt zijn. Als u liefde voor uw hobby hebt, dan zorgt u er in ieder geval voor dat alle onderdelen in een mooi horizontaal en verticaal raster staan. Het kost wat meer gepuzzel bij het ontwerpen van de print maar een print zoals rechts voorgesteld prefereert u toch ook?
 |
| Het ontwerpen in een horizontaal en verticaal raster geeft uw print een professioneel uiterlijk. (© 2017 Jos Verstraten) |
Gepolariseerde onderdelen zijn componenten die een plus en een min aansluiting hebben, zoals dioden en elektrolytische condensatoren. U kunt deze onderdelen op de print opnemen zoals het uitkomt, maar u kunt ook de moeite doen de print zó te ontwerpen dat de positieve aansluitingen van alle elco's en de kathoden van alle dioden bijvoorbeeld gericht zijn naar de bovenzijde en de rechterzijde van de print. U kunt er ook voor zorgen dat alle IC's op dezelfde manier geplaatst worden, dus met de pennen 1 en 14 of 1 en 8 naar boven. In onderstaande figuur wordt toegelicht wat wij bedoelen. Op de linker print is geen rekening gehouden met deze richtlijnen, op de rechter wél.
 |
| Het uitrichten van gepolariseerde onderdelen op uw print. (© 2017 Jos Verstraten) |
Soms moet u zware onderdelen, zoals trafo's of grote elco's, op uw print opnemen. Vertrouw nooit ofte nimmer op soldeereilandjes als enige mechanische bevestiging voor dergelijke onderdelen. Als u het apparaat per ongeluk laat vallen is de kans groot dat de trafo of zware elco uit de soldeereilandjes wordt gerukt. Wij weten het wel: vroeger hadden printtrafo's minstens twee flenzen, waardoor de mogelijkheid aanwezig was de trafo met twee of vier M3 boutjes op de print vast te schroeven.
Moderne printtrafo's hebben dergelijke flenzen niet meer: dat kost immers iets meer materiaal en een ingewikkelder gietvorm voor de behuizing en in de keiharde wereldwijde concurrentie kunnen die paar extra centen het verschil tussen verkoop of stort uitmaken. Als u geen mogelijkheid ziet een printtrafo met minstens twee boutjes op de print te bevestigen, gebruik dan in ieder geval lijm onder het trafolichaam om het onderdeel mechanisch met de printplaat te verbinden. Zware elco's kunt u ofwel vastlijmen op de print, ofwel door middel van een tie-wrap op de print fixeren.
 |
| Het monteren van zware elco's op de print. (© 2017 Jos Verstraten) |
Als u schakelaars en draaipotentiometers rechtstreeks op de print opneemt zit u met het probleem hoe u deze onderdelen de noodzakelijke mechanische stabiliteit geeft. In onderstaande figuur hebben wij voorgesteld hoe u het niet en wél moet doen. Ontwerp zo groot mogelijke soldeereilandjes rond de drie pennen van de potentiometer en maak de drie kopersporen die de signalen aan- en afvoeren zo breed mogelijk. Vergeet niet dat de koperlaag op het basismateriaal is gelijmd en dat de hechting van het koper op het basismateriaal toeneemt als het contactoppervlak tussen print en koper groter is. De linker potentiometer zal, nadat u er een hondertal keren aan gedraaid hebt, waarschijnlijk loslaten van de print omdat het minimale lijmoppervlak tussen de veel te dunne soldeereilandjes en het basismateriaal de kracht van het bedienen van de potentiometer niet kan weerstaan.
 |
| Een slechte en een goede manier om een draaipotentiometer op uw print op te nemen. (© 2017 Jos Verstraten) |
Het zal wel zonder meer duidelijk zijn dat u onderdelen die heet worden niet óp de print mag monteren. In onderstaande figuur is getekend hoe het wél moet. De componenten zitten ongeveer 0,5 cm boven de print, zodat de hitte het basismateriaal van uw print niet kan verkolen. Hiervoor bestaan speciale ceramische afstandsbusjes die u over de aansluitdraden van het onderdeel kunt schuiven. Als het enigszins kan, maakt u natuurlijk grote soldeereilanden, zodat de warme die via de aansluitdraden wordt aangevoerd via het grote koperoppervlak kan afvloeien naar de omgevingslucht.
 |
| Het monteren van componenten die heet kunnen worden. (© 2017 Jos Verstraten) |
Tot slot van deze paragraaf geven wij in onderstaande figuur een aantal voorbeelden van goed en slechte printontwerp praktijken. De meeste voorbeelden lijken voor de hand te liggen, maar u moet er eens op letten hoe vaak tegen deze basisregels wordt gezondigd.
 |
| Goede en slechte printontwerp praktijken. (© 2017 Jos Verstraten) |
Een keurige bedrading
Inleiding
Een keurige print is maar de eerste stap naar een keurig apparaat. Uw behuizing hebt u ongetwijfeld voorzien van de nodige gaten voor potentiometers, LED's, schakelaars, ingangen, uitgangen en netdoorvoer. Wij gaan er van uit dat u al deze onderdelen hebt gemonteerd en vervolgens uw print op de bodem van de behuizing hebt vastgeschroefd. Als laatste stap moet u alle soldeerlipjes op uw print verbinden met alle genoemde onderdelen. U kunt dat doen als voorgesteld in onderstaande figuur. Als u uw printen ontwerpt volgens de linker afbeelding in de allereerste figuur in dit artikel past zo'n bedrading natuurlijk helemaal bij uw karakter. Maar laten wij er van uit gaan dat u ook aan uw bedrading zorg en liefde wilt besteden. Dan gaan we wat anders verzinnen!
 |
| Zo'n bedrading heet in het vakidioom 'bird's nest wiring' en u wint er vást geen schoonheidprijs mee. (© 2017 Jos Verstraten) |
De enige professionele en mooie manier om uw apparaat te bedraden is gebruik te maken van een kabelboom. In onderstaande figuur hebben wij geschetst wat hiermee wordt bedoeld. Alle draden en kabels worden samengebundeld tot een boom en lopen niet kris-kras door uw apparaat, maar keurig horizontaal en verticaal. Bovendien loopt deze boom niet over de print, maar naast de print. Dit heeft als voordeel dat u, bij eventuele reparatie of afregeling, gemakkelijk toegang hebt tot alle onderdelen op de print.
 |
| Het bedraden van uw apparaat door gebruik te maken van kabelbomen. (© 2017 Jos Verstraten) |
Bij het bedenken van de manier waarop uw kabelbomen door uw apparaat lopen moet u rekening houden met enige wetmatigheden. Zo is het niet aan te raden de kabelboom langs de voedingstrafo te leiden. Waarschijnlijk zitten er in de boom een paar draadjes die het liefst gevrijwaard blijven van de elektromagnetische inductie van de trafo. Het is net zo min verstandig de draadjes tussen de secundaire van de trafo en de print in een kabelboom op te nemen. Door deze draadjes vloeit immers de volledige voedingsstroom onder de vorm van een 50 Hz stroom en rond deze draadjes ontstaat een groot elektromagnetische veld. Deze kunt u beter twisten en volgens de kortste weg aanleggen, zoals op de figuur is te zien.
Het maken van een kabelboom
De eenvoudigste manier is gebruik te maken van tie-wrap's die u om de vijf centimeter rond de kabelboom spant, zie onderstaande figuur. U kunt ook gebruik maken van speciale plastic gespiraliseerde wrap's die u in de vakhandel kunt kopen. Deze methode heeft het voordeel dat u gemakkelijk extra draadjes in de kabelboom kunt aanbrengen.
 |
| Tie-wrap's en gespiraliseerde wrap's zijn handig voor het netjes afbinden van uw kabelbomen. (© 2017 Jos Verstraten) |
Als u van geknutsel houdt kunt u uw kabelboom zélf inbinden door middel van een touwtje. Hoe dat gaat is voorgesteld in onderstaande figuur.
 |
| Met behulp van deze knooptechniek kunt u uw kabelboom omsnoeren met een touwtje. (© 2017 Jos Verstraten) |
Als u afgeschermde draden soldeert moet u de binnenste geleider altijd iets langer maken dan de afscherming, zie onderstaande figuur. Op deze manier zorgt u ervoor dat er nooit een mechanische trekbelasting op het kwetsbare dunne draadje kan ontstaan. Eventuele trek wordt nu immers opgevangen door de veel robuustere afscherming.
 |
| De enige juiste werkwijze bij het solderen van een afgeschermde kabel. (© 2017 Jos Verstraten) |
Gebruik steeds draden en kabels met een meervoudige soepele kern. Harde kernen, die dus uit één dikke koperen geleider bestaan, hebben de neiging af te breken op het punt waar u de isolatie hebt afgestript. Draai natuurlijk wél de koperen draadjes zorgvuldig in elkaar voordat u gaat solderen. Zelfs één draadje dat uitsteekt kan een kortsluiting met het nabijgelegen soldeeroogje veroorzaken.
OFC, Oxygen Free Copper
De aders in kabels met soepele kern bestaan uit tientallen zeer dunne koperen draadjes. Hoe dunner deze draadjes, hoe soepeler de kabel! Als deze dunne draadjes echter uit 'normaal' koper worden getrokken, dan bestaat de kans dat deze draadjes snel breken als zij onder mechanische spanning worden gezet, bijvoorbeeld bij het knikken van de kabel. Een gevolg van het fabricageproces, waarbij zuurstofatomen aan het koper worden gebonden. Bij Oxygen Free Copper (OFC), zuurstofvrij koper, wordt voorkomen dat het koper zich bindt aan zuurstof. De dunne draadjes worden getrokken in een volledig zuurstofvrije omgeving. Het gevolg is dat de dunne draadjes breukvast zijn en een knik in de kabel overleven.
Overigens is het een fabeltje dat het gebruik van OFC invloed zou hebben op de elektrische eigenschappen van een kabel. Audio- en video-signalen worden niet beter weergegeven als u kabels met OFC-aders gebruikt!
Een keurig frontplaatje
De mechanische bewerkingen zijn klaar, wat nu?
Ongetwijfeld bent u handig genoeg om een maagdelijk aluminium plaatje om te vormen tot de gewenste frontplaat van uw apparaat. Keurige ronde gaten boren, rechthoekige gaten maken voor paneelmetertjes, sleuven frezen voor schuifpotentiometers, het is u zonder meer toevertrouwd. Maar wat dan? Dat mooi bewerkte aluminium plaatje moet nu een échte frontplaat worden met beschrifting, symbolen en desgewenst een kleurtje.
'Front Designer' van Abacom
Het Duitse softwarebedrijf 'Abacom Ingenieurgesellschaft' biedt voor dit probleem een comfortabele oplossing aan. Voor een prijs van vijftig euro kunt u het programma 'Front Designer' downloaden of op CD-ROM kopen. Dit is een tekenprogramma, maar een dat volledig is geoptimaliseerd voor het ontwerpen van frontplaten voor elektronische apparatuur. Een van de prachtigste opties van het programma is de 'Scale Assistant', waarmee u in no time schaalverdelingen rond draaipotentiometers, draaischakelaars en schuifpotentiometers kunt ontwerpen. Hiermee is de vervelendste klus die komt kijken bij het ontwerpen van frontplaten in één klap opgelost. Alleen deze schaalassistent is meer waard dan de prijs van het complete programma. Als u gewend bent aan het programma, kunt u onderstaand frontplaatje in nog geen halfuurtje ontwerpen en printen op zelfklevende folie. Die folie plakt u nadien tot op de millimeter nauwkeurig op uw aluminium frontplaat en klaar is kees!
 |
| Een frontplaatje in het werkvenster van 'Front Designer'. (© 2017 Jos Verstraten) |
In dit elektronica-blog is een eigen artikel verschenen over 'Front Designer'. De link is:
'Front Designer' van Abacom
Miniatuur digitale voltmeters tot 2,5 V tot 30 V
