Николай_С

С начала возникновения электроники, а началом считается 25 апреля (7 мая) 1895г., когда на заседании Русского физико-химического общества при С.-Петербургском университете Александр Степанович Попов продемонстрировал свой грозоотметчик, радиоэлектроника начала развиваться сразу в нескольких направлениях. Первое – это радиосвязь и телефония. В дальнейшем – радиовещание, телевидение, интернет. Второе – измерительная техника, метеорологическое оборудование и системы АСУ. Медицинская электроника всегда примыкала к измерительному оборудованию, но её уже давно можно выделить в отдельное направление. В середине ХХ века выделилась в отдельное направление цифровая и электронно-вычислительная техника. Почему-то всегда падчерицей на этом «празднике жизни» была бытовая электроника. Ей доставались «объедки с барского стола». Все вышеперечисленные направления успешно развиваются и по сей день. Они проникли практически во все области человеческой жизни и деятельности, причудливо перемешавшись. Действительно, сейчас трудно себе представить современный телевизор без использования цифровой передачи и обработки данных посредствам микроконтроллеров (МК). В данный момент происходит прорыв в области систем связи в сочетании с цифровыми технологиями. В обозначении размеров устройств стала употребляться приставка «нано». Но, так или иначе, разделение по направлениям сохранилось. Ведь практически невозможно быть специалистом в абсолютно разных областях науки и техники. По этой причине рано или поздно придется сделать выбор, в каком направлении Вы будете развиваться.


В любом деле всё начинается с идеи. Хорошая идея – половина успеха. В этом плане электроника не является исключением из общего правила. А так как в пустой голове идеи не рождаются, то нужно расширять свой кругозор. Варианты могут быть самые разные:
1. Подсмотреть у наших мастеровитых предков. Ведь всё новое – это хорошо забытое старое. Поездить по городам, походить по местным музеям. Уверяю Вас, там найдете много чего интересного.
2. Общение с друзьями, коллегами, преподавателями. Тут все средства хороши. Главное, чтобы собеседник был Вам интересен и был профи в своей области.
3. Чтение периодической литературы. Для людей, занимающихся электроникой, выходит большое количество журналов, содержащих статьи, обзоры и пр.
4. Идеи приходят во время работы (как и аппетит, который приходит во время еды). Тут главное начать, а там само пойдет. Но для этого нужен некоторый опыт.
5. Участие в профессиональных конкурсах и выставках, научных конференциях. Именно тут вы сможете увидеть своими глазами и пощупать своими руками творения своих коллег. Также получите некоторые теоретические и практические знания, увидите направления развития.
6. Теперь этому учат в ВУЗах. Во многих технических институтах существуют факультеты и специальности по техническому дизайну. Сама профессия теперь достаточно востребована в серьезных компаниях-производителях электронной техники.
Однако наличие самой идеи еще не является залогом её успешной реализации. Для этого нужен предварительный конструкторский просчет и экспертная оценка. Да и просто её реализация должна быть Вам по силам. Не пытайтесь начинать свой путь в электронику с «простеньких» микропроцессорных систем, начните с элементарной логики. Также, кажущиеся простыми схемы радиопередатчиков, на самом деле требуют сложного и дорогостоящего оборудования для их настройки. Самый лучший вариант – начинать в радиокружке под присмотром опытного наставника. Помните о том, что ошибка на первом этапе может погубить всё дело.
Итак, если Вы всё же решились серьезно заниматься электроникой, то вам потребуются некоторые теоретические знания.


На эту тему существует очень большое количество литературы. Не буду рассказывать всё подробно, остановлюсь только на самых важных моментах. В основе всего лежит закон Ома (для участка и полной цепи) и два закона (правила) Кирхгофа. Более подробно об этом можно прочитать в Википедии. Все цепи и схемы рассчитываются именно с использованием этих законов. Если Вы считаете, что это сложно, то Вам нечего делать в электронике. Существует еще целый ряд полезных знаний, без которых понимание процессов будет невозможно. Одно из таких – волновая теория или теория электромагнитных волн. Она описывает природу возникновения, распространение и затухание волн в различных средах. Для работы с логическими схемами Вам никак не обойтись без Булевой алгебры, знания архитектуры МК и алгоритмов их программирования. Для создания своих конструкций являются обязательным материаловедение, теоретическая механика и теория тепломассообмена. Для отладки конструкции нужны знания метрологии. Нужны также знания в области радиоэлементов и практические навыки их подбора и монтажа. Всё это в минимальном объеме можно получить в разного рода азбуках радиоэлектроники и прочих популярных изданиях. Но если Вы решили посвятить этому свою жизнь, то без высшего профильного образования никак не обойтись. Но и это еще не всё. Учиться придётся всю жизнь, следить за новыми разработками, технологиями, элементной базой… Иначе можно быстро отстать, а догонять гораздо сложней. Для разработки чего-то нового, нужно иметь большой кругозор и постоянно его расширять. Хотя опыт показывает, что существуют и «самородки», которые изучили это самостоятельно, но таких единицы и времени они потратили на свое обучение значительно больше.


Если Вас еще не испугал предыдущий раздел статьи, то перейдем к практике. Любому мастеру нужна своя мастерская. Но это пока в перспективе, а сейчас можно уже начинать работу по её организации и комплектованию.
1. Помещение.
Требования к помещению мало чем отличаются от требований к обычному жилому помещению, если, конечно, Вы не собираетесь развернуть промышленное производство. Для этих целей подойдет обычная комната жилой квартиры. Желательно чтобы в комнате было хорошее естественное освещение, было достаточно тепло и не очень влажно. Помещение должно хорошо проветриваться. В промышленном производстве рабочие места радиомонтажников имеют вытяжку, т.к. испарения флюсов и припоя являются ядовитыми.
2. Мебель.
На первых порах вполне достаточно обычного недорогого письменного стола, расположенного в хорошо освещенной части помещения (лучше всего недалеко от окна), прочного удобного стула, нескольких навесных полок. Желательно наличие стеллажа для хранения оборудования, материалов, готовых работ.
3. Освещение.
Для этих целей лучше всего подходят не очень яркие галогенные светильники на длинной гибкой ножке. Светодиодные и газоразрядные светильники лучше всего использовать для местной подсветки или освещения вспомогательных рабочих зон.
4. Инструмент.
В зависимости от специализации, инструмент может быть разным. Однако есть и общий набор, без которого не обойтись.
4.1. Компьютер или ноутбук.
Современная документация, как правило, располагается в Интернете в электронном виде. С бумажками работать неудобно, особенно при поиске в них чего-то нужного. Поэтому нужен определенный набор программ и аппаратных средств для создания, хранения и передачи (публикации) конструкторской документации (КД).
4.2. Паяльник.
Со временем Вы поймете, что универсального паяльника не бывает. Но пока вполне достаточно обычного 40-ка ваттного паяльника из хозтоваров.
4.3. Измерительный инструмент.
Для начала – цифровой тестер. Не покупайте слишком дорогой и навороченный. Всё равно одним тестером Вы не обойдетесь, а специализированные приборы гораздо более точны и удобны в работе. Очень хорошо, если есть возможность приобрести осциллограф. Современные электронные осциллографы обладают очень хорошими параметрами, но и достаточно дороги. Для начала, можно воспользоваться приставкой к компьютеру, а когда поймете что Вам нужно, можно будет приобрести отдельный прибор.
4.4. Отладочное оборудование.
Сейчас выпускается огромное количество плат для макетирования. Они позиционируются как платы широкого использования, так и узконаправленные, например, для отладки схем и программ для МК.
К этому же типу оборудования можно отнести и лабораторный блок питания. Его можно изготовить самостоятельно или использовать ATX-блок от компьютера. Приобретать промышленный нужно уже тогда, когда будете точно знать, какие его характеристики Вам необходимы.
4.5. Оптика.
Если вы решили делать электронные устройства на современном уровне, то нужно понимать, что оно будет состоять из SMD-компонентов. А с ними невооруженным глазом работать невозможно. Вам потребуется козырек с лупой, или штативная лупа, или микроскоп.
4.6. Расходный инструмент или «малоценка».
К нему относится набор отверток, пинцетов, ножей, бокорезы, пассатижи и пр. Для слесарных работ можно приобрести готовый набор, состоящий из тисков, наковальни, ножовки по металлу, напильников.
4.7. Химия.
При посещении хозяйственного магазина, обязательно запаситесь очищенным бензином («Калоша»), ацетоном, жидким флюсом (ЛТИ), припоем (ПОС-61), а в аптеке – одноразовыми шприцами (3мл, 10мл, 20мл.) и этиловым 96% (можно и 70%) спиртом. Остальное будете докупать при необходимости.
Для изготовления ПП Вам потребуется дрель или механический гравёр, набор тонких свёрл диаметром 0,7 мм; 1,0 мм; 1,3 мм, наждачная бумага-нулёвка, рейсфедер для нанесения нитроэмали, сама нитроэмаль и диаграммная бумага с шагом клетки 2,5 мм. Для получения ПП фигурной формы очень желательно наличие лобзика. Технология нанесения рисунка проводников может быть разная. Но самая простая – ручная. Технология ЛУТ потребует наличия лазерного принтера и специализированного ПО. Она используется при изготовлении сложных ПП. Почти промышленная технология – нанесение защитного рисунка с использованием фоторезиста. Здесь нужна будет лампа с УФ светом. Для удаления лишней меди Вам понадобится хлорное железо. Можно воспользоваться гидроперитом в таблетках и раствором соляной кислоты, а также раствором поваренной соли и медного купороса.
Организация и размещение инструмента в рабочей зоне тоже подчиняется определенным правилам: слева располагается то, что Вы берете левой рукой, а справа – правой. Электропитание на всё слаботочное оборудование должно выключаться одним выключателем. Наличие защитного заземления (надежного зануления) обязательно. Количество розеток должно быть сделано с запасом. Лучше всего разделить монтажную зону от слесарной и наладочной, вплоть до переноса их на отдельные столы. Редко используемое оборудование лучше всего хранить на стеллаже, а часто используемое – на рабочем месте. Покрытие стола желательно иметь однотонное и сменное. Вполне пойдут газеты, или тонкие бумажные обои. Из соображений пожаробезопасности, легко воспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) нужно хранить отдельно, а на рабочем месте иметь их маленькие расфасовки в шприцах или иной таре в самом нижнем ящике стола. Не допускать размещения ЛВЖ в непосредственной близости от нагревательного оборудования и открытого огня.
Для опытно-конструкторских работ Вам потребуется радиодетали широкого применения:
1. Набор резисторов МЛТ-0,25 ряда Е24. Можно и другие типы, например С1-4-0,125, но поначалу будете путаться в цветовой маркировке. Нужно иметь хотя бы по одному резистору в диапазоне от 10 Ом до 1 МОм. Чаще всего применяются резисторы в диапазоне 100-300 Ом, 1-3 кОм, 10-100 кОм. Их можно приобрести побольше.
2. Переменные (подстроечные) резисторы, используемые для подбора нужного номинала, предпочтительней СПО-0,5 номиналов 100-470 Ом, 10 кОм, 100-470 кОм. Лучше иметь по 2-3 штуки из каждого вышеперечисленного диапазона.
3. Набор керамических (пленочных) конденсаторов ряда Е12 и электролитических конденсаторов ряда Е6. Наиболее часто используемые номиналы: 100 пФ, 330-680 пФ, 10 нФ, 100 нФ, 1 мкФ, 47 мкФ, 470 мкФ, 2200 мкФ.
4. Отечественные транзисторы КТ315, КТ361, КТ816, КТ817 или их импортные аналоги.
5. Полупроводниковые диоды КД512, КД206, КД226, КД213, стабилитроны КС133, КС156, разноцветные светодиоды 3 мм и 5 мм диаметром.
6. Интегральные микросхемы (ИМС) К142ЕН5А, К142ЕН8(А,Б,В), К176ЛА7 (аналог К561ЛА7), К1006ВИ1, К157УД2.
Это далеко не полный перечень радиоэлементов, но без них начинать работать будет очень затруднительно. Остальной набор радиодеталей очень сильно зависит от сферы их применения и его лучше приобретать при возникновении потребности. Например, желающим заниматься аналоговой ВЧ аппаратурой связи потребуются подстроечные конденсаторы 1/20 пФ, большой выбор керамических конденсаторов в диапазоне 1-100 пФ, каркасов катушек индуктивности и набор проводов для их намотки, ВЧ биполярных и полевых транзисторов. Тем, кто решит посвятить себя цифровой технике, потребуются блокировочные конденсаторы, мосфеты, ИМС дискретной логики, МК, флеш-память, ШИМ-контроллеры питания. Любителям аудиотехники понадобятся пленочные конденсаторы в диапазоне от 10 нФ до 2,2 мкФ, электролитические конденсаторы, мощные низкочастотные биполярные и полевые транзисторы, микросхемы ОУ и УМ.
Приобретайте комплектующие с небольшим запасом. Как показал опыт, он лишним не бывает.
Из конструкционных материалов необходим стеклотекстолит СТЭФ (ГОСТ 12652-74) 2 мм толщиной фольгированный с двух сторон, листовой пластик ПВХ или оргстекло, металлический (лучше дюралюминиевый) лист толщиной 2-3 мм.
Материалы удобнее всего хранить в отдельном помещении-кладовке, а радиодетали – в специальных кассах. Для этого лучше всего ознакомиться с возможным ассортиментом и приглядеть оные в специализированных магазинах. По мере заполнения, должна быть возможность их докупить и нарастить.