Пользователь
0,0
рейтинг
3 октября 2014 в 00:23

Монтаж накруткой. Технология


Раньше, чтобы провести отладку электронной схемы, я применял макетные платы, навешивал соплей, для соединений применял монтажный провод и обрезки выводов резисторов. Трассировку делал на ходу, часто с ошибками, что иногда приводило детали в негодность. У такого монтажа много проблем: тяжело менять схему, провода отваливаются от вибрации, сложно сводить несколько проводов в одной точке и т.д.

Есть и другие способы макетирования, но сегодня я напомню о монтаже накруткой [1, 2] — технологии, проверенной временем, удобной и надежной для макетирования и прототипирования. Более того, по этой технологии можно создавать конечные устройства, которые будут надежно работать много лет.


Примеры того, как НЕ НАДО делать макетные платы


Вот к чему может привести прототипирование на макетной плате с монтажным проводом. Стоит ли говорить о надежности таких плат?



Монтаж накруткой


Монтаж накруткой — это технология построения плат электронных схем без изготовления печатной платы. Провода обматываются вручную либо с помощью машин, и соединения позже могут быть изменены после этого вручную. Метод был популярен в массовом производстве в 60-х и в ранних 70-х годах и продолжает использоваться для небольших партий и прототипов.





Персональный компьютер, совместимый с IBM PC/XT — Нейрон И9.66 — 1987


Метод популярен и сейчас:

Проект BMOW (кликабельно)


Проект Symbolics 3600


Проект 6502


И многие другие современные аппаратные проекты прототипируются с помощью Wire Wrap

Часто задаваемые вопросы


Q: Надежен ли монтаж накруткой?
A: Да, если все делать правильно (места соединений нельзя трогать). Из википедии: правильно сделанное соединение провода накруткой — это семь оборотов провода (4 × 7 = 28 контактных зон), и полтора оборота изолированного провода для ослабления возможного механического напряжения. Идея в том, что плотно оборачивая чистый провод на чистый штыревой контакт мы делаем химическую сварку на каждой кромке штыревого контакта. Качество электрического соединения не зависит от окисления на внешней стороне получившейся спирали, хотя со временем она будет выглядеть не красиво. Так же соединение не боится вибрации. Если вы демонтируете накрученный провод и попробуете его на ощупь, вы поймете о чем речь.

Q: Нужно ли пропаивать соединения накруткой?
A: В этом нет необходимости, платы работают десятилетиями. Если и возникают проблемы, то это результат неаккуратной работы. Исключение — накрутка на контакты радиоэлементов круглого сечения — их нужно пропаять.

Q: Где применяется монтаж накруткой и до каких частот он работает?
A: Метод монтажа накруткой использовался для построения прототипов высокочастотных схем и схем малых тиражей; включая схемы с гигагерцовыми микроволновыми частотами и суперкомпьютеры. Метод уникален тем, что длина соединения может быть точно проконтролирована, а витые пары или магнитно-экранированные четвёрки (четверные провода) могут быть проложены вместе. Монтаж бортового управляющего компьютера КА Аполлон был произведён именно таким методом (фото [5]).

Q: Какой инструмент применяется для монтажа?
A: Существовали полностью автоматические системы монтажа. Полуавтоматы, когда контакт накручивается одним нажатием. Полностью ручные инструменты. Мы будем говорить о ручном инструменте.

Инструменты, показанные на рисунке, применяются каждый под свой диаметр провода, одним торцом они накручивают провод, другой используется для демонтажа. В ручке есть отверстие и нож для зачистки провода от изоляции.

Q: Если инструмент не универсален, то какого диаметра проводник можно применять?
A: На ebay можно найти инструмент под диаметры 19, 22, 28, 30AWG(это американский калибр, соответственно 0.9, 0.6, 0.32, 0.25 мм)

Q: Подойдет любой медный провод?
A: Я не могу точно сказать, похоже на то, что у провода есть специальное покрытие. На ebay провод так и называется Wire-Wrapping Wire 30AWG. Хотя я видел конструкции и с медным проводом.

Q: Как делать накрутку?
A: Сначала зачищаем провод на пару сантиметров с помощью инструмента. Зачищенный провод руками не трогать!


Вставляем провод в отверстие с краю, причем не только зачищенную часть, но и примерно 4мм с изоляцией





Далее устанавливаете инструмент центральным отверстием на контакт и делаете несколько оборотов. Навык быстро приходит с опытом. Должно получиться 1.5 оборота с изоляцией и 7 оборотов зачищенного провода. Для большинства инструментов не имеет значения направление вращения (по или против часовой стрелки).



В итоге должно получиться похоже на это:



Как видно на фотографиях, посеребренный провод окисляется-темнеет, как и медный. Но область, где провод соединяется со штырем — устойчив к окислению.

Собственный опыт


В своих небольших проектах я всегда использую макетные платы, хотя есть хлористое железо, текстолит, микро станок. Я, к сожалению, не могу найти время для трассировки плат, так же как и для ЛУТ или фото-способа. Технология накрутки показалась мне удобной для того, чтобы взять универсальные макетные платы, контакты, провод и не задумываясь о трассировке, выполнить любую интересующую меня схему. В процессе отладки схемы, может понадобиться что-то пересоединить и метод накрутки позволяет сделать это неограниченное количество раз: снятый провод можно выкинуть, а проводники на печатной плате не отвалятся от многократных перепаек. Да и в целом, перспектива делать схему без паяльника показалась весьма заманчивой — сиди да крути.

Но для того, чтобы иметь все необходимое для создания любой платы, нужно продумать составные части, которые потребуются. Для себя я решил, что мне хватит запаса печатных макетных плат и длинных штыревых контактов. Штыревые контакты можно впаять в плату, дискретные элементы припаять к этим контактам с одной стороны, а уже коммутацию схемы делать накруткой с другой стороны платы.

Заказал платы, похожие на эти: на DX.COM или ebay


Штыревые контакты. Длина контактов 2.54mm.


И этим я пока решил обойтись. Еще, собственно, нужен сам инструмент для накрутки. С виду простой, он оказался не так и дешев — около 600 рублей на ebay, а в России еще дороже. Поэтому из всего набора возможных диаметров выбрал 30 AWG (0,25мм) и инструмент для него. По моему мнению, самый подходящий диаметр для построения плат с DIP корпусами.

Для эстетов есть разъёмы с золотыми штырями (6, 8 или 10 контактов). Есть попроще.


и панельки под микросхемы


В рамках своего синтезаторного проекта на ПЛИС, мне нужно было сделать модуль MIDI-IN. Он состоит по сути дела из оптопары и двух навесных элементов.



В принципе накрутка тут — излишние сложности, но хотелось проверить технологию. Вот что получилось.





Выводы


Полностью избавиться от паяльника не получилось. В процессе создания схемы я допустил ошибку: не правильно включил КД522 (спасибо нашим за маркировку!), что потребовало перепайки. Еще одной ошибкой было то, что я в принципе припаял элементы один на другой. Если бы я распаял вообще все элементы (микросхему, резистор и диод) по отдельности, на свои штыревые контакты, то для исправления ошибок мне паяльник был бы не нужен вовсе. Все соединения были бы сделаны накруткой и исправления тоже.

Однако, в процессе работы схему менял несколько раз, пока понял, почему она не работает и оценил удобство от быстрого монтажа и демонтажа проводников. Не всегда получалось накрутить правильно с первого раза, но когда соединение правильное — это видно сразу. Если соединение не правильное или кусок провода оказался короче, чем нужно, то снять провод — дело нескольких секунд. При этом без вреда для соединений, которые уже выполнены. Сильно замедляли работу только моменты, когда требовался паяльник. Можно сделать вывод, что технология удобна и я буду ее использовать дальше!

Дочитавшим до сюда небольшое видео от меня:


Список использованных источников


1. http://en.wikipedia.org/wiki/Wire_wrap
2. http://ru.wikipedia.org/wiki/Монтаж_накруткой
3. http://wilsonminesco.com/6502primer/WireWrap.html
4. http://www.tecratools.com/pages/tecalert/wirewrap_guide.html
5. http://www.ibiblio.org/apollo/yaAGC.html — Virtual AGC
6. «Журнал сетевых решений/LAN», № 11, 2002 — Монтаж накруткой
7. Непаяные методы неразъемных соединений: накрутка
8. Нейрон И9.66 — Персональный компьютер, совместимый с IBM PC/XT. Есть плата с накруткой.
9. FPGA VGA Resistor DAC — wire-wrap prototype design!
Другие технологии:
10. Макетирование на Veroboard stripboard и на простых stripboard и CAD для этого
Алексей @UA3MQJ
карма
56,5
рейтинг 0,0
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (49)

  • 0
    Здорово. Инструмент я такой, правда, ни разу на рынках не видел =(
    • 0
      Я пытался найти среди тех, кто остался из обслуживающих ЕС ЭВМ в прошлом — у них нету. Но говорят, что никогда ничего не отваливалось. Еще можно у телефонистов поспрашивать. Мне кажется кроссы тоже накруткой делают.
      • 0
        Можно попробовать самому сделать, сейчас век 3d-печати, всё-таки, а штука эта не выглядит особо сложной.
        • 0
          Сложность — просверлить эти два отверстия.

          К 3д печати будет ближе станок автоматической накрутки. Но имеет ли смысл его делать?
          • +1
            имея, как ты говоришь:
            микро станок

            разве это представляет сложность?
          • 0
            я так понял, что второе — это не отверстие — это паз боковой который потом закрыт кольцом. Именно потому что под углом такое просверлить очень сложно и не технологично.
            • 0
              Инструменты бывают разные. Тот, что у меня — там именно паз, который в самом начале закрыт кольцом. А на фото выше, похоже на то, что два отверстия. Может быть это инструмент под другой диаметр — по фото не понять.
      • 0
        Да, у связистов можно найти, кроссы цифровые у нас именно накруткой соединены.
        • +1
          У связистов довольно часто применяются цифровые кроссы накруткой, если тлф. станции и синхронные
          сети SDH строились где-то в 1980-е. Например можно посмотреть картинки по поиску «ADC DSX».
          Фирма ADC — это довольно известный производитель всяких кроссов.
          en.wikipedia.org/wiki/Distribution_frame

          В 1990-е уже стали больше применять плинты например Krone или кроссы AT&T и 66
          en.wikipedia.org/wiki/Punch-down_block

      • 0
        Мне кажется кроссы тоже накруткой делают.
        Кроссы сейчас кроновские, прошиваются ножом. Накрутка там была бы слишком медленной и сложной.
        Еще можно у телефонистов поспрашивать
        В конце прошлого, начале нынешнего веков накрутка широко использовалась при создании АТС БЕТА и F.
      • 0
        • 0
          Я не готов купить отвертку с двумя дырками за 3000 рублей. С ебея за 700р и то считаю дорого.
          Хотелось бы понять, чем обусловлена такая цена на инструмент.
          • 0
            Прошу прощения, это не вам комментарий был, а Psychosynthesis
            • 0
              Ну я тоже поддерживаю точку зрения UA3MQJ… Как-то это дофига слишком уж, я думал хоть в пределах тысячи.
              • 0
                Думаю, если поискать, то можно и в России найти. А так, eBay и прочие магазины и рублей за 500 инструмент могут предложить.
                • 0
                  С ебаем я не дружу совсем, увы. Из десяти заказов которые я там делал, восемь шли ко мне больше двух месяцев. Почта в моём городе, не айс.
    • +1
      Лично держал в руках пистолет для накрутки.
      Очень популярный метод соединений… где бы вы думали? В военной технике.
      Причем не на макетках, а как штатная разводка в блоках, стойках и шкафах.
      Делаем выводы о надежности и стойкости к вибрациям и другим факторам
      • 0
        Для межблочных соединений, почему бы и нет, но для прототипрования схем, это слишком громоздко…
      • 0
        С ремонтом паяных соединений на открытом воздухе проблемы — даже при температуре 0 С припой обычным 40 Вт паяльником почти не плавится, нужен мощный паяльник. Аналогично — при сильном ветре.
        • 0
          Ну не то чтобы это совсем невозможно. Паял в своем тазу при минусе (в феврале) на улице провода ДПКВ паяльником от 12 вольт. Ток там примерно 2А, так что это 20 — 25 ватт. Но вообще приятного мало.
          • 0
            Ну да, немного сгустил краски :) Ветер сильнее влияет чем температура. Даже в помещении с плюсовой температурой, если паять на сквозняке, уже проблемы.
    • +2
      Вот здесь товарищ делится опытом приготовления вовсе бесплатной оснастки. С недостатками, конечно, но куда без недостатков при такой-то стоимости?!
      • 0
        Хм, забавно, спасибо.

        Идею я понял, можно будет попробовать что-то подобное самому сделать из более стойких материалов.
        • 0
          Да, интересно! Видно, что стоечки у него такого же диаметра, как у меня. Но медный провод явно бóльшего диаметра.
          • 0
            Да, так и есть — AWG 24 — 0.5мм. Считаю, что это уже перебор.
    • 0
      Мы на монтажной практике толстыми медицинскими иглами накручивали.
  • +9
    Что-то мне говорит, что это стимпанк какой-то. Специально делать плату на которой можно будет делать монтаж под конкретную схему… Если сама цель-экстравагантное готовое устройство…
    Обычно схемы для проверки идей собираю на монтажке из горстки выводных и SMD деталей разного калибра, с донорских плат, не считаясь с габаритами. И сделать такое намоткой… Ну наверное смог бы, но смысл стремился бы к 0. Ну вот как у меня выглядит припайка микрухи в SOIC8(14): из монтажки торчат гнутые кусочки выводов сходясь во центру на микрухе. А пришлось бы еще по периметру припаивать пины для намотки, брр.
    Есть же на край макетки для монтажа без пайки
    • 0
      Кому как удобнее. Вот проект Vectr — Open Source 3D Sensing Gesture Controller, там в Design Story… опс, мне изначально показалось, что у него там Wire Wrap.
      Небольшие тестовые схемы действительно лучше делать на макетке для монтажа без пайки. Наверное. Давно хочу их попробовать. Но их в готовое устройство не поставишь. Сюрпризом в Wire Wrap как раз является их надежность и качество, которое не очевидно на первый взгляд. И плюс легкость разработки.
  • +6
    В высокоскоростных и СВЧ-схемах такой монтаж нельзя применять, т.к. скрутка и дополнительные штыри создают паразитную индуктивность выводов, и чем больше вывод, тем больше индуктивность. Собственно, одна из причин применения SMD компонентов — это уменьшение паразитной индуктивности выводов, т.к. сам вывод имеет минимальные размеры. Если же индуктивность будет большая, это приведёт к уменьшению первой резонансной частоты RLC-компонентов, а значит, к уменьшению рабочей частоты всего устройства.

    К тому же, снижение времени на проектирование приводит к увеличение времени на отладку прототипа, что у вас с модулем MIDI-IN и вышло.

    А что такое «магнитно-экранированные четвёрки (четверные провода)»?
    • 0
      Дак с ВЧ-схемами это и ежу понятно.
      За то прототип паять не надо. Здоровье экономим.
    • 0
      С MIDI-IN — первый блин. Там надо было именно соплями все делать. И ошибка там — моя вина. Не знал о известной проблема КД522. Время отладки было минимальным: сначала снял резистор и диод — заработало; поставил резистор — работает; поставил диод — не работает; поставил наоборот — заработало; загуглил КД522 — порадовался



      А что такое «магнитно-экранированные четвёрки (четверные провода)»?
      Это из википедии. Подозреваю, что это витая пара из 4-х проводов. Просто, как в любительском радио, есть разные виды согласованных линий передачи радиосигналов: коаксиальная (50 или 75 Ом), открытая линия из двух (200-600-Ом) или четырех проводников. Какие-то чаще используются. Возможно, что из за редкого применения нет нормального привычного названия в русском языке.
      • 0
        ИМХО. Определитесь, с какой базой элементов Вы работаете. Нельзя приводить обозначения элементов производства СССР=ВЕЗДЕ. Есть справочники и тп.
  • +7
    Проект BMOW — отличный источник обоев для гиков.
  • +2
    Видел этот метод в стойках АСУ ТП. Поначалу был удивлен, что не нашлось более «современного» средства монтажа. Оказалось, что это вполне надежный и распространенный способ.
  • +1
    Вот продают инструмент для накрутки, правда ценник великоват.
    vestelecom.ru/catalog/instruments/tool_for_wire_wrap/
    www.skomplekt.com/tovar/7/6/insertion/

  • +2
    Блин, накрутка ради накрутки, если внимательно посмотреть на фото к статье, плотность монтажа накруткой значительно ниже.
    И если потребуюся исправления, ворошить жесткие провода будет не слишком удобно, с паяльником как-то проще…
    Для совсем уж прототипирования есть breadboardы с наборами проводов.
  • +2
    Мало актуальная технология в современных реалиях.
  • +1
    В советском майнфрейме EC-1045 все соединения между платами были накруткой. На мое удивление наставники ответили: в данном случае это надежней пайки.
    • 0
      Помнится, распаивал платы от компов тех времён. Большая плата с диодами — все на ножки прикрученные, так ещё и пропаянные были — вот уж веселье было.
  • 0
    Классный метод, надежный и быстрый. Жаль только инструмент такой надо с инета тянуть.

    А намотка виток к витку сама получается или надо руку набивать?
    • 0
      Сразу не получается, нужна небольшая тренировка. Нужно определенное усилие прилагать сверху и на вращение, но руки быстро запоминают. Результат на видео получился раза с восьмого. Но это на камеру, на вытянутых руках. Когда плату держишь перед собой, получается лучше. Радует то, что можно перекручивать заново неограниченное количество раз, не перегревая детали, плату. Поэтому сам процесс не напрягает.
      • 0
        А с деталями как? У них же выводы у кого какие. Круглые, квадратные, короткие.
        • 0
          Я так понимаю, что раньше были специальные платы. С одной стороны это панельки под микросхемы, места, куда впаиваются, например, блокировочные конденсаторы, резисторы и прочее. С другой стороны это все торчит штырями. На другой стороне все и коммутируется (1, 2, 3, это с ebay). Но такие платы очень дорогие, поэтому я попробовал сделать что-то похожее, но из обычной макетки+стойки. Даже без панелек. Под каждый элемент установить стойку-штырь, припаять к ней элемент. С другой стороны уже накрутка. Если у радиодетали выводы не круглые, то к ним можно накручивать провод (например к выводам светодиода). Пробовал накручивать выводы резистора, как провод, на штырь — не получается: резисторы разные и гибкость/толщина выводов тоже.
        • +1
          Обычно под накрутку выводы квадратного сечения.

          Опа, метод пошел в массы :)
        • 0
          Вот, случайно нашел: www.pyroelectro.com/tutorials/fpga_vga_resistor_dac/
          Там на видео видно, как с одной стороны у него напаяны элементы, а с другой стороны торчат штыри и монтаж.
  • 0
    Межблочный монтаж некоторых кассетных дек фирмы «Pioneer» где-то в начале 80-х делался таким же способом. К сожалению, при необходимости ремонта, приходилось разобранные соединения запаивать, ибо не держалось больше.
  • 0
    Лампы энергосберегайки тоже накручиваются. Точнее та чать, которая идёт к колбе

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.