Praktická elektronika/Potřebné vybavení

Elektronika je koníček docela nenáročný jak na materiál a nástroje, tak na potřebné znalosti do začátku. Ty jsou probrány v následující kapitole.

Učebnice je psána s představou, že si čtenáři budou moci obvody rovnou vyzkoušet v praxi. Podívejme se nyní, jaké potřebujeme nástroje, materiál a jak nejlépe získat dostatek součástek.

Jmenovitě:

drátky (cca 0 Kč)
pájecí slitina ("cín") a kalafuna, (< 20 Kč)
odlamovací nůž (15 Kč)
deska kuprextitu (20 - 50 Kč)
lahvička roztoku chloridu železitého k leptání obvodů (20 - 50 Kč)
lihový fix (12 Kč)
jako 6 V napájení buďto čtveřice spájených baterií nebo stará nabíječka od mobilu (obojí za cca 50 Kč)
elektronický šrot (-10 až 0 Kč ;))
šikovné kleště na elektroniku (2x 60 Kč; jedny jehlové a jedny kombinačky)
páječku (transformátorovou za 300 - 400 Kč nebo mikropáječku za 100 - 200 Kč)
volitelně odsávačka cínu (100 Kč)
digitální multimetr (100 - 150 Kč, měří AC/DC proud a napětí, rezistenci, úbytek napětí)

Pro výrobu větších plošných spojů se hodí mít modelářskou vrtačku s jemnými vrtáčky. Pokročilejší elektronici využijí mnohé další nástroje, jako osciloskop, profesionální napájecí zdroj, signálové generátory apod.

Bližší informace k nástrojům

Transformátorové páječky

Podobají se trochu pistoli. Transformátor vytváří velký proud, který ohřívá očko z měděného drátu. Výhodou je okamžité použití a velký výkon (asi 100 W). Nevýhodou je určitá těžkopádnost a mírné elektromagnetické rázy vznikající při jejím vypínání.

Očko na transformátorové páječce se zahřeje o cca 100 °C za sekundu. Pokud nemá dobrý tepelný kontakt s něčím, co chceme rozehřát (velký kus cínu), nenecháváme ho zapnuté déle než 4 s [1].

V roztaveném cínu se měď pomalu rozpouští (zejména při přehřívání). Na hrotu se ztenčuje, až se přeruší. Nové očko se nejlépe vyrobí z cca 6 cm dlouhého, 1,5 mm tlustého měděného drátu, z něhož stáhneme bužírku. Čím je očko delší, tím pomaleji se ohřívá. Při nasazování očka je třeba důkladně (ale s citem) utáhnout šroubky, aby mělo bezchybný kontakt, jinak špatně hřeje a ohříváme spíše páječku. Dají se také sehnat očka s dlouhou životností zhruba za 20 kč.

Výhodné je, že očkem protékající proud vypuzuje kapku cínu ven ze smyčky na pájený předmět. Očka je možné tvarovat dle potřeby, kromě běžného trojúhelníkového očka se využije např. obdélníkové očko na odpájení součástek s více nožičkami.

Hrotové páječky

Na pájení jemné, elektrostaticky citlivé elektroniky se více hodí hrotové páječky [2]. Ty se vyskytují v „hloupých“ variantách za asi 150 Kč (trvale hřejí, když se zapojí do zásuvky) anebo jako chytré „pájecí stanice“ s regulací teploty od 1000 Kč. Hloupé páječky jsou schopné se rozehřát na poměrně značnou teplotu, je proto třeba je často zapojovat a vypojovat podle potřeby – je to nepohodlné, ale když se zapojí do zásuvky/prodlužovačky s vypínačem, není to tak hrozné.

Hrot je pokryt ochrannou vrstvou. Při jejím poškození začne hrot odtávat a časem je třeba jej vyměnit. K „hloupým“ páječkám jde asi o 15 Kč, hroty do „chytré“ páječky jsou řádově dražší.

Odsávačka cínu

je píst s pružinkou, který dokáže rychle vcucnout kapku roztaveného cínu. Využití najde zejména při odpájení desek. Získaný cín je možné opět použít a mnohdy pokryje spotřebu. Čas od času je třeba odsávačku rozmontovat a vymést z ní cínový prach. Schopnosti odsávačky se dají zlepšit promazáním pístu, nesmí se to ale přehnat, aby nevypouštěla olejové výpary. Lze ji nahradit roztřepeným měděným drátkem (tzv. licnou), do níž se roztavený cín nasaje..

Materiál

Pájecí slitina - "cín"

Pájecí slitina (správně a v nabídce prodejců "pájka") je složena z 60 % cínu a 40 % olova (prodávají se i bez olovnaté slitiny). Taví se při cca 260 °C. Prodává se ve formě tlustých či tenkých drátků. Ve skutečnosti jde skoro vždy o trubičku, uvnitř které je proužek kalafuny. Občas se proto používá název "trubičkový cín". Pokud máme odsávačku, můžeme ze starých obvodů vysávat tolik cínu, že budeme cínově soběstační.

Kalafuna

Kalafuna je jedním z nejběžnějších tavidel. Hlavním účelem kalafuny je usnadnit pájení. Povrchy zahřátých kovů se totiž pokrývají tenkou vrstvou oxidů, které brání dobrému spojení. Kalafuna jednak tyto oxidy odstraňuje, jednak brání přístupu vzduchu. Výhodou je odhad teploty páječky – nejvhodnější je, když se kalafuna právě začíná vařit. Kromě toho při práci obvykle krásně voní (některé naopak nepříjemně smrdí); nejkrásnější vůni lesa je možné získat z vlastnoručně sbírané smrkové smůly. I tak jsou výpary kalafuny dráždivé a je vhodné pájet na větraném pracovišti.

Získávání součástek ze starých obvodů

Současná společnost tvoří spoustu odpadu, v němž často najdeme elektronické přístroje s většinou plně zachovalých součástek. Nemá smysl stále jezdit kupovat nové součástky, když je můžeme pohodlně vypájet a vdechnout jim nový život!

Kde?

Nejčastěji nalezneme tyto obvody:

Počítačové monitory jsou pro běžné experimenty asi nejvhodnějším zdrojem součástek. Dá se jich v PC-opravnách vyškemrat velké množství a obsahují „vyvážené“ zastoupení součástek, jemných i poměrně výkonných. Berte jen desku s plošnými spoji, vakuová obrazovka patří do sběru.
Zdroje k počítačům mají podobně výhodné složení a navíc v nich bývá krásný větrák!
Ještě lepší (a vzácnější) jsou obvody z UPS – záložních zdrojů k počítačům, v nichž nalezneme krom mocného větráku zejména výkonné tranzistory (až okolo 20 A při 600 V) a analogově/digitální čipy. Už z nich bývá vyjmuta velká olověná baterie.
Obvody z rádií, počítačů a videí jsou poměrně chudé a většinou na nich najdeme krom několika použitelných zesilovačů mnoho příliš složitých čipů. Výjimkou jsou velmi staré počítače, které představují obrovskou zásobárnu použitelných čipů digitální logiky TTL a také staré rádia ve kterých někdy není ani jeden čip a zato velká hromada kondenzátorů (rezistorů také, ale ty jsou malé a proto to není tolik poznat).
Podobně chudé bývají i obvody z tiskáren. Z jehličkových a inkoustových lze ale získat dobré tranzistory na řízení krokových motorků a z laserových zase získáme krásný laser se světlovodným vláknem. Ze samotné tiskárny navíc získáme mnoho úžasných mechanických součástek, včetně silných krokových motorků, převodů a silně špinící barvy. Ze skenerů snadno vydolujeme miniaturní výbojku s malým zdrojem vysokého napětí.
Různé mobily a podobné malé potvory jsou už většinou příliš miniaturizované, než aby z nich byl větší užitek. Mobily ovšem obsahují monochromatický či barevný grafický display, a to často i s řadičem na jednom celistvém snadno vytěžitelném modulu, který mívá jen několikažilový přívod (seriových dat) a pro pokročilejší elektroniky je většinou použitelný.

Některé součástky v zapojeních v této učebnici se možná nepodaří najít v elektronickém šrotu. Všechny ale lze levně koupit v běžných obchodech s elektronickými součástkami. Jako inspirace ke koupi konkrétního typu může posloužit kapitola Praktická elektronika/Tabulky#Nejčastější součástky/.

Jak?

Řekněme, že jsme opatřili obvod z monitoru. Je na něm mnoho neznámých součástek, s jejichž magickými vlastnostmi se seznámíme později, nyní je stačí vyndat. Na odpájení je nejvhodnější běžná transformátorová páječka a úzké malé kleště, výhodná je odsávačka cínu.

Odpájení stejně jako pájení vyžaduje trochu cvik. Snažíme se hlavně součástku nepřehřát. U součástek s více nožičkami (nebo s malými SMD přímo na desce) je třeba použít páječku s obdélníkovým, vhodně tvarovaným očkem, které ohřeje všechny nožičky naráz. Po vyndání je vhodné součástky rovnou třídit do krabiček.

Vyndat čipy, rezistorová pole a podobné mnohonohé součástky lze i ohřátím desky v teplém vzduchu (nad plynovým vařičem). Desku pomalu ohříváme jen do teploty, kdy se začne tavit cín, nepřehříváme ji a dobře větráme! I tak uvolňuje dost dráždivých pachů. Klepnutím lze z desky hromadně získat malé součástky včetně kapiček cínu.

Podívejme se nyní na fyzikální základy.