Tímto jubilejním článkem, který se jako vůbec první na celém mém webu zabývá elektronikou, bych Vám rád popsal několik malých triků a postupů, které Vás ve výsledku dovedou nejen k triakové regulaci výkonu vtěsnané do prostoru původního vypínače prodlužovacího přívodu, ale budou se hodit i na mnoha jiných místech.

Začněme schématem, které jsem sice kreslil, ale podkladem mi bylo zapojení ze stránek DjPeak.cz. Zapojení se vejde mezi fázový vodič, takže není třeba k němu kabel přivést všemi třemi žílami. Při letmém pohledu do schématu se nejspíše zeptáte, k čemu tam je trimr a potenciometr dohromady - potenciometr slouží k samotné regulaci podlaha až plný výkon, zatímco trimrem nastavíte úroveň podlahy. Můžete regulovat 0-230 V (podle zátěže), nebo také třeba 80-230 V, ...

Začínáme - kupa součástek

Na fotografii můžete vidět, že zpočátku situace nevypadala nijak růžově - prostor po vypínači je proti kupě součástek opravdu nepříliš velký. Po troše rozjímání vpravdě tetrisového nádechu jsem však usoudil, že to půjde, a jal se připravovat návrh desky plošných spojů. I když jí zde uvidíte na fotografiích, obrázek jejího návrhu nepřiložím - o důvodech se dočtete dále v článku. Doporučuji se k nim však dočíst dříve, než nějakou vlastní navrhnete. Mohli byste si ušetřit hodně nervů - na rozdíl ode mě, který jsem si mohl zklamání z nefunkčnosti přístroje a nutnosti nápravy vychutnat do sytosti.

Prvním přípravným krokem byla příprava ochranného laku na cuprextit. Když si domů přinesete 200x300mm desku holé hladké plátované mědi, nechcete z ní zanedlouho mít bezcennou měděnku na umělohmotné desce. K ochraně se výborně hodí levná alternativa drahých ochranných laků určených speciálně pro plošné spoje - kalafuna rozpuštěná v acetonu. Tento lak se dá relativně rychle vyrobit, protože kalafuna se rozpouští rychle, a stejně tak rychle ho lze aplikovat, protože aceton se relativně rychle odpaří a zanechá film z kalafuny. Výhodou tohoto laku je kromě ceny i pájitelnost. Potřebujete-li opravit spoj, stačí se prostě chopit páječky bez nutnosti čištění spoje - o to se naopak kalafuna postará sama. Potřebujete-li měď opět obnažit, když třeba vyrábíte novou desku, umyjete snadno kalafunu lihem nebo acetonem.

Lak má tekutou konzistenci, malou viskozitu a snadno se roztírá. Lze s ním stejně snadno pokrýt velké plochy, jako i malá zákoutí hotového spoje se zapájenými součástkami. Když lak úplně zaschne, není lepkavý, takže nenachytá prach, a nepřijímá vzdušnou vlhkost, takže se není třeba obávat o jeho trvanlivost. Podstatné ale je použít pokud možno čistou, drcenou kalafunu, nikoli její směsi nebo dokonce pasty vyráběné k pájení. Buďte opatrní při uchovávání laku - aceton je velmi agresivním rozpouštědlem, které naleptává mnoho druhů plastů a syntetických gum, takže je třeba dobře rozvážit, v čem lak budete uchovávat. Sklenička od přesnídávky postačí, ale čas od času zkontrolujte těsnění pod víčkem - i páry acetonu umí leptat.

Pokud se Vám nechce čekat příliš dlouho na zasychání laku, můžete si snadno pomoci - takový malý dvanáctivoltový větráček z počítače umí být hodnotným pomocníkem i mimo skříň. Takovým odvětráváním snížíte dobu schnutí laku i na čtvrt hodinky. Podstatné je ale i dobré odvětrávání místnosti. Z takové nalakované plochy se odpaří dost acetonu k tomu, aby se menší uzavřená místnost stala dosti neobyvatelnou. Nepodceňujte riziko zdravotních obtíží, chcete přece něco vytvořit, ne začít fetovat.

Mimochodem - zařízení, které na fotografii drží větráček, je nesmírně šikovné pro jakékoli pájení. Místo pálení vlastních prstů můžete snadno nastavit ramena s krokodýlky do potřebné polohy a pájet vesele a bezbolestně.

Začíná být těsno

Skutečné rozvažování, jestli se součástky do vymezeného prostoru vůbec vejdou, začalo teprve ve chvíli, kdy bylo třeba upravit desku do konečného tvaru. Na fotografii vidíte, že bylo třeba ji poněkud zdeformovat, aby se vůbec vešla dovnitř. Z původních 43x35 mm se tak využitelná plocha ještě zmenšila. Všechny části prodlužovacího přívodu musely z konstrukčních důvodů zůstat na svém místě, takže deska došla nejen k ukousnutým rohům, ale i k průstřelu. Co se týče samotného dělení a opracovávání cuprextitu, zpočátku postačí klidně nůžky na plech - těmi to jde nejrychleji, ale vzhledem ke konstrukci se může cuprextit deformovat, takže je třeba opatrnosti nebo volby jiné metody. Můžete cuprextit také řezat - pilkou na železo nebo speciálními maličkými cirkulárkami s jemnými kotouči. Je to metoda pomalejší, šetrnější, ale přesnější. O jemné doladění tvaru se pak postará bruska s jemnějším kotoučem, hrany klidně zvládnete i smirkovým papírem.

Když už deska do svého brlohu sedla, bylo třeba rozmístit do ní součástky. Tentokrát jsem se rozhodl zcela netradičně nejprve navrtat díry a teprve poté nakreslit na desku obrazec spojů. Proč? Protože součástky měly být tak těsně u sebe, že by se mohlo při klasickém postupu stát, že by nějaký z vývodů nesedl do plošky svého spoje. Součástky jsem tedy nejprve posadil na desku, otečkoval lihovým fixem pozice jejich vývodů a navrtal díry. To je vhodné udělat 1mm vrtáčkem - vývody většiny součástek by se sice vešly i do 0,8mm díry, ale takto si jednak necháte trochu vůle pro nepřesnosti, a jednak lze součástku po zapájení snáze vyměnit, zatímco díra stále není příliš velká k tomu, aby jí cín snadno překryl.

Výroba DPS

V tomto případě platilo "Dvakrát měř, jednou řež." dvojnásob. Pro jistotu jsem tedy zkusil součástky narovnat coby sardinky do svých pozic ještě před výrobou samotné DPS. Zjevně se mi podařilo odhadnout pozice děr dostatečně přesně k tomu, aby se součástky na desku pohodlně vešly. Asi tak pohodlně, jako sardinky do plechovky. Pokud Vám opticky příliš nesedí, že jeden chudák vývod potenciometru nemá svůj otvor, není třeba se bát. Jak ve schématu vidíte, je tak či tak připojen k jezdci, který je středním vývodem potenciometru, takže postačí malá drátová propojka vzduchem.

Před samotným nakreslením plošného spoje nitrobarvou jsem vytáhl jen vodivé cestičky lihovým fixem. Návrh obrazce mi pomohla vytvořit freeware verze programu Eagle. Pokud podobnou činnost provádíte poprvé, nezapomínejte na zrcadlení - návrh obrazce na obrazovce je z pohledu hřbetů součástek, strana spojů, na kterou se pravděpodobně chcete dívat, je odvrácena od Vás. Je relativně snadnou cestou nakreslit nejprve mezi vyvrtané otvory vodivé cestičky a teprve potom pokrýt plochy mědi nitrobarvou. A maličkost na závěr odstavce - nemusí se vyplatit kontrolu přeskočit. I když se Vám může zdát otravná, když to děláte po stopadesátédruhé, ale nezapomínejte na to, že jakmile spoj vyleptáte, bude už jen na segmentovém noži a vzdušných spojích, napravit chybu...

Před leptáním je třeba měď, která má zůstat na místě, dobře ochránit před přístupem leptacího roztoku. V případě méně agresivního roztoku chloridu železitého stačí i mnohem tenčí vrstva barvy. Vrstva, kterou vidíte na fotografii, vznikla aplikací méně ředěné nitrobarvy, a za obvyklých okolností bych takovou vrstvu použil k pohodlnému leptání v kyselině chlorovodíkové s peroxidem vodíku. Zde jsem použil trochu silnější vrstvu proto, abych ochránil i měď již vyvrtaných děr. Tady má výhodu ten, kdo umí kreslit a má jistou ruku. Jak vidíte, okraje barvy nejsou právě rovné, což se dá vyřešit přetáhnutím a doladěním v dalším kroku. Obecně je dobré zanechávat obnažené cestičky tak široké, jak vyžaduje aplikace - pro obvod s kilovoltovým napětím budete jistě potřebovat větší mezery než pro obvod na napětí tužkového článku.

Zatímco nitrobarva bude zasychat pod již dobře známým větráčkem, můžeme si povědět něco o tom, proč právě nitrobarva. Nitrobarva má totiž výborné mechanické vlastnosti - obrazec je totiž obvykle třeba ještě doladit poté, co zaschne. Kdybychom použili barvu, která by ztvrdla do kompaktního ale křehkého filmu, další úprava by potom nebyla možná. Nitrobarva zůstává vláčná, takže je možné zarovnat hrany a doladit obrazec prostým vyřezáním segmentovým nožem. Co se týče schnutí, nitrobarva je schopna zaschnout do půl hodiny. Není tedy třeba plánovat výrobu plošného spoje touto cestou jako pětiletku. Podle druhu užitého leptacího roztoku je třeba také upravit šířku obnažených částí mědi - chtě nechtě totiž dochází k většímu či menšímu podleptávání. To znamená, že se vyleptá vždy o trochu více mědi, než kolik kresba zamýšlí.

Leptání plošného spoje je chvilkou pro oddech. Tady je ruka tvůrce dokonce nežádoucí, protože chlorid železitý je látkou žíravou a mírně jedovatou, takže se varujte kontaktu s tělem a dýchat páry také není nejlepší nápad. Leptat se dá skutečně bezobslužně - a to tak, že položíte spoj stranou mědi dolů na hladinu. Měď pak sama od sebe může odpadávat na dno a čerstvý roztok se dostává k desce. Druhým způsobem je položit desku na dno a potírat ji štětečkem. Tentokrát to je nutné, protože jinak se rychlost leptání drasticky snižuje. Je také vhodné leptací roztok zahřát. Přece jen, leptání je chemická reakce, a jako taková si libuje v teple. Doporučeno je 50 °C, ale mně úplně stačilo umístění leptací lázně na chladič a na radiátor. Leptáte-li však ve směsi kyseliny chlorovodíkové a peroxidu vodíku, zapomeňte na svou ložnici. Tato směs je extrémně agresivní a uvolňuje se z ní chlór, takže je moudré leptat jen venku nebo v dobře větraných neobytných prostorách.

Před finalizací desky je samozřejmě nutné desku omýt. Nejprve ji vyndáme z leptací lázně (není rozumné dělat to rukama, pokud nechcete týden poté vypadat jako silný kuřák), otřeme z ní leptací roztok a omyjeme vodou. Po osušení je třeba zbavit se nitrobarvy. Toho dosáhneme nejsnáze ponořením do lázně z nitroředidla. Necháme desku koupat se v ní několik minut a štětečkem z ní odstraňujeme pomalu se rozpouštějící barvu. Metodou lázně rozhodně ušetříte spoustu nitroředidla.

Po vykoupání desky (v mém případě opravdu řádném, protože jsem musel vymýt nitrobarvu i z vyvrtaných otvorů) přijde na řadu další kontrola. Nejprve kontrola, zda-li se všechny obnažené části správně odleptaly. První nápovědou je už pohled na desku v leptací lázni - pokud plave na hladině, vidíte, jestli se měď odleptala, skrze desku. Teď, když už vidíte přímo měď, zkontrolujete spoje znovu. Ideální je vzít si na to i prozváněčku multimetru. Případné chyby napravíme pomocí segmentového nože. Pokud se nám odleptalo mědi více, než jsme si přáli, můžeme si už jen zoufat a napravit situaci určitým množstvím pájky a vzdušnými drátovými spoji. Je také dobré upravit otvory, jejichž okraje nyní nejspíše stále přečnívají nad plochu spoje. To se provede nejlépe o něco širším vrtáčkem, kterým se jen zlehka dotkneme okrjů otvoru, abychom odstranili otřepy a převýšení. Já to dělám i obyčejným jehlovým pilníčkem s ostřejším hrotem.

Pokud deska prošla kontrolou, přišel čas na zapájení součástek. Drobnou radou šetřící nervy a čelisti pinzety budiž postup hierarchický - nejprve zapájejte nejmenší součástky a pokračujte podle velikosti až k největším. Důvod je prostý - když to uděláte opačně, budete muset maličké součástky složitě strkat mezi již zapájené velké. Poté, co součástku prostrčíte vývody skrze desku, je vhodné tyto zaštípnout, teprve potom zapájet. Pájení je kapitolkou samou pro sebe, ale ve stručnosti - mikropájka je velkým pomocníkem. Jednak její ostrý hrot je mnohem šikovnější, pokud nemáte místo a spoje jsou malé, a jednak se tolik nepřehřívá, takže šetří součástky, spoje a nepřepaluje tolik pájku. Dávejte pozor na to, abyste skrze vývody nepřehřáli součástku a tak ji nezničili. Obzvláště LED a elektrolytické kondenzátory vysoké teploty opravdu nesnášejí (zapájet SMD LED může být výzvou, pokud člověk neví, co dělá). Pájejte proto pokud možno rychle. I když cuprextit odvádí spoustu tepla od součástky, nelze na to spoléhat. Pájené místo vždy očistěte kalafunou a pájku přimějte obepnout celý otvor i vývod kolem dokola.

Nyní přišla chvíle, kdy si můžete opravdu vychutnat sardinčí atmosféru všech součástek. Protože součástky na síťové napětí musí mít netriviální rozměry, byla opravdu třeba trocha síly k jejich finálnímu umístění. Každopádně, v tak těsném umístění je dobře rozmyslet si, jak moc ztrátového tepla bude ta která součástka produkovat. Mohlo by se totiž snadno stát, že i když každá ze součástek bude výpočetně svoji roli zvládat, díky tomu, že kolem ní budou topit ostatní, stejně se přehřeje a ohrozí obvod. Důležitou součástí síťových obvodů je také pojistka. Na tu bychom neměli zapomínat, protože taková malá korunová položka leckdy může zachránit před požárem miliony a miliony. Jak vidíte na obrázku, nemusíte své obvody připravovat na osazení ošklivým pojistkovým tubusem. Vyrábějí se malé plechové držáky pojistek pro zapájení do plošných spojů. V konkrétním případě je pojistka pětiampérová, protože nechci riskovat přehřátí obvodu, ale zapojení by mělo vydržet i více než 10 A. Ovšem na rozumnějším plošném spoji - ten můj musel z rozměrových důvodů mít velmi tenké vodivé spoje.

Přijde velká úleva, když se prodlužovací přívod s obvodem konečně podaří zavřít. Je však pravda, že bylo třeba interiér trošku odbrousit, ale podařilo se neprobrousit se skrz. Boční straně čtyřzásuvky přibyla díra na osu regulačního potenciometru. Díra vyšla akorát do spoje vrchní a spodní části umělé hmoty, takže stačilo vyříznout dva půlkroužky. Manipulace s obvodem se tak značně zjednodušila, protože nebylo třeba jej prostrkávat dírou. Je třeba podotknout, že osa potenciometru přichází do přímého kontaktu se síťovým napětím, takže by ideálně měla být plastová. Mně se však nepodařilo sehnat potenciometr s plastovou osou, proto jsem situaci vyřešil alespoň pevně sedícím knoflíkem. Dbejte však na bezpečnost a zajistěte, že se uživatel opravdu obnaženého potenciometru nedotkne!

Usazování všeho dohromady

Triak, srdce tohoto obvodu, je třeba za běhu chladit. Do jisté hodnoty proudu se zvládne chladit i sám, protože typ BT138/800 je stavěn pro 12 A. Je ale jistější chladičem ho opatřit. Bohužel, v tomto konkrétním případě to chce chladič trošku ukousnout, protože se v původních rozměrech nevešel do díry po vypínači. Teoreticky by bylo možné vymyslet nějaký chladič, který by se vešel úplně dovnitř a nevykukoval tolik z prodlužováku ven, ale to by vyžadovalo trefit na správný kousek, hrát si s kovoobráběním poněkud delší dobu, a nejspíše položit triak na záda, takže přidat patici. (Což jsem stejně později musel udělat, ale z mnohem smutnějšího důvodu.) Při broušení chladičů je zcela obecně dobrý nápad dávat si pozor na jejich teplotu. Vedou teplo opravdu rychle a pokud je držíte v rukou, dovedou spálit. Buď postupujte pomalu a dělejte přestávky, nebo je i za cenu mírného poškození hladkého povrchu chyťte kleštěmi.

Nezapomínejte, že hotový spoj bude nejspíše svou funkci plnit léta, v suchém i vlhkém prostředí, za tepla i zimy, ... Je proto nad slunce jasné, že obnažená měď by brzy zoxidovala a spoj by mohl přestat fungovat. Je tedy třeba jej nějakým způsobem chránit. Na to se skvěle hodí stejný lak, který jsme dříve vyrobili pro ochranu skladovaného cuprextitu. Stačí jím pokrýt hotový spoj a vysušit jej starým známým větráčkem, abychom ušetřili trochu času. Nespornou výhodou tohoto laku je již zmíněná pájitelnost. Mohli byste sice spoj napatlat lecčíms, ale museli byste to potom složitě odstraňovat, kdybyste potřebovali vypájet a vyměnit jednu ze součástek. Tento lak nejenže rozpájíte, ale ještě si díky tomu vyčistíte místo, které pájíte. Není sice tak veselé, že jsem tuto vlastnost později musel využít, ale rozhodně je příjemná.

Zrada

Přišla smutná část příběhu. Když jsem vyzkoušel zapojení, jak jste ho dosud viděli, nefungovalo. To vedlo k všemožným testům, měřením, překreslování schématu z DPS a porovnávání s originálem a tak všelijak podobně. Bohužel, všechny tyto testy vyšly správně, chybu neodhalily. Tak jsem se začal pídit po vědomostech na stránce, odkud jsem čerpal - a vida! Řešení tam stálo od samého začátku, ale já se k němu nedočetl, protože to byla v pořadí už několikátá mnohá stránka o triakové regulaci, kterou jsem prohlédl. Jak se tam píše, tak to i je - když se na triak díváte zepředu, je třeba přivést VSTUP na LEVÝ vývod a výstup je poté z prostředního. Gate napravo je opravdu. Mně se ale bohužel povedlo vsadit na označení v datasheetu a napálit se. To je také důvod, proč jsem Vám nemohl nabídnout obrazec DPS - moje verze totiž počítala s opačným pořadím vývodů. Musel jsem tedy triak uskřípnout, vývody překřížit a napájet na ně patici. Obvod sice funguje, ale bohužel ztratil na eleganci.

Po připájení přívodních kabelů a usazení obvodu na místo už nezbývalo než prodlužovací přívod sestavit dohromady, posadit na osičku potenciometru knoflík, přišroubovat na triak chladič a pokochat se pohledem na výsledek. Jak funguje můžete vidět zde: http://www.youtube.com/watch?v=Ww6TD7xusvQ. Dost důležitá poznámka je, že NA CHLADIČI TRIAKU JE SÍŤOVÉ NAPĚTÍ! Je proto třeba jej ještě izolovat od vnějšího prostředí, a tedy uživatelových rukou.

Vezměte prosím v úvahu, že tento návod Vám může být inspirací, ale nenesu odpovědnost za jakékoli škody na majetku či zdraví, které vzniknou buď přímo nedodržením uvedených varování, nebo v důsledku neodborné práce. Jednoduše doporučuji VĚDĚT, CO DĚLÁTE, a když to nevíte, ptejte se. Bolí to méně.

Váš Šíma

Přezdívka:	Text:
Ověřovací kód: + =