Microcontroller

การลงอุปกรณ์ประกอบบอร์ด

เครื่องมือและการวางอุปกรณ์

การวางอุปกรณ์

ขั้นตอนในการลงอุปกรณ์เป็นเรื่อง ที่วัดใจของคนได้มาก จากที่ได้ทดลองของนักศึกษาส่วนใหญ่จะลงอุปกรณ์โดยขอให้ใช้งานได้ แต่ในความเป็นจริง การทำงานทุกขั้นตอนเป็นการแสดงถึงความเป็นช่างที่มีกึ๋นถ้าถามว่ากึ๋นคืออะไร คำตอบก็คือ กึ๋นนั้นเอง เพราะฉนั้นขั้นตอนตั้งแต่ออกแบบวงจร ตัดแผ่นทองแดงเจาะรูตลอดถึงการวางอุปกรณ์ ต้องใช้จิตใจทำทุกส่วน เริ่มต้นจาก

1 การตัด PCB ต้องตรงแล้วตะไบแต่งให้สวยงามการลงอุปกรณ์

2 การเจาะรูต้องตรงถ้าขี้เกียจให้หยุดการทำงานออกไปเดินเล่นแล้วกลับมาทำใหม่

3 การตะไบใส่ไอซี 7805 ต้องเป็น สี่เหลี่ยมสวย นักศึกษาถามถ้าสวยแล้วใช้งานไม่ได้หล่ะ แต่ถ้าย้อนกลับว่าถ้าสวยแล้วใช้งานได้หล่ะ ก็แปลว่านักศึกษา ได้ทุมเททั้งจิตใจกับงานมันน่าภูมิใจนักก็แสดงถึงกึ๋น

4 การวางอุปกรณ์ต้องดัดขาอุปกรณ์ให้สวยงาม เป็นเหลียม วางพอดีกับรูที่ออกแบบคงต้องใช้คีมปากแหลมช่วยแน่นอน การลงอุปกรณ์ ้าคิดว่าจะทำให้ดี
ก็ไม่ต้อง เผื่อขาเป็นเสาธง กดให้ติด PCBไปเลยไม่ต้องกลัวจะโยกคลอน แต่นักศึกษาก็ถามเหมือนข้อ 3 อีกนั้นแหละก็ตอบเหมือนเดิม

5 การถอดอุปกรณ์ SMD ก็ใช้อุปกรณ์ใบเลื่อย 2 แบบที่เห็นในรูป ประโยชน์มากมายจริงๆ ตัดคมนานกว่าใบมีดคัดเตอร์เวลาลับก็ใช้กระดาษทรายแผ่นเดียว ตัดแผ่นทองแดงก็สะดวก ถอด chipจากแผ่นปรินท์เก่าก็ง่ายคว้านแทนดอกสว่านก็ดี ลองทำดูครับ

RN1 และ RN2 จะเป็น R-network สังเกตได้จากจุดสีขาวเป็นตำหนิที่ขาแรก ตำแหน่งนั้นคือขาที่เป็นจุดร่วม หรืออาจจะดัดแปลง โดยใช้ตัวต้านทานค่า 10K หรือค่าใกล้เคียงมาต่อเองดังรูป 12 ถ้าใช้ R-network ก็จะสะดวก ซึ่งอาจหาได้จากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เก่าๆ เช่น Main Broad Computer, CD-ROM หรือ คอมพิวเตอร์ที่ไม่ได้ใช้งาน

จากในวงจรพิมพ์ได้ออกแบบลายทองแดงเผื่อไว้สำหรับอุปกรณ์ที่เป็น SMD ซึ่งจะเป็นตัวต้านทาน และตัวเก็บประจุสำหรับกรองความถี่สูงทิ้ง อุปกรณ์ SMD จะหาได้จากอุปกรณ์จำพวกบอร์ดของคอมพิวเตอร์เก่าๆ วิธีการอ่านค่าตัวต้านทานก็จะอ่านเป็นค่าตัวเลข เช่น 103 ก็คือ 10 กิโลโอมห์นั้นเอง ส่วนตัวเก็บประจุสังเกตได้จาก ตำแหน่งการวางจะอยู่ชิดกับไอซี เพราะมีวัตถุประสงค์ในการใช้งานกรองความถี่สูงเช่นเดียวกัน จากการทดลองนำตัวเก็บประจุ มาวัดวัดค่าจะได้ 0.1UF ทุกตัว เพราะส่วนใหญ่จะไม่มีค่าระบุไว้ที่ตัวอุปกรณ์ วิธีการถอดอุปกรณ์ SMD ออกจากบอร์ดเก่าจะใช้เครื่องมือช่วยโดยสร้าง ขึ้นเองจากใบเลื่อยที่หักแล้ว นำมาลับขึ้นรูปให้คล้ายมีดผ่าตัด แล้วลับด้วยกระดาษทรายจะมีความคมใช้งานได้นาน และเอนกประสงค์ เพราะทำมาจาก เหล็กชุบแข็ง การถอดให้ใช้หัวแร้งละลายตะกั่วที่ขาด้านใดด้านหนึ่งของอุปกรณ์ SMD และย้ายมาละลายตะกั่วอีกข้างหนึ่ง หลังจากนั้นให้ใช้ใบมีดสะกิดออกมา ซึ่งจะทำได้ไม่ยาก ส่วนวิธีการบัดกรีอุปกรณ์ SMD ก็จะใช้คีมคีบขนาดเล็ก หรือแหนบช่วยในการจับตัวอุปกรณ์เพื่อทำให้การบัดกรีสะดวกขึ้น ตำแหน่งของ อุปกรณ์ SMD บนลายทองแดงได้ออกแบบให้ขนานกันไปกับแบบอุปกรณ์ที่เป็นแบบใช้ทั่วไปซึ่งอยู่ด้านบนของวงจรพิมพ์ ดังนั้นจะต้องเลือกใช้เพียงชนิดเดียว ส่วนการวางอุปกรณ์ประเภทสวิตซ์ โยก และ DC Jack อาจจะต้องคว้านและแต่งรูให้ใส่ให้ได้พอดี หลังจากที่ลงอุปกรณ์ครบทุกตัวแล้วให้ใช้แปรงสีฟันขัด ทำความสะอาด แล้วตรวจสอบลายทองแดง และจุดบัดกรีด้วยตาเปล่าอีกครั้ง

ข้อเสนอแนะ
ก่อนที่จะทำการบัดกรีอุปกรณ์ลงบนบอร์ด แนะนำให้วางตำแหน่งอุปกรณ์ที่ละตัวตามลำดับในวงจร โดยไล่ตั้ง DCJACK,สวิตซ์, ไดโอด D1-D4 ฯลฯ และไม่ต้องดูตำแหน่งการวางอุปกรณ์จากรูป เพื่อที่จะศึกษาตำแหน่งต่างๆ ของการวางอุปกรณ์บนบอร์ดทดลอง หลังจากนั้นให้ถอดอุปกรณ์ออกทั้งหมด แล้วดำเนินลำดับการบัดกรีต่อไป แต่ถ้าหากมีชุดจับแผ่นวงจรพิมพ์ ก็สามารถดัดขาอุปกรณ์แล้ว บัดกรีไปเลยก็ได้ เพราะไม่มีปัญหาเรื่องความสูงของอุปกรณ์ ที่สำคัญสามารถที่จะทดสอบการทำงานที่ละส่วนได้

                  การวางอุปกรณ์ลงบนบอร์ดทดลอง เราสามารถจะทำลำดับขั้นตอนใดก่อนนั้น จะขึ้นอยู่กับความสะดวกในการวางอุปกรณ์ การบัดกรี และการแก้ปัญหา ซึ่งอาจจะลงอุปกรณ์ทั้งหมดในครั้งเดียว หลังจากนั้นจึงจะทดลองการทำงาน และ แก้ไขทีละลำดับเมื่อ เกิดปัญหา หรืออาจจะลงอุปกรณ์ทีละภาคของวงจร ในแต่ละหน้าที่เพื่อจะได้แก้ไขไปทีละลำดับ
                   ดังนั้นขั้นตอนที่ได้เสนอแนะในเนื้อเรื่อง จึงไม่ใช้ขั้นตอนที่ตายตัวสามารถที่จะปรับลำดับขั้นตอน ไปตามเครื่องมือ ที่นำมาใช้งานได้ ข้อควรระวัง น้ำยากัดลายทองแดง หรือกรดกัดปรินท์ อาจจะก่อปัญหาได้มากภายหลังในการใช้งาน ดังนั้นต้องใช้ ด้วยความระมัดระวังในการใช้งานให้มากที่สุด

การวางอุปกรณ์ โดย PCB เอนกประสงค์

ในการสร้างลายทองแดงเพื่อใช้งานนั้น บางที่อาจจะเป็นเรื่องยุ่งยากในบางคน ผมจึงได้จัดทำในรูปแบบของแผ่น PCB แบบเอนกประสงค์ ซึ่งก็ไม่มีปัญหาในการใช้งานแต่อย่างใด ซึ่งในการสอนวิชา ไมโครโพรเซสเซอร์ ก็ได้ใช้แผ่น PCB แบบเอนกประสงค์ก็ใช้งานได้และที่สำคัญทำให้จำขาต่างๆ
และเข้าใจวงจรได้ดี สามารถทำเป็นเครื่องต้นแบบ เพื่อไปสู่การออกแบบลายทองแดงที่สมบูรณ์ด้วย

การตรวจสอบบอร์ดทดลองเบื้องต้น

1 ให้ตรวจสอบด้วยตาเปล่าว่ามีจุดไหนที่บัดกรี แล้วทำให้เศษตะกั่วลัดวงจรได้บ้าง ให้ใช้แปรงสีฟันขัดไปที่ด้านลายทองแดงยังไม่ต้องนำไอซี IC2 และ IC3ใส่ที่ซ๊อคเก็ต

2 ให้ใช้มัลติมิเตอร์ตั้งค่าการวัดที่ตำแหน่ง VDC วัดที่ขั้วของอแดปเตอร์ หรือหม้อแปลงที่จะนำมาใช้งานว่า มีแรงดันไฟออกมาหรือไม่

3 ให้นำขั้ว JACK DC ของอแดปเตอร์มาเสียบเข้าที่บอร์ด หลังจากนั้นให้โยคเปิดที่สวิตซ์ สังเกตที่ LED1 จะต้องสว่าง และเมื่อปิดสวิตซ์ไฟจะต้องดับ (มีไฟเข้าสู่วงจร และสวิตซ์ใช้งานได้)

4 ให้ใช้มัลติมิเตอร์ตั้งค่าการวัดที่ตำแหน่ง VDC วัดแรงดันไฟที่ซ็อกเก็ตระหว่างขา 20 กับขา 10 ของ IC2และ IC3 โดยให้ขั้วลบอยู่ที่ขา 10 และขั้วบวกอยู่ที่ขา 20 ให้วัดแรงดันทั้งสองตัว ถ้าบอร์ดไม่มีปัญหาในส่วนนี้จะได้แรงดัน อยู่ในช่วง 4.8 VDC - 5.1 VDC (มีไฟให้ไอซีทั้งคู่ แรงดันปกติ IC1(ไอซี 7805) ทำงานถูกต้อง)

5 ให้ต่อที่ JP1(1-2) โดยใช้ตัวเสียบจัมเปอร์ หลังจากนั้นให้ใช้สายไฟเส้นเล็กๆ หรือสายโทรศัพท์ มาเสียบที่ ซ็อกเก็ตไอซีขาที่10 ของ IC2 แล้วนำปลายสายอีกด้านไปเสียบที่ขา 17 สังเกตที่ LED2 จะต้องสว่าง (ต่อ LED2 ทดสอบบิตถูกต้อง ทำงานด้วยสถานะลอจิก "0")

6 ให้ต่อที่ JP2(1-2) โดยใช้ตัวเสียบจัมเปอร์ หลังจากนั้นให้ใช้สายไฟเส้นเล็กๆ หรือสายโทรศัพท์ มาเสียบที่ ซ็อกเก็ตไอซีขาที่ 2 แล้วนำปลายสายอีกด้านไปเสียบที่ขา 17 ของ IC2 เมื่อทำการกดที่สวิตซ์ SW3 สังเกตที่ LED2 จะต้องสว่าง และเมื่อปล่อยคีย์สวิตซ์ LED2 จะต้องดับ (ต่อสวิตซ์ทดสอบ SW3 ถูกต้อง เมื่อกดสวิตซ์จะมีสถานะลอจิก '0")

7 จากข้อที่ 6 ให้เปลี่ยนจากขาที่ 2 เป็นขาที่ 1 แล้วให้กดสวิตซ์ SW2 สังเกตที่ LED2 จะดับ ถ้าปล่อยมือ LED2 จะสว่าง (ทดสอบส่วนของวงจรสวิตซ์รีเซต SW2 )

8 จากข้อที่ 6 ให้เปลี่ยนจากขาที่ 2 ของ IC2 เป็นขา 3 ของ IC3 แทน แล้วทดลองเสียบจัมเปอร์ที่จุดต่อ JP3 (1-2)LED2 จะสว่าง ถ้าถอดตัวเสียบที่จุด JP3 (1-2)ออกจะทำให้ LED3 ดับ(ต่อวงจรการสลับทิศทางของ IC3 ถูกต้อง)

รายการอุปกรณ์

อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ
IC1- LM7805 1 ตัว
IC2 -AT89CX051 1 ตัว (ดูเนื้อเรื่อง)
IC3 - 74LS245 1 ตัว
D1-D4 - 1N4001 4 ตัว
LED1-LED2 2 ตัว

ตัวต้านทาน 5 %
R1,R3 - 1กิโลโอห์ม ? W 2 ตัว
R2,R4 - 10 K ? W 2 ตัว
RN1 - เน็ตเวิร์ค 10k (9ขา) 1 ตัว (ดูเนื้อเรื่อง)
RN2 - เน็ตเวิร์ค 10k (8ขา) 1 ตัว (ดูเนื้อเรื่อง)

ตัวเก็บประจุ
C1 - 100 UF /16V 1 ตัว
C2 - 10 UF/16V 1 ตัว
C5 - 1 UF /16V 1 ตัว
C6,C7- 33 PF เซรามิค 2 ตัว
C3,C4,C5 - 0.1 UF เซรามิค 2 ตัว

อื่นๆ
X 1 x-tal 12 MHz หรือ 11.0592 MHz 1 ตัว(ดูเนื้อเรื่อง)
SW1 Switch โยกขนาดเล็ก 1 ตัว
SW2,SW3 Switch กดติดปล่อยดับตัวเล็ก 2 ตัว
แผ่นระบายความร้อน (ตามรูป) 1 ตัว
DC- jack ลง PCB ตัวเมีย 1 ตัว
ซ็อคเก็ต 20 ขา 2 ตัว
คอนเน็คเตอร์ 20 ขา (IDE ) 1 แถว
อแดปเตอร์ 6-12 โวลท์ AC หรือ DC 1 ตัว
Zip Socket 20 ขา 1 ตัว
แผ่นวงจรพิมพ์ตามแบบ 1 แผ่น
หมายเหตุ
แหล่งจ่ายไฟจะใช้อแดปเตอร์สำเร็จหรือหม้อแปลง ขนาดไม่ต่ำกว่า 6 โวลท์ 800 มิลลิแอมป์ พร้อมขั้วเสียบ

รายการอุปกรณ์ลง PCB แบบเอนกประสงค์ (ที่เพิ่มเติมจากแบบแรก)
สายไวแรฟ wire wrapping 2 เมตร
ขา IDE แบบตัวผู้ 1 แถว
คอนเนคเตอร์ IDE ตัวเมียงอ 90 องศา 20 ขา 1 ตัว

	คลิก:: ไอซีไมโครคอนโทรลเลอร์ AT89CX051
	ไอซี 74LS245 H = High Level, L = Low Level, X = Irrelevant To prevent excess currents in the High-Z (Isolation) modes all I/O terminals should be terminated with 10kW to 1MW resistors. จะทำหน้าที่เป็นบับเฟอร์ (Buffer) ข้อมูลขนาด 8 บิต ในกรณีที่ต้องการเชื่อมต่อพอร์ตกับอุปกรณ์ภายนอก ในกรณีที่ไอซีไมโครคอนโทรลเลอร์จะไม่สามารถที่จ่ายกระแสมากเกินกว่า ที่จะขับอุปกรณ์เอาต์พุตโดยตรงได้ ดังนั้นจึงต้องผ่านไอซีที่ทำหน้าที่บัปเฟอร์เสียก่อน จึงเปรียบเสมือนเป็นอุปกรณ์ป้องกันหรือตัวกันชนให้กับไอซี ไมโครคอนโทรลเลอร์
	ไอซี LM7805 และไอซี LM7812 เป็นไอซีเร็กกูเรเตอร์ (Regulate) ขนาด 5 โวลท์ ซึ่งจะทำหน้าที่รักษาระดับของแรงไฟให้มีค่าคงที่ 5 โวลท์ และ 12 โวลท์
	DC -JACK สะดวกต่อการใช้งาน
	ไดโอด D1-D4 (1N4001) ต่อเป็นวงจรบริดจ์ ทำหน้าที่เป็นวงจรเรกติไฟเออร์ โดยเปลี่ยนไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ให้เป็น ไฟฟ้ากระแสตรง (DC) และกลับขั้วไฟให้ถูกต้อง
	ตัวต้านทาน R1 จะทำหน้าที่จำกัดกระแสที่ป้อนให้กับ LED1 เพื่อกำหนดความสว่าง ให้พอดีสำหรับการแสดงสภาวะการทำงานของบอร์ด ใช้ค่าความต้านทานที่มีค่ามาก แต่ยังให้แอลอีดีมีความสว่างพอสังเกตได้ จะเป็นการประหยัดแหล่งจ่ายไฟของระบบ
	ตัวเก็บประจุ C1 จะทำหน้าที่กรองแรงดันหรือฟิลเตอร์ (Filter) เพราะในการเปลี่ยนแรงดัน ไฟกระแสสลับให้เป็นแรงดันไฟกระแสตรง จะยังมีการกระเพื่อมของแรงดันไฟตรง ที่เราเรียกว่า ริปเปิล (Ripple) ดังนั้นเราจึงใช้ตัวเก็บประจุเพื่อลดค่าแรงดันริปเปิลลงไป โดยการเก็บค่าประจุ ไว้เมื่อช่วงแรงดันสูง และจะจ่ายประจุให้กับโหลดเมื่อมีการกระเพื่อมทางด้านต่ำดังนั้นโหลด จะได้แรงดันที่ราบเรียบขึ้น
	ซ็อกเก็ตไอซี 20 ขา
	คริสตอลค่าไม่เกิน 24 MHz ผมใช้ 11.0592 MHz
	LED1 แสดงสถาวะการทำงานของแหล่งจ่ายไฟ
	สวิตซ์โยคขนาดเล็ก POWER ON - OFF
	สวิตซ์กดติด ปล่อยดับ
	เทอร์มินอลบล็อก
	แผ่นระบายความร้อน จะยึดติดกับแผ่นวงจรพิมพ์ตำแหน่งของการวาง ไอซี 7805 7812 เพราะจะต้องวางคว่ำหน้าลง ดังนั้นการเจาะรูที่แผ่นวงจรพิมพ์จะต้องเจาะ ให้ตรงระหว่าง รูน็อตกับรูของไอซี 7805 7812 ด้วย
	PIN HEADER ใช้สำหรับเสียบสายแพรเพื่อทดลองเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ภายนอก
	JUMPER เป็นตัวเสียบเพื่อเลือกทิศทางการเชื่อมต่อของไอซี แอลอีดี และสวิตซ์
	ใช้ฐานรองแล้วยึดน็อต เพื่อจะยกระดับให้สูงขึ้นจากพื้น