Bouwmethoden voor de Radioamateur
Breadboarding
Ongetwijfeld bent u deze term al eens tegengekomen. Het is een overblijfsel uit de begintijd van de radio toen amateurs hun experimenten uitvoerden op een veelal uit de keuken betrokken houten plank. Jawel, een broodplank.
De term is in de elektronicawereld blijven hangen voor elk (tijdelijk) experimenteel circuit. Alleen is die broodplank vervangen door een stuk printplaat.
Nu hoor je wel eens dat een circuit na deze ‘broodplank’-fase opnieuw gebouwd zou moeten worden, het ‘ugly’ prototype vervangen moet worden door een meer permanente, productieachtige versie.
Volgens mij zou je de tijd die dat vergt beter aan andere zaken kunnen besteden, temeer daar de productievariant maar zelden beter, of soms zelfs slechter presteert.
Onze ugly constructiemethode verschilt eigenlijk nauwelijks met de methoden in het buizentijdperk. Alleen gebruikten we toen een aluminium of stalen chassis met geïsoleerde aansluitstrippen en soldeerlippen die aan het chassis werden vastgeschroefd.
Een andere overeenkomst is de noodzaak om het schema te volgen. Er is geen print met opdruk, nadenken is vereist in plaats van gedachteloos solderen.
Montagemethode van PAøKSB
Een van de meest toegepaste en succesvolle montagemethoden voor zelfbouw is die zoals Klaas Spaargaren – PAøKSB dat beschreef in het februarinummer 1997 van Electron. Naar aanleiding van dat artikel van Klaas ontstond op een Internetforum een discussie die voor hem aanleiding was om daar als volgt op te reageren:
De methode zoals ik heb beschreven is juist uitermate geschikt voor HF werk.
Ongewenste capacitieve of inductieve koppelingen tussen circuits kunnen er b.v. de oorzaak van zijn dat schakelingen ongewenst gaan genereren of dat filters hun stopbanddemping niet halen.
Bij een print vormen met name inductieve koppelingen door gemeenschappelijke printsporen een bron van zorg. Bij een echte HF print zie je dan ook vaak dat grote aardvlakken zijn blijven staan. Het ontwerpen van zo’n print is moeilijk.
Het laten staan van een volledig aardvlak, waarbij alle aardaansluitingen kort zijn en niet gemeenschappelijk, zoals bij mijn methode, voorkomt die problemen.
Ook capacitieve overspraak tussen bedrading kan een probleem zijn. Een blikken schotje tussen de gevoelige componenten of draden kan dan uitkomst bieden.
Het monteren van een schotje tussen printsporen op een print heeft geen effect. Zo’n ongewenste koppeling kun je alleen opheffen door een andere print te maken.
Voor de nieuwkomers in de hobby nog even het volgende.
De door mij beschreven montagemethode wordt in recente handboeken van de ARRL en RSGB aanbevolen, juist voor HF werk.
In het ARRL boek staat de methode bekend als “ground-plane construction”, “dead bug”, en ook als “ugly construction“. Die laatste naam werd geïntroduceerd door W7ZOI die al zijn constructies zo maakte en beschreven heeft in zijn befaamde boek “Solid State Design”.
In het RSGB handboek staat over het “ugly system “… it works very well, particularly voor RF circuits”. Ook G2VA, de schrijver van de rubriek “Technical Topics” in Radcom heeft de methode diverse keren gepropageerd voor amateur hf constructies.
Ik ben dus in goed gezelschap.
Zoals ik in het artikel schreef zijn prints onontbeerlijk voor massafabricage. Voor amateurwerk waarbij maar één exemplaar hoeft te worden gemaakt ligt dat anders, zoals diverse correspondenten in hun reacties hebben aangetoond met voorbeelden van prima werkende apparaten.
73, Klaas
Manhattan Style
Bij deze manier van bouwen worden kleine stukjes printplaat (pads) als eilandjes met de bekende vingertjeslijm op een grotere printplaat, het aardvlak, gelijmd.
De elektronische onderdelen worden vervolgens op deze eilandjes, respectievelijk op het aardvlak gesoldeerd.
Wie de bedenker van deze al jaren toegepaste bouwwijze is, is niet bekend. Maar ontegenzeggelijk heeft Jim Kortge K8IQY met zijn inmiddels beroemde 2N2/40 QRP transceiver deze bouwmethode op een hoger niveau gebracht.
Er zijn talloze manieren om die eilandjes uit enkel– of dubbelzijdig printplaat te vervaardigen, zoals zagen of knippen. Maar als je compact wilt bouwen, en die pads dus niet te groot moeten zijn, dan heb je eigenlijk wat anders nodig.
Populair zijn dan ook de knabbeltang die rechthoekige pads oplevert, en een (hand)pons van Harbor Freight Tools voor ronde pads.
De knabbeltang is voor ca. een tientje in de betere gereedschapszaak te koop.
Die ‘2000 lbs Hand Punch’ van Harbor Freight is nauwelijks duurder, alleen moet je er wel voor naar Amerika. Een bevriende relatie heeft eens, toen dat nog mogelijk was, het ruim 1,5 kg wegende geval in zijn handbagage voor me meegenomen. Bijgevolg kan ik er nu wat meer over vertellen.
Met de bijgeleverde ponsen en stempels kunnen ronde gaten van 2 t/m 7 mm in metaal, of in dit geval in printplaat worden geponst. De scherpe centreerpunt op elke pons zorgde in eerste instantie voor concave eilandjes met soms haarscheurtjes in de koperlaag. We hebben daarom die punt maar voorzichtig weggeslepen (vijlen kan ook).
Vanwege het gewicht en de benodigde kracht om door printplaat te ponsen, kan je het apparaat het beste in een machineklem zetten. Daarmee heb je tevens één hand vrij om de printplaat door te voeren en wordt de productie van eilandjes opgevoerd.
Verder verdient het aanbeveling om het spul in een bakje op te vangen om te voorkomen dat ze op de grond en uiteindelijk in de stofzuiger verdwijnen.
Na eerst met de grotere maten gestoeid te hebben, beperk ik me nu tot de op een na kleinste pons (3,18 mm). Hiermee is een compacte bouw mogelijk terwijl de eilandjes toch groot genoeg zijn om er gemakkelijk de aansluitdraden van meerdere componenten aan vast te solderen.
Natuurlijk zorgen dat vóór het ponsen het printplaatmateriaal schoon en vetvrij is. Dit geldt ook voor de onderplaat die als aardvlak dient. Het lijmt en soldeert een stuk makkelijker …
Voor al dan niet in voetjes geplaatste IC’s zijn de kleinste rondjes nog steeds te groot. Hiervoor gebruikt men dan ook rechthoekige pads of een stukje printplaat waar met een zaag of kleine frees het koper is verwijderd.
Met een eenvoudig verstekbakje en een stukje gaatjesprint als referentie voor de steek, zijn deze ‘IC-eilandjes’ snel gemaakt.
Een kloon in Manhattan Style
Het is de moeite waard om de website van Carel Mulder PAøCMU te bezoeken en kies dan Red HOT NC20 in de index. Carel herbouwde deze oorspronkelijk als kit beschikbare 20 meter QRP transceiver in Manttan style en doet daar met vele foto’s uitgebreid verslag van.
Ugly style versus Manhattan style
Smaken verschillen en menigeen spreekt nogal eens ongenuanceerd over de voordelen van de ene methode ten opzichte van de andere, terwijl beide bouwwijzen even goede resultaten opleveren. Toch is het zinvol om de essentiële verschillen eens op een rijtje te zetten.
‘Ugly’ werkt sneller dan ‘Manhattan’ terwijl wijzigingen makkelijker zijn door te voeren.
Problemen tijdens ugly bouwen, in de vorm van instabiliteit, overspraak e.d. zijn snel verholpen. Bij Manhattan-bouw is dat vaak problematisch met al die vastgelijmde eilandjes.
Manhattan style vereist dat er, met de te gebruiken onderdelen als uitgangspunt, eerst een 1:1 layout op papier wordt gemaakt, om te bepalen waar je al die eilandjes moet plakken.
Er is één punt waarop ‘Manhatten’ het wint van ‘Ugly’ en dat is de reproduceerbaarheid, ofwel nabouwzekerheid (van belang voor een clubproject).
Ik weet niet of het u is opgevallen, maar in publicaties van zelfbouwers ugly style wordt zelden of nooit gerept over de bouw. Sla er de artikelen van Klaas PAøKSB maar eens op na.
Logisch eigenlijk, want deze bouwmethode laat zich nauwelijks documenteren en bovendien kan de auteur onmogelijk weten met welke onderdelen een eventuele navolger aan de slag gaat.
De layout van een goed functionerend ontwerp en gebouwd in Manhatten style daarentegen kan anderen van dienst zijn en garandeert, met dezelfde of gelijkwaardige componenten, een even goed functionerend bouwsel.
Bezoekt u daarom eens de site van de master himself, Jim Kortge K8IQY, met de passende titel Manhattan Madness.
Daar vindt u tal van ontwerpen met layouts en vele foto’s die stap voor stap de bouw verduidelijken.
Bouwstijl PAøSSB
Er is nog een bouwwijze die ik onder uw aandacht wil brengen, eentje die nog de meeste gelijkenis vertoont met de bouwmethode in het buizentijdperk.
Een minder voor de hand liggende methode voor experimenten omdat, zoals dat ook bij de Manhattan style het geval is, een weldoordachte lay-out op papier noodzakelijk is.
Nu past menige zelfbouwer dit principe wel eens in beperkte mate toe, maar Jan PAøSSB heeft het tot een zekere kunst verheven.
In 2007 verscheen in Electron een uitgebreid beeldverhaal van de meester zelf. Dat gaan we hier natuurlijk niet nog eens dunnetjes over doen en volstaan met een verwijzing naar de pagina’s 313 t/m 315 in dat julinummer.
Gaatjesprint
Voor eenvoudige schakelingen gebruikt de amateur vaak gaatjesprint.
Het is verkrijgbaar zonder koper, met soldeereilandjes per gaatje, of met doorlopende koperbanen die dan op de juiste plaats(en) onderbroken moet(en) worden. Het blijft een printplaat met de nadelen van dien: onderdelen aan de ene zijde met de bedrading aan de andere kant, dus blijf je flippen.
Ze zijn wel reuze handig als je veel DIL IC’s hebt te verwerken, zoals een counter of andere digitale schakeling met veel IC’s.
Ik gebruik dan het liefst de uitvoering met één soldeereilandje per gaatje en maak de verbindingen met z.g. posyndraad.
De isolatie van dit draad lost op tijdens het solderen. Het is in de elektronicazaak te koop, al komt het meeste van mijn voorraad uit oude TV’s.
Daarbij hanteer ik een werkwijze die mij in het grijze verleden, toen zelfbouw van videokaarten nog heel gewoon was, door Rob PAøRWE is aangereikt.
Per IC een lijstje maken met de IC-aanduiding en achter elk pennummer de vermelding naar welke pen van welk IC (of IC’s) een verbinding gelegd moet worden. Op deze wijze kom je elke verbinding minstens tweemaal tegen en werkt het spul meteen.
Tot slot is er nog het experimenteerbordje (insteekprintplaat heet dat bij Conrad geloof ik). Dat zo’n proefbordje best een handig ding is, toont de foto van Gyula Kiss in actie. En wij weten dat deze OM de mooiste dingen ontwerpt en bouwt.
