Доработка штыревых разъемов PLS (уменьшение высоты соединения)

31.01.15

Зачем это нужно

Думаю, большинство из вас, если не все, прекрасно знают, что при проектировании модульной системы для электрического соединения различных ее частей (например, подключения дочерних модулей к основной плате) широко применяется связка разъемов PLS/PLD + PBS/PBD. В качестве примера можно привести ту же самую Ардуину с кучей всевозможных шилдов для нее:

При этом отмечу, что связка «штыри PLS + гнезда PBS» вовсю используется не только «профессиональными» разработчиками электроники, но и любителями. А причины такой всеобщей любви просты: разъемы PLS/PBS широко распространены, дёшевы, дают неплохой электрический контакт и относительно дубовое механическое соединение (речь, понятно, про комнатные/лабораторные условия). К тому же, при соблюдении соответствующего расстояния между соседними гребенками дочерний модуль вполне можно запихать в китайскую бред́овую доску (bread-board то бишь) и пользовать его как самостоятельную поделку:

Однако, есть у рассматриваемых разъемов и один недостаток: общая высота соединения в среднем получается не менее

[2,54мм (пластмассовая обойма разъема PLS) + 8,50мм (корпус разъема PBS) = 11,04мм.]

Вообще говоря, многие относят данный факт скорее к достоинствам (много чего можно разместить на «материнке» под дочерней платой), но для меня в ряде случаев такая высота слишком огромна. Например, на отладочной плате «Mega16USB-LCD» переходник SMD=>DIP для микроконтроллера расположен под ЖКИ (вставляется взамен кирпича в DIP-корпусе):

А для подключения жидкого индикатора как раз используется пара PLS/PBS, поэтому впихнуть переходник под ЖКИ при помощи «штатных» (недоработанных) разъемов просто физически невозможно (см. рисунок выше). В связи с этим приходится идти на небольшие ухищрения.

Ухищрения заключаются в уменьшении суммарной высоты соединения. Первое, что приходит на ум – использовать разъемы PLS/PBS с шагом 1,27мм:

Поскольку габариты данных разъемов уменьшены (по сравнению со «стандартными» гребенками, шаг которых составляет 2,54мм), общая высота от платы до платы составит примерно

[ 1,5мм (обойма PLS) + 4,4мм (PBS) = 5,9мм. ]

Вполне достойный результат, омрачаемый лишь одним обстоятельством – разъемы такие в нашей округе сразу хер достанешь. По этой же причине отпали и цанговые разъемы SCSL с правильным шагом 2,54мм, плюс хитрожопые адаптеры для них (это вообще уж экзотика):

хотя и в данном случае суммарная высота составила бы не более 7,0мм. Я, в принципе, мог бы и подождать – заказать разъемы в Поднебесной (посылка идет всего месяц-полтора), но это противоречит принципам «собираем из говна и палок» и «говно и палки покупаем в Чип-НН», а данные принципы довольно важны, если ты и впрямь хочешь поделиться какой-либо поделкой с народом. Ну и плюс ко всему – запчасти из категории товаров «говно и палки» продаются на каждом углу.

Затаив в душ́е чорную злобу, принялся озираться по сторонам в надежде решить как-то по-другому вышеозвученную проблему. И решение, представьте, довольно быстро нашлось, причем оказалось для меня слегка неожиданным. Было выяснено, что штыри PLS без особых проблем вставляются в обычные (не цанговые!) панельки для микросхем в DIP-корпусе (например, SCL-40, SCS-24 и т.д):

И при этом, как показала практика, и электрический, и механический контакт такого соединения вполне приемлем.

Ну а дальше дело за малым – осталось узнать, насколько штыри разъема PLS могут торчать из обоймы (это такая пластмассовая черная херня; на следующем рисунке специально залил ее серым цветом), чтобы при этом удовлетворять следующим требованиям:

- минимальная высота соединения разъема PLS и панельки SCL/SCS;

- возможность использовать модули с модифицированным разъемом PLS в паре со «стандартными» гнездами PBS (чтобы был качественный электрический и механический контакт соединения);

- ну и возможность втыкания и дальнейшей работы модуля с допиленным разъемом в бред́овые доски (речь, опять же, про качество контакта).

Опытным путем выяснил, что для одновременного выполнения вышеперечисленных условий торчание штырей из обоймы не должно превышать 4,0мм (оптимально – 4,5мм). При этом модуль и из гнезд PBS вываливаться не будет, и к корпусу панельки будет прилегать вплотную. Если торчание штырей сделать меньше, местами может уж́е наблюдаться дуркование соединения, а если больше, то не удается обеспечить минимальную высоту соединения «PLS+SCL» – обойма штыревого разъема не будет плотно прилегать к корпусу панельки. Что же до бред́овых досок, то там вообще появляется дополнительный бонус. Если модуль со «стандартным» торчанием штырей в эти макетные платы приходилось буквально забивать молотком (а выковыривать – гвоздодером), то допиленный разъем PLS и контачит с бред-бордом хорошо, и особых усилий по втыканию/вытыканию его из макетки прилагать не нужно.

Вдобавок, судя по даташыту, в природе существуют готовые разъемы PLS со штырями, выступающими на 4,0…4,5мм из обоймы:

Правда, вживую я таких разъемов не видел, да и где купить – тоже не в курсе. Однако, теоретически, они вроде как должны существовать. И если удастся достать данную разновидность разъемов – можно будет обойтись без дополнительных плясок с бубном (правда, не сильно утомительных, см. далее).

Способы допиливания

Итак, как отмечал выше, нам нужно сдвинуть обойму так, чтобы длина торчащих из нее штырей составила бы около 4,5мм. Поскольку разъем должен плотно прилегать к плате, в которую он будет впаиваться, сдвигать обойму необходимо равномерно. Тут приходят на помощь тиски (делаем соответствующую пометку в секретной записной книжечке). Также для ровного сдвигания обоймы я использую один разъем IDC-40 с древнего кабеля IDE (делаем еще одну пометку). И теперь остался последний штрих – каким-либо способом обозначить границу, до которой должна быть сдвинута обойма.

Если нужно допилить один-два разъема, то тут проще всего тупо отбить маркером/карандашом риски на штырях в нужном месте. Но если подобные разъемы требуются постоянно, рекомендую потратить немного времени на простейшую спецприблуду-ограничитель.

Тут следует отметить, что значение «4,5мм» весьма и весьма удачное. Дело в том, что это – как раз три слоя обычного стеклотекстолита толщиной 1,5мм. Соответственно, для себя спецприблуду я сделал так.

Взял три куска текстолита, ободрал с них фольгу, чтоб заусенцы лишний раз не мешали (тут вон подсказывают, что так еще и красивее [смеется]) и насверлил в них дырок с шагом 2,54мм (это важно!). Диаметр отверстий в моей спецприблуде 1.2мм, но за меня сверлит станок, а у него с координацией движений всё в ажуре. Если бы размечал и сверлил вручную, думаю, сделал бы не менее 1.6мм, чтобы все штыри заведомо попали в дырки. Дальше взял еще один кусок текстолита без дырок и скрутил все ранее изготовленные куски в один бутерброд винтами:

Обращаю ваше внимание на то, что при формировании бутерброда куски с дырками лучше одеть на те же штыри разъема PLS (средний рисунок на картинке выше). Это поможет сложить спецприблуду так, что допиливаемые разъемы будут лезть в нее без особых проблем.

Ну а теперь про собственно процесс допиливания. Тут вообще всё элементарно. Берем спецприбдуду и вставляем в нее дорабатываемый разъем той стороной, где штыри торчат больше. Если спец-ограничителя нет – отмечаем вручную границу сдвигания обоймы разъема. Другой стороной разъем вставляется в дырки IDC-40:

Далее полученный бутерброд тащится к тискам и слегка зажимается в них, чтоб сия конструкция не развалилась. Ну а следом переводим дух и, радостно напевая, сжимаем несчастный бутерброд в тисках до упора:

Эффект, как говорится, достигнут. Мы получили разъем PLS, штыри которого торчат на 4,5мм из обоймы. Отмечу, что описанный способ – лишь иллюстрация общей концепции. Как обычно, всё зависит от материалов, которые есть под рукой. Например, можно не париться со сверлением дырок в куске текстолита, а воспользоваться готовыми решениями от братьев-китайцев (раздел «Печатные макетные платы»). Там уж́е всё насверлено, и ст́оит подобная херотень две копейки. Или можно нащелкать дырок в куске какого-либо материала толщиной около 4,5мм. Да мало ли вариантов – была бы только фантазия, да «конструкторская жилка». Ну а уж этого у радиолюбителей (как показывает практика) – не занимать, обычно в ход идет все барахло, которое скопилось за многие годы.

Бонусы допиливания разъема

Ну и на закуску – подо что заточено такое допиливание разъемов PLS. Ну, во-первых, как говорилось раньше, плату с подобными штырями можно без переделок воткнуть хоть в гнёзда PBS, хоть в бред́овую доску, и при этом и с электрическим, и с механическим контактом не возникнет никаких проблем. Но подобное справедливо и для «штатной» величины торчания штырей из обоймы. А вот бонус, который обеспечивается именно допиливанием линейки PLS, хотелось бы рассмотреть более подробно.

Основная фича (опять же – как было обозначено выше) заключается в уменьшении высоты соединения «штыри PLS + гнёзда». При использовании в качестве ответной части для штырей PLS кусков обычной DIP-панельки высота соединения уменьшается со «стандартных» 11,04мм до

[ 2,5мм + 4,8мм + 0,3мм =7,6мм ]

(см. соответствующие даташыты). В реальности же высота рассматриваемого соединения может колебаться от 7мм до 8мм (в зависимости от производителя разъемов и панельки):

Для наглядности заснял две платы: левая – с допиленными штырями, правая – со «штатными»:

Результат, как говорится, говорит сам за себя. Ну а изготовление же соответствующей ответной части вообще элементарно. Берем обычную DIP-панельку с требуемым количеством контактов, разбиваем ее на две части кусачками, стачиваем торчащие куски панельки напильником или наждаком и получаем требуемое (на примере панельки DIP-40):

Как видно, операции при допиливании разъема PLS и изготовлении соответствующей ему ответной части – наипростейшие. Так что проблем с изготовлением модифицированного соединения возникнуть не должно. А на сегодня всё. Желаю удачи с допиливанием штыревых разъемов!