电子实验室设备：从零开始配置实验室（二）

本文译自 Electronics Lab Equipment: Kitting out a Lab from Scratch

焊台

廉价焊台/烙铁和Weller之间的焊接体验质量存在巨大差异。我强烈推荐直接使用优质Weller烙铁。即使用过了广受欢迎的Hakko，我也可以确定Weller的传热速度和热控制非常出色，并且经过数小时的焊接后，笔柄仍然保持凉爽。焊台质量取决于在0402或更小元件连接到大型接地平面的PCB上快速工作的能力。Weller可以在一秒内取下元件，而大多数焊台只会稍微加热这个小焊盘。Weller很昂贵，但我试过的大约六个顶级竞品中没有一个能与之媲美。

如果不想购买Weller，您至少需要一个配备可互换烙铁头的60W焊台，这样可以轻松购买替换零件。选择可互换烙铁头时，烙铁头越过烙铁的部分越短越好。较短的烙铁头意味着烙铁头将尽可能靠近温度传感器和热源，因此冷却速度不会那么快，在处理较粗的导线或具有较大接地平面的PCB时，焊台设定的温度将更接近烙铁头上的实际温度。

1. 低预算

2. 质量

3. 最优

我个人觉得WE1010不像WT1012那样值得购买。对于处理具有较大接地平面的PCB或具有较大热容量的元件的专业人士来说，WX1010是一个不错的选择。WT和WX都有各种各样的笔，您可以根据未来的需求单独购买。不过，上述选项将适合大多数用途。

WT1012兼容LT系列烙铁头，而WX1010兼容XNT系列烙铁头。一般来说，我不推荐圆形/圆锥形烙铁头，因为接触面积有限，很难通过它们获得良好的热传递。凿尖有多种尺寸，其中我最常用的是1.6毫米、2.4毫米和3.2毫米。我很喜欢用标准的2.4毫米凿尖焊接0402元件。

您还需要一些焊接配件：

1. 烟雾抽取器

焊接时会产生一缕助焊剂蒸气，烟雾抽取器/吸附器将收集这些蒸气，从而避免损害肺部。您可以寻找Weller及其仿制品中的可倾斜产品。Hakko及其仿制品那样的蓝色固体塑料不太实用。如果您在办公室中办公，在健康和安全方面，Weller Zero Smog和竞争品牌的产品更好。

2. Loctite Henkel（美国Multicore）97SC C511焊锡丝

一旦找到一种流动顺畅、井然有序、接头极佳的优质焊料，您就不会轻易改用其他焊料。C511焊料的线轴并不便宜，但质量惊人。我以前在工作场所被迫使用廉价焊料，最终我通常还是会使用Loctite焊料。一些廉价的焊料会像泥浆一样流动，或者含有让电路板杂乱无章的助焊剂。C511是一种免清洗焊料，是符合RoHS标准的锡/银/铜混合物。您可以购买各种直径；我手头通常会有一卷0.56毫米和一卷1.63毫米的焊锡丝。0.56毫米适用于细间距元件，1.63毫米适用于镀锡粗线或大型元件。

3. MG Chemicals烙铁粉

您会发现无名品牌的烙铁头更便宜，但不如MG Chemicals生产的那样有效，并且可能会损坏您昂贵的烙铁头。当烙铁头开始积聚一些黑色沉积物时，烙铁粉可以将烙铁头恢复到新的状态，从而使焊接更快、更有效。

4. Aven Tools吸锡器/吸锡泵

如果您尝试拆卸/更换通孔元件或连接器，那么吸锡器非常有用。我用过小型金属桶式笔，但发现它们有时吸力不足。如果您想要一款真正强力的工具，可以购买Aven Tools吸锡器，其价格与其他笔差不多，但机身/活塞非常宽，弹簧超强，活塞行程长。有两种型号，一种较小，一种较大（17535）。购买较大型号！

5. 吸锡线

我承认自己不是吸锡线的忠实粉丝，因为镀锡的焊笔尖通常就可以擦掉多余的焊料。然而，有些人发现它不仅有助于在返工时为新的DPAK（TO-263）或任何类似的大型扁平封装平整焊盘，也可以用来清理IC引脚。我的办公桌上通常会有一卷2毫米到3毫米宽的吸锡线。只要有免清洗焊剂，就不会出错。

6. MG Chemicals 836-P免清洗助焊笔

同样，我们要使用特定的品牌名称/型号。我用过各种各样的助焊笔，一支好的笔可以使返工变得容易，而一支差的笔只会帮倒忙。836-P免清洗助焊笔是自Kester停产以来我用过的最干净、最有效的笔。助焊笔就像一个用于助焊剂的大型凿尖。无需手忙脚乱，即使是在高线股数8AWG导线上快速轻拍一下，也可以在几秒钟内将其完全浸润。在重做电路板时，它可以快速清理细间距元件，其中焊料是桥接引脚。

7. 替换黄铜丝刷

忘掉湿海绵，黄铜丝刷是清理焊笔尖的更好选择。黄铜丝刷是质量更好的焊笔架的标配。如果定期轮换，丝刷会维持很长时间，但它们最终会损坏，因此应该留有备用丝刷，以备不时之需。

您可能会注意到，在焊接方面，我会非常具体地说明特定的零件号。这是通过十多年的试验和错误总结出来的经验，一旦找到完美的解决方案并坚持下去，就会事半功倍。幸运的是，我有机会尝试许多产品，找出哪些有效，哪些无效。上述建议是多年来对我有用的产品，没有它们我就无法工作。

热风站

在推荐最昂贵的专业焊台之一后，您可能对我推荐的热风返工站有点担心。别担心，我实际上更喜欢市场上最便宜的选项之一！不像焊锡笔需要将热量合理、准确、有力地直接传递到元件中，热风站只需要加热空气并将其吹向电路板、导线或热缩即可。858D系列热风返工站价格实惠，可精确控制温度和气流速度。如果您需要预热电路板的一部分，甚至完全回流焊接，858D就能胜任。与没有温度控制功能的打火机或热风枪相比，热风站还是一种更好的热缩选择。

便宜有效。没有理由花费比858D更多的钱。

原型制作耗材

无论您是刚开始接触电子产品还是正在设计复杂产品，在面包板上构建项目或至少部分项目，通常都是个不错的选择。如果您正在编写固件，则可以确保在进行PCB设计之前所有功能都正常工作。

我通常不喜欢电子零件套件，因为我觉得它们不太适合我的设计。但是，我确实发现拥有各种通孔电阻器、LED和电容器很方便。在过去的十年里，我没有在生产PCB方面使用过通孔电阻器，但对于面包板来说，它们非常方便，并且能够修复原型PCB上的错误。LED可能看起来是一个奇怪的选择，但您可以将其用于面包板或将其焊接到几乎任何逻辑线路上，以便快速直观地了解其所处的状态（如果该线路可处理电流消耗）。

1. 带状导线

散装带状导线真的很方便使用。您可以剥下单根线束，也可以一次剥离多根线束，以获得用于将板或元件连接在一起的多色导线。这也是获取大量导线的一种极具成本效益的方式，因为宽导线带的成本并不比只有几根导体的导线带贵很多。尽可能购买最宽、颜色最鲜艳的导线带。

2. 绞合线组

虽然带状导线很棒，但有时您只需要一种颜色的长线。盒装绞合线组可以非常方便地连接原型/分路板。它们以图示的盒装线组中的线轴或按指定长度出售。22AWG或24AWG尺寸对于大多数项目来说最切实可行。

3. 无焊接面包板

如果您使用通孔元件或分路板制作原型，无焊接面包板将为您节省很多精力。您可以购买迷你款，但您很快就会发现，就算是大号（800+点/60+行）也显得太小，所以请考虑至少购买两块。

4. 面包板电源

有时您可能不想处理实验室电源，而只需要一个简单的3.3v或5v电源用于面包板项目。这些廉价电源直接插入面包板的电源轨，提供每个轨道上的3.3v或5v选项。您可以使用USB线或Barrel Jack向其供电。

5. 卷带跳线/接线

末端卷曲的带状导线非常适合将元件连接到面包板上，或在2.54毫米/0.1英寸间隔的排针上接入引脚。公对公、公对母、母对母——它们可以应对各种可能发生的情况。

6. 热缩管套件

如果将导线焊接在一起，则需要一种方法来覆盖连接处。多种颜色和直径型号尽在一个小盒里，廉价的热缩管套件即可助您轻松完成工作。

7. 经济型电解电容器组合套件

如果您在面包板上工作，或者需要一点额外的电容来稳定原型板上的电压，您无需破费，这些套件即可提供各种经济实惠的选择。这种电容器通常是容差较差的电容器，并且使用寿命不长，但非常适合原型制作！

8. 电阻组合套件

无论您是在面包板上设计电路，还是在原型PCB上修复错误计算，拥有多种电阻器都是一种不错的选择。覆盖达到5%/E24公差值的廉价套件可以很好地为您服务。

9. 3毫米和5毫米预算LED组合套件

如上所述，LED可方便地指示逻辑状态或用于制作色彩缤纷的华丽项目。通过3毫米和5毫米尺寸，您可以轻松将LED用于面包板或将其安装到项目外壳。

10. 分离式排针

我发现拥有大量分离式排针永远不够。您需要购买未焊接排针的分路板，并且必须自行焊接才能在自己的PCB上使用。这样也使元件插入面包板非常容易。如果您能找到镀金款，它们的寿命会更长，而且仍然很容易焊接。一些便宜的镀锡款很快就会失去光泽。

您会发现自己还需要更多的物料来进行原型制作。然而，这些一般取决于具体项目。您最终需要收集一系列开发套件、硬件调试器、分路板、显示器等，这将允许您在提交EDA/ECAD软件中的原理图之前在面包板上构建完整的设计。

测试设备

现在，让我们开始了解组建实验室的有趣部分——小装置！每位工程师都喜欢测试设备，但与其他工程领域相比，电子工程师尤其幸运。如果我们有足够的测试设备，他们就可以轻易可视化处理工作的方方面面。大多数实验室需要三种关键设备：数字万用表、示波器和逻辑分析仪。

我还打算在此追加实验室电源。它不是严格意义上的测试设备，但能够调高您需要的任何电压。更重要的是，限流新装配的电路板可以迅速暴露故障，而不会损坏电路板。

数字万用表

万用表是最基本的测试设备。性能优秀的万用表可支持读取交流和直流电压、交流和直流电流、连续性、电阻、电容、频率和测试二极管。它们有两种形式：手持式和台式。手持式更便于携带，而台式通常具有更高的精度和附加功能。大多数台式数字万用表的主要优点之一是允许您使用4线电阻测量而不是典型的2线方法，可以借助低电阻值提供更高的精度。有些非常低端的台式和手持式万用表具有完全相同的功能和精度，我会忽略这一点，如果我必须选择其中一种，我总是会选择手持式万用表。

在万用表中，除了功能集之外，您要考虑的主要规格是以数字或计数表示的分辨率，越大越好。您还需要确保仪表具有适当的安全等级，如CAT III或CAT IV。您可以在美国国家仪器阅读有关这些类别的更多信息。

无论您是电子产品的新手还是老手，我都会建议您使用自动量程的真RMS仪。更廉价的仪表将需要您手动选择测量范围，这会浪费自动量程本可以节省的时间。真正的RMS仪可供您读取交流波形上的实际均方根电压，而不仅仅是平均电压。

您应该只从信誉良好的电子产品经销商或测试设备供应商处购买万用表，例如DigiKey、Mouser、Element14/Farnell/Newark、RS Components等。从信誉良好的来源购买，就能确保仪表是正品并且已经过适当的安全测试。虽然廉价仪表很不错，但如果错误的设置（例如，连续性测试模式）下测量交流电压，那么更廉价的品牌真的会成为在手上爆开。

十多年来，我一直在使用Fluke 87手持式仪表，非常好用。它已经失去了mA电流测量能力，一些内部塑料支架已经损坏，所以今年我可能会考虑升级，届时我会按照本文提出的建议购买设备。尽管Fluke享有盛誉、质量很高，但我仍将关注下面的Keysight型号之一，因为我认为Keysight目前提供的价值高于Fluke。

如果您正在为多位工程师组建实验室并试图省钱，请考虑为每位工程师提供一台中端手持式仪表，并在桌子上配备一台高端台式设备，以便在需要更精确的测量时供团队使用。

手持式数字万用表

1. 基础版

• 6000计数
• 600V/10A（最大）
• DCV 0.5% +2位数
• 交流/直流电流
• 交流/直流电压
• 电容
• 导通性
• 二极管
• 频率
• 电阻
• 温度

2. 中档

• 10000计数
• 1kV/10A（最大）
• DCV 0.09 % + 2计数
• 交流/直流电流
• 交流/直流电压
• 电容
• 导通性
• 二极管
• 频率
• 电阻
• 温度

3. 高端

• 30000计数
• 1kV/10A（最大）
• DCV 0.05% + 2计数
• 交流/直流电流
• 交流/直流电压
• 电容
• 导通性
• 二极管
• 频率
• 电阻
• 温度

台式数字万用表

1. 基础版

• 200,000计数
• DCV 0.015% + 0.003%（范围）
• 123次读取/秒
• 1kvDC (750VAC) /20A（最大）
• 交流/直流电流
• 交流/直流电压
• 连续性
• 频率
• 周期
• 电阻

2. 中档

• 200,000计数
• DCV 0.012%
• 50,000次读取/秒
• 1kVDC (750VAC)/10A（最大）
• 交流/直流电流
• 交流/直流电压
• 电容
• 连续性
• 二极管
• 频率
• 电阻
• 温度

3. 高端

• 2,000,000计数
• DCV 0.003%
• 5000 次读取/秒
• 50,000 次读取/秒（可选）
• 1kvDC (750VAC) / 10A（最大）
• 交流/直流电流
• 交流/直流电压
• 电容
• 连续性
• 二极管
• 频率
• 电阻
• 温度

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