Creación de circuitos de resistencias simples

En el curso de aprender acerca de la electricidad, querrá construir sus propios circuitos usando resistencias y baterías. Algunas opciones están disponibles en esta cuestión de montaje de circuitos, algunas más fáciles que otras. En esta sección, exploraré un par de técnicas de fabricación que no solo lo ayudarán a construir los circuitos que se muestran en este capítulo, sino también circuitos más avanzados.

Uso de cables de puente con pinza de cocodrilo para la construcción de circuitos

Si todo lo que deseamos construir es un circuito simple de una sola batería y una sola resistencia, podemos usar fácilmente pinza de cocodrilo cables de puente como este:

Los cables de puente con clips de resorte estilo "cocodrilo" en cada extremo brindan un método seguro y conveniente para unir componentes eléctricamente.

Si quisiéramos construir un circuito en serie simple con una batería y tres resistencias, se podría aplicar la misma técnica de construcción "punto a punto" usando cables de puente:

Uso de una placa de pruebas sin soldadura para circuitos más complejos

Esta técnica, sin embargo, resulta impráctica para circuitos mucho más complejos que este, debido a la incomodidad de los cables de puente y la fragilidad física de sus conexiones. Un método más común de construcción temporal para el aficionado es la placa de pruebas sin soldadura , un dispositivo hecho de plástico con cientos de enchufes de conexión cargados por resorte que unen los extremos insertados de los componentes y / o piezas de alambre sólido de calibre 22. Aquí se muestra una fotografía de una placa de pruebas real, seguida de una ilustración que muestra un circuito en serie simple construido en uno:

Debajo de cada orificio en la placa de pruebas, la cara es un clip de resorte de metal, diseñado para sujetar cualquier cable insertado o cable de componente. Estos clips de resorte de metal se unen debajo de la cara de la placa de pruebas, haciendo conexiones entre los cables insertados. El patrón de conexión se une cada cinco orificios a lo largo de una columna vertical (como se muestra con el eje largo de la placa de pruebas situado horizontalmente):

Construcción de circuitos en serie en una placa de pruebas

Por lo tanto, cuando se inserta un cable o componente en un orificio en la placa de prueba, hay cuatro orificios más en esa columna que proporcionan puntos de conexión potenciales a otros cables y / o componentes. El resultado es una plataforma extremadamente flexible para la construcción de circuitos temporales. Por ejemplo, el circuito de tres resistencias que se acaba de mostrar también podría construirse en una placa de pruebas como esta:

Construcción de circuitos paralelos en una placa de pruebas

Un circuito paralelo también es fácil de construir en una placa de prueba sin soldadura:

Limitaciones del uso de protoboards

Sin embargo, las tablas de pruebas tienen sus limitaciones. En primer lugar, están destinados a ser temporales solo construcción. Si toma una placa de pruebas, le da la vuelta y la agita, cualquier componente enchufado seguramente se aflojará y puede caerse de sus respectivos orificios.

Además, las placas de prueba están limitadas a circuitos de corriente bastante baja (menos de 1 amperio). Esos clips de resorte tienen un área de contacto pequeña y, por lo tanto, no pueden soportar altas corrientes sin un calentamiento excesivo.

Soldadura o envoltura de cables

Para una mayor permanencia, uno podría optar por soldar o enrollar alambre. Estas técnicas implican sujetar los componentes y cables a alguna estructura que proporcione una ubicación mecánica segura (como una placa fenólica o de fibra de vidrio con agujeros perforados, muy parecida a una placa de pruebas sin las conexiones intrínsecas de clip de resorte), y luego unir cables a la placa asegurada. clientes potenciales de componentes.

La soldadura es una forma de soldadura a baja temperatura, que utiliza una aleación de estaño / plomo o estaño / plata que también se derrite y une eléctricamente los objetos de cobre. Los extremos de los cables soldados a los cables de los componentes o "almohadillas" de anillo de cobre demasiado pequeñas unidas en la superficie de la placa de circuito sirven para conectar los componentes entre sí.

En la envoltura de cables, un cable de pequeño calibre se enrolla firmemente alrededor de los cables de los componentes en lugar de soldarlos a los cables o almohadillas de cobre, la tensión del cable envuelto proporciona una unión mecánica y eléctrica sólida para conectar los componentes entre sí.

Placas de circuito impreso (PCB)

Un ejemplo de placa de circuito impreso o PCB , destinado al uso de aficionados se muestra en esta fotografía:

Esta placa aparece con el lado de cobre hacia arriba:el lado donde se realiza toda la soldadura. Cada orificio está anillado con una pequeña capa de metal de cobre para adherirse a la soldadura. Todos los orificios son independientes entre sí en esta placa en particular, a diferencia de los orificios en una placa de prueba sin soldadura que están conectados entre sí en grupos de cinco.

Sin embargo, las placas de circuito impreso con el mismo patrón de conexión de 5 orificios que las placas de prueba se pueden comprar y utilizar para la construcción de circuitos de afición.

Las placas de circuito impreso de producción tienen trazas de cobre depositado sobre el material de sustrato fenólico o de fibra de vidrio para formar vías de conexión prediseñadas que funcionan como cables en un circuito. Aquí se muestra un ejemplo de una placa de este tipo, esta unidad en realidad es un circuito de "fuente de alimentación" diseñado para tomar corriente alterna (CA) de 120 voltios de un enchufe de pared doméstico y transformarla en corriente continua (CC) de bajo voltaje.

Aparece una resistencia en esta placa, el quinto componente contando desde abajo, ubicado en el área central derecha de la placa.

Una vista de la parte inferior de esta placa revela los "rastros" de cobre que conectan los componentes entre sí, así como los depósitos de color plateado de la soldadura que une el componente conduce a esos rastros:

Un circuito soldado o envuelto en alambre se considera permanente:es decir, es poco probable que se deshaga accidentalmente. Sin embargo, estas técnicas de construcción a veces se consideran también permanente. Si alguien desea reemplazar un componente o cambiar el circuito de una manera sustancial, debe invertir una buena cantidad de tiempo deshaciendo las conexiones. Además, tanto la soldadura como el enrollado de cables requieren herramientas especializadas que pueden no estar disponibles de inmediato.

Regletas de terminales

Una técnica de construcción alternativa utilizada en todo el mundo industrial es la de la regleta de bornes . Regletas de terminales, también llamadas bandas de barrera o bloques de terminales , se componen de una longitud de material no conductor con varias barras pequeñas de metal incrustadas en su interior. Cada barra de metal tiene al menos un tornillo de máquina u otro sujetador debajo del cual se puede asegurar un cable o un componente.

Los cables múltiples sujetos por un tornillo se hacen eléctricamente comunes entre sí, al igual que los cables sujetos a múltiples tornillos en la misma barra. La siguiente fotografía muestra un estilo de la regleta de terminales, con algunos cables conectados.

En la siguiente fotografía se muestra otra regleta de terminales más pequeña. Este tipo, a veces denominado estilo "europeo", tiene tornillos empotrados para ayudar a evitar un cortocircuito accidental entre los terminales por un destornillador u otro objeto metálico:

Construcción de circuitos en una regleta de terminales

En la siguiente ilustración, se muestra un circuito de una sola batería y tres resistencias construido en una regleta de terminales:

Si la regleta de terminales utiliza tornillos de máquina para sujetar el componente y el extremo del cable, no se necesita nada más que un destornillador para asegurar las conexiones nuevas o romper las conexiones antiguas. Algunas regletas de terminales usan clips con resorte, similares a una placa de prueba, excepto por una mayor resistencia, enganchados y desacoplados con un destornillador como herramienta de empuje (sin necesidad de torcerlos). Las conexiones eléctricas establecidas por una regleta de terminales son bastante robustas y se consideran adecuadas tanto para construcciones permanentes como temporales.

Traducir un diagrama esquemático a un diseño de circuito

Una de las habilidades esenciales para cualquier persona interesada en la electricidad y la electrónica es poder "traducir" un diagrama esquemático a un diseño de circuito real donde los componentes pueden no estar orientados de la misma manera.

Los diagramas esquemáticos generalmente se dibujan para una máxima legibilidad (¡excepto esos pocos ejemplos notables bosquejados para crear la máxima confusión!), Pero la construcción práctica de circuitos a menudo exige una orientación de componentes diferente. La construcción de circuitos simples en regletas de terminales es una forma de desarrollar la habilidad de razonamiento espacial de "estirar" los cables para hacer las mismas rutas de conexión.

Traducir un circuito paralelo simple en un diseño de circuito

Considere el caso de un circuito paralelo de una sola batería y tres resistencias construido en una regleta de terminales:

Progresando de un diagrama esquemático agradable y ordenado al circuito real, especialmente cuando las resistencias que se conectarán están dispuestas físicamente en un lineal moda en la regleta de terminales, no es obvio para muchos, por lo que describiré el proceso paso a paso. Primero, comience con el diagrama esquemático limpio y todos los componentes asegurados a la regleta de terminales, sin cables de conexión:

Luego, rastree la conexión del cable desde un lado de la batería hasta el primer componente en el esquema, asegurando un cable de conexión entre los mismos dos puntos en el circuito real. Encuentro útil sobretrazar el cable del esquema con otra línea para indicar qué conexiones hice en la vida real:

Continúe este proceso, cable a cable, hasta que se hayan tenido en cuenta todas las conexiones en el diagrama esquemático. Podría ser útil considerar los cables comunes como en SPICE:realice todas las conexiones a un cable común en el circuito como un solo paso, asegurándose de que todos y cada uno de los componentes con una conexión a ese cable realmente tengan una conexión a ese cable antes de continuar. a la siguiente. Para el siguiente paso, mostraré cómo los lados superiores de las dos resistencias restantes están conectados entre sí, es común con el cable asegurado en el paso anterior:

Con los lados superiores de todas las resistencias (como se muestra en el esquema) conectados entre sí, y al terminal positivo (+) de la batería, todo lo que tenemos que hacer ahora es conectar los lados inferiores juntos y al otro lado de la batería:

Por lo general, en la industria, todos los cables están etiquetados con etiquetas numéricas, y los cables eléctricamente comunes llevan el mismo número de etiqueta, tal como lo hacen en una simulación SPICE. En este caso, podríamos etiquetar los cables 1 y 2:

Otra convención industrial es modificar ligeramente el diagrama esquemático para indicar los puntos de conexión de cables reales en la regleta de terminales. Esto exige un sistema de etiquetado para la tira en sí:un número "TB" (número de bloque de terminales) para la tira, seguido de otro número que representa cada barra de metal en la tira.

De esta manera, el esquema puede usarse como un "mapa" para ubicar puntos en un circuito real, independientemente de cuán enredado y complejo pueda parecer el cableado de conexión a los ojos. Esto puede parecer excesivo para el circuito simple de tres resistencias que se muestra aquí, pero tal detalle es absolutamente necesario para la construcción y el mantenimiento de circuitos grandes, especialmente cuando esos circuitos pueden abarcar una gran distancia física, utilizando más de una regleta de terminales ubicada en más de un panel o caja.

REVISAR:

• Una placa de pruebas sin soldadura es un dispositivo que se utiliza para ensamblar rápidamente circuitos temporales conectando cables y componentes en clips de resorte eléctricamente comunes dispuestos debajo de filas de orificios en una placa de plástico.
• Soldadura es un proceso de soldadura a baja temperatura que utiliza una aleación de plomo / estaño o estaño / plata para unir cables y conductores de componentes, generalmente con los componentes asegurados a una placa de fibra de vidrio.
• Envoltura de cables es una alternativa a la soldadura, que implica un cable de pequeño calibre envuelto firmemente alrededor de los cables de los componentes en lugar de una junta soldada para conectar los componentes entre sí.
• Una regleta de terminales , también conocida como tira de barrera o bloque de terminales es otro dispositivo que se utiliza para montar componentes y cables para construir circuitos. Los terminales de tornillo o los clips de resorte pesados ​​unidos a las barras de metal proporcionan puntos de conexión para los extremos de los cables y los cables de los componentes, estas barras de metal se montan por separado a una pieza de material no conductor como plástico, baquelita o cerámica.

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