Construindo circuitos de resistor simples

No decorrer do aprendizado sobre eletricidade, você desejará construir seus próprios circuitos usando resistores e baterias. Algumas opções estão disponíveis nesta questão de montagem de circuito, algumas mais fáceis do que outras. Nesta seção, explorarei algumas técnicas de fabricação que não apenas o ajudarão a construir os circuitos mostrados neste capítulo, mas também circuitos mais avançados.

Usando fios de jumper Alligator Clip para construção de circuitos

Se tudo o que desejamos construir é um circuito simples de bateria única e resistor único, podemos usar facilmente a pinça de crocodilo fios de jumper como este:







Fios de jumpers com clipes de mola tipo “jacaré” em cada extremidade fornecem um método seguro e conveniente de unir eletricamente os componentes.

Se quiséssemos construir um circuito em série simples com uma bateria e três resistores, a mesma técnica de construção "ponto a ponto" usando fios de jumper poderia ser aplicada:

Usando uma placa de ensaio sem solda para circuitos mais complexos

Essa técnica, no entanto, se mostra impraticável para circuitos muito mais complexos do que isso, devido à estranheza dos cabos de ligação e à fragilidade física de suas conexões. Um método mais comum de construção temporária para o amador é a placa de montagem sem solda , um dispositivo feito de plástico com centenas de soquetes de conexão com mola que unem as extremidades inseridas dos componentes e / ou peças de arame sólido de calibre 22. Uma fotografia de uma placa de ensaio real é mostrada aqui, seguida por uma ilustração mostrando um circuito em série simples construído em um:











Abaixo de cada orifício na placa de ensaio, a face é um clipe de mola de metal, projetado para segurar qualquer fio inserido ou condutor de componente. Esses clipes de mola de metal são unidos por baixo da superfície da placa de ensaio, fazendo conexões entre os condutores inseridos. O padrão de conexão se junta a cada cinco orifícios ao longo de uma coluna vertical (conforme mostrado com o eixo longo da placa de ensaio situado horizontalmente):

Construção de circuito em série em uma placa de ensaio

Assim, quando um fio ou condutor de componente é inserido em um orifício na placa de ensaio, existem mais quatro orifícios nessa coluna, fornecendo pontos de conexão potenciais para outros fios e / ou terminais de componente. O resultado é uma plataforma extremamente flexível para a construção de circuitos temporários. Por exemplo, o circuito de três resistores que acabamos de mostrar também pode ser construído em uma placa de ensaio como esta:

Construção de circuito paralelo em uma placa de ensaio

Um circuito paralelo também é fácil de construir em uma placa de ensaio sem solda:

Limitações do uso de placas de ensaio

As placas de ensaio têm suas limitações, no entanto. Em primeiro lugar, eles se destinam a uso temporário construção apenas. Se você pegar uma placa de ensaio, vire-a de cabeça para baixo e sacuda-a, qualquer componente conectado a ela certamente se soltará e poderá cair de seus respectivos orifícios.

Além disso, as placas de ensaio são limitadas a circuitos de baixa corrente (menos de 1 ampere). Esses clipes de mola têm uma pequena área de contato e, portanto, não podem suportar altas correntes sem aquecimento excessivo.

Soldagem ou enrolamento de fio

Para maior permanência, pode-se optar por soldagem ou embalagem de arame. Essas técnicas envolvem a fixação dos componentes e fios a alguma estrutura fornecendo um local mecânico seguro (como uma placa fenólica ou de fibra de vidro com orifícios perfurados, bem como uma placa de ensaio sem as conexões intrínsecas do clipe de mola) e, em seguida, anexar os fios aos ligações de componentes.

A soldagem é uma forma de soldagem de baixa temperatura, usando uma liga de estanho / chumbo ou estanho / prata que também derrete e une eletricamente objetos de cobre. Extremidades de fios soldadas a terminais de componentes ou muito pequenas, “almofadas” de anel de cobre coladas na superfície da placa de circuito servem para conectar os componentes.

No enrolamento de fio, um fio de pequena bitola é enrolado firmemente em torno dos condutores dos componentes, em vez de ser soldado aos condutores ou almofadas de cobre, a tensão do fio enrolado fornecendo uma junção mecânica e elétrica sólida para conectar os componentes.

Placas de circuito impresso (PCBs)

Um exemplo de uma placa de circuito impresso ou PCB , destinado ao uso amador é mostrado nesta fotografia:







Esta placa aparece com o lado do cobre voltado para cima:o lado onde toda a solda é feita. Cada orifício é circundado por uma pequena camada de cobre metálico para ligação à solda. Todos os orifícios são independentes uns dos outros nesta placa em particular, ao contrário dos orifícios em uma breadboard sem solda, que são conectados em grupos de cinco.

No entanto, placas de circuito impresso com o mesmo padrão de conexão de 5 orifícios das placas de ensaio podem ser adquiridas e usadas para a construção de circuitos de hobby.

Placas de circuito impresso de produção têm traços de cobre depositado no substrato fenólico ou de fibra de vidro para formar vias de conexão pré-projetadas que funcionam como fios em um circuito. Um exemplo desse tipo de placa é mostrado aqui, esta unidade, na verdade, um circuito de “fonte de alimentação” projetado para receber energia de corrente alternada (CA) de 120 volts de uma tomada de parede doméstica e transformá-la em corrente contínua (CC) de baixa tensão.

Um resistor aparece nesta placa, o quinto componente contando a partir da parte inferior, localizado na área central direita da placa.







Uma vista do lado inferior desta placa revela os "traços" de cobre conectando os componentes, bem como os depósitos prateados de solda ligando o componente que leva a esses traços:







Um circuito soldado ou enrolado com fio é considerado permanente:ou seja, é improvável que se desfaça acidentalmente. No entanto, essas técnicas de construção às vezes são consideradas também permanente. Se alguém deseja substituir um componente ou alterar o circuito de forma substancial, deve investir uma boa quantidade de tempo desfazendo as conexões. Além disso, tanto a soldagem quanto a embalagem com fio requerem ferramentas especializadas que podem não estar imediatamente disponíveis.

Tiras terminais

Uma técnica de construção alternativa usada em todo o mundo industrial é a da régua de terminais . Tiras terminais, alternativamente chamadas de tiras de barreira ou blocos de terminais , são compostos por um pedaço de material não condutor com várias pequenas barras de metal embutidas. Cada barra de metal tem pelo menos um parafuso de máquina ou outro fixador sob o qual um fio ou condutor de componente pode ser preso.

Vários fios presos por um parafuso são eletricamente comuns entre si, assim como os fios presos a vários parafusos na mesma barra. A fotografia a seguir mostra um estilo de régua de terminais, com alguns fios conectados.







Outra tira terminal menor é mostrada na próxima fotografia. Este tipo, às vezes referido como um estilo "europeu", tem parafusos rebaixados para ajudar a evitar curto-circuito acidental entre os terminais por uma chave de fenda ou outro objeto de metal:

Construção de circuito em uma faixa terminal

Na ilustração a seguir, um circuito de bateria única e três resistores é mostrado construído em uma tira de terminais:





Se a barra de terminais usa parafusos de máquina para prender o componente e a extremidade do fio, nada além de uma chave de fenda é necessária para proteger as novas conexões ou interromper as conexões antigas. Algumas réguas terminais usam clipes com mola - semelhantes a uma placa de ensaio, exceto para maior robustez - engatados e desengatados usando uma chave de fenda como ferramenta de empurre (sem torção envolvida). As conexões elétricas estabelecidas por uma régua de terminais são bastante robustas e são consideradas adequadas para construção permanente e temporária.

Tradução de um diagrama esquemático para um layout de circuito

Uma das habilidades essenciais para qualquer pessoa interessada em eletricidade e eletrônica é ser capaz de “traduzir” um diagrama esquemático para um layout de circuito real onde os componentes podem não ser orientados da mesma maneira.

Os diagramas esquemáticos são geralmente desenhados para facilitar a leitura máxima (exceto aqueles poucos exemplos notáveis ​​esboçados para criar confusão máxima!), Mas a construção prática do circuito freqüentemente exige uma orientação de componente diferente. Construir circuitos simples em tiras de terminais é uma maneira de desenvolver a habilidade de raciocínio espacial de “esticar” fios para fazer os mesmos caminhos de conexão.

Tradução de um circuito paralelo simples em um layout de circuito

Considere o caso de um circuito paralelo de bateria única e três resistores construído em uma tira de terminais:



Progredindo de um belo diagrama esquemático para o circuito real - especialmente quando os resistores a serem conectados estão fisicamente dispostos em um linear moda na tira de terminais - não é óbvio para muitos, então vou delinear o processo passo a passo. Primeiro, comece com o diagrama esquemático limpo e todos os componentes fixados à tira terminal, sem fios de conexão:



Em seguida, rastreie a conexão do fio de um lado da bateria ao primeiro componente no esquema, fixando um fio de conexão entre os mesmos dois pontos no circuito real. Acho útil sobrepor o fio do esquema com outra linha para indicar quais conexões fiz na vida real:



Continue este processo, fio a fio, até que todas as conexões no diagrama esquemático tenham sido consideradas. Pode ser útil considerar os fios comuns de um modo semelhante ao SPICE:faça todas as conexões a um fio comum no circuito como uma etapa, certificando-se de que cada componente com uma conexão a esse fio realmente tenha uma conexão a esse fio antes de prosseguir para o próximo. Para a próxima etapa, vou mostrar como os lados superiores dos dois resistores restantes estão conectados juntos, é comum com o fio preso na etapa anterior:



Com os lados superiores de todos os resistores (conforme mostrado no esquema) conectados juntos e ao terminal positivo (+) da bateria, tudo o que temos que fazer agora é conectar os lados inferiores juntos e ao outro lado da bateria:



Normalmente na indústria, todos os fios são etiquetados com etiquetas de número, e os fios eletricamente comuns carregam o mesmo número de etiqueta, assim como fazem em uma simulação SPICE. Neste caso, podemos rotular os fios 1 e 2:



Outra convenção industrial é modificar o diagrama esquemático ligeiramente para indicar os pontos reais de conexão do fio na barra de terminais. Isso exige um sistema de etiquetagem para a própria tira:um número “TB” (número do bloco terminal) para a tira, seguido por outro número representando cada barra de metal na tira.



Dessa forma, o esquema pode ser usado como um “mapa” para localizar pontos em um circuito real, por mais emaranhada e complexa que possa parecer aos olhos a fiação de conexão. Isso pode parecer excessivo para o circuito simples de três resistores mostrado aqui, mas tal detalhe é absolutamente necessário para a construção e manutenção de grandes circuitos, especialmente quando esses circuitos podem abranger uma grande distância física, usando mais de uma régua de terminais localizada em mais de um painel ou caixa.



REVER:

• Uma placa de ensaio sem solda é um dispositivo usado para montar rapidamente circuitos temporários conectando fios e componentes em clipes de mola eletricamente comuns dispostos sob fileiras de orifícios em uma placa de plástico.
• Solda é um processo de soldagem de baixa temperatura que utiliza uma liga de chumbo / estanho ou estanho / prata para unir fios e terminais de componentes, geralmente com os componentes presos a uma placa de fibra de vidro.
• Enrolamento de arame é uma alternativa à soldagem, envolvendo fio de pequena bitola firmemente enrolado em torno dos terminais dos componentes, em vez de uma junta soldada para conectar os componentes.
• Uma régua de terminais , também conhecida como faixa de barreira ou bloco de terminais é outro dispositivo usado para montar componentes e fios para construir circuitos. Terminais de parafuso ou clipes de mola pesados ​​anexados a barras de metal fornecem pontos de conexão para as extremidades dos fios e condutores de componentes, essas barras de metal montadas separadamente em um pedaço de material não condutor, como plástico, baquelite ou cerâmica.

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