5.8: Побудова простих резисторних ланцюгів

Як побудувати просту ланцюг серії

Якщо все, що ми хочемо побудувати, - це проста схема з одним акумулятором, з одним резистором, ми можемо легко використовувати дроти перемички алігатора, як це:

Перемички дроти з пружинними затискачами в стилі «алігатор» на кожному кінці забезпечують безпечний і зручний спосіб електричного з'єднання компонентів разом.

Якби ми хотіли побудувати просту послідовну схему з однією батареєю та трьома резисторами, можна було б застосувати ту саму техніку побудови «точка-точка» з використанням дротів-перемичок:

Використання макетної плати без пайки для більш складних схем

Цей прийом, однак, виявляється недоцільним для схем набагато складніше, ніж ця, через незручність проводів перемичок і фізичної крихкості їх з'єднань. Більш поширеним методом тимчасового будівництва для любителів є макет без пайки, пристрій із пластику з сотнями підпружинених з'єднувальних гнізд, що з'єднують вставлені кінці компонентів і/або 22-калібрувальних твердих дротяних шматків. Тут показана фотографія реального макету, а потім ілюстрація, на якій зображена проста схема серії, побудована на одній:

Під кожним отвором у макетній поверхні знаходиться металевий пружинний затискач, призначений для захоплення будь-якого вставленого дроту або свинцю компонента. Ці металеві пружинні затискачі з'єднуються під макетною поверхнею, роблячи з'єднання між вставленими висновками. Схема з'єднання з'єднує кожні п'ять отворів вздовж вертикальної колони (як показано довгою віссю макету, розташованої горизонтально):

Таким чином, коли провід або компонент провід вставляється в отвір на макетній платі, в цій колонці є ще чотири отвори, що забезпечують потенційні точки з'єднання з іншими проводами та/або компонентними висновками. В результаті виходить надзвичайно гнучка платформа для побудови тимчасових ланцюгів. Наприклад, щойно показана схема з трьома резисторами також може бути побудована на макетній платі, як це:

Паралельну схему також легко побудувати на макетній платі без пайки:

Макети мають свої обмеження, хоча. В першу чергу вони призначені тільки для тимчасового будівництва. Якщо ви підберете макет, переверніть його догори дном і струсіть, будь-які компоненти, підключені в неї, обов'язково ослабнуть, і можуть випасти з відповідних отворів. Також макетні плати обмежуються досить слабкострумовими (менше 1 ампер) схемами. Ці пружинні затискачі мають невелику площу контакту і, отже, не можуть підтримувати великі струми без надмірного нагрівання.

Пайка або обгортання дроту

Для більшої постійності можна вибрати пайку або обгортання дроту. Ці методи передбачають кріплення компонентів та проводів до якоїсь конструкції, що забезпечує надійне механічне розташування (наприклад, фенольна або склопластикова дошка з просвердленими в ній отворами, подібно до макетної дошки без внутрішніх з'єднань пружинного затиску), а потім приєднання проводів до закріплених провідників компонентів. Пайка - це форма низькотемпературного зварювання з використанням сплаву олова/свинцю або олова/срібла, який плавиться і електрично зв'язує мідні предмети. Кінці дроту, припаяні до висновків компонентів або до невеликих, мідних кільцевих «колодок», скріплених на поверхні друкованої плати, служать для з'єднання компонентів разом. При обгортанні дроту невеликого калібру дріт щільно обмотується навколо компонентів висновків, а не припаюється до висновків або мідних колодок, натяг загорнутого дроту забезпечує звук механічного та електричного з'єднання для з'єднання компонентів разом.

Приклад друкованої плати, або друкованої плати, призначеної для любителів використання, показаний на цій фотографії:

Ця плата з'являється мідно-стороною вгору: стороною, де робиться вся пайка. Кожен отвір окільцьовують невеликим шаром мідного металу для склеювання з припоєм. Всі отвори незалежні один від одного на цій конкретній платі, на відміну від отворів на макетній платі без пайки, які з'єднані між собою групами по п'ять. Друковані плати з тією ж схемою підключення на 5 отворів, як макети, можна придбати та використовувати для будівництва хобі.

Друковані плати (друковані плати)

Виробничі друковані плати мають сліди міді, покладені на фенольний або склопластиковий матеріал підкладки, щоб сформувати попередньо розроблені шляхи з'єднання, які функціонують як дроти в схемі. Приклад такої плати показаний тут, цей блок фактично являє собою схему «електроживлення», призначену для того, щоб приймати 120 вольт змінного струму (AC) живлення від побутової розетки і перетворення її в постійний струм низької напруги (DC). На цій платі з'являється резистор, п'ятий компонент відраховує знизу, розташований в середній правій області плати.

Вид на нижню сторону цієї плати виявляє мідні «сліди», що з'єднують компоненти разом, а також сріблясті відкладення припою, що зв'язує компонент, призводить до цих слідів:

Паяний або обмотаний дротом ланцюг вважається постійною: тобто випадково вона навряд чи розвалиться. Однак ці будівельні прийоми іноді вважаються занадто постійними. Якщо хтось бажає замінити компонент або змінити ланцюг будь-яким суттєвим способом, вони повинні інвестувати неабияку кількість часу на скасування з'єднань. Також як для пайки, так і для обгортання дроту потрібні спеціалізовані інструменти, які можуть бути не відразу доступні.

Термінальні смуги

Альтернативною технікою будівництва, яка використовується у всьому промисловому світі, є термінальна смуга. Клемні смуги, альтернативно називаються бар'єрними смугами або клемними колодками, складаються з довжини непровідного матеріалу з кількома невеликими металевими брусками, вбудованими всередині. Кожен металевий брусок має принаймні один машинний гвинт або інше кріплення, під яким може бути закріплений провід або компонент. Кілька проводів, скріплених одним гвинтом, робляться електрично спільними один з одним, як і дроти, закріплені на декількох гвинтах на одній планці. На наступній фотографії показаний один стиль клемної смуги, з прикріпленими кількома проводами.

Інша, менша клемна смуга показана на цій наступній фотографії. Цей тип, який іноді називають «європейським» стилем, має вбудовані гвинти, що допомагають запобігти випадковому замикання між клемами викруткою або іншим металевим предметом:

На наступній ілюстрації показана схема з однією батареєю з трьома резисторами, побудована на клемній колодці:

Якщо клемна колодка використовує машинні гвинти, щоб утримувати кінці компонента та дроту, нічого, крім викрутки, не потрібно для закріплення нових з'єднань або розриву старих з'єднань. Деякі клемні смуги використовують пружинні затискачі - подібні до макетної дошки, за винятком підвищеної міцності - залучені та відключаються за допомогою викрутки як штовхаючого інструменту (скручування не задіяно). Електричні з'єднання, встановлені клемної колодкою, досить міцні і вважаються придатними як для постійного, так і для тимчасового будівництва.

Переклад принципової схеми на схему

Одним з найважливіших навичок для тих, хто цікавиться електрикою та електронікою, є можливість «перевести» принципову схему на реальну схему, де компоненти не можуть бути орієнтовані однаково. Принципові схеми зазвичай малюються для максимальної читабельності (за винятком тих кількох примітних прикладів, намальованих, щоб створити максимальну плутанину!) , але практична схема побудови часто вимагає іншої орієнтації компонентів. Побудова простих схем на клемних колодках - це один із способів розвинути просторово-міркувальну навичку «розтягування» проводів, щоб зробити однакові шляхи з'єднання. Розглянемо випадок одноакумуляторної, трьохрезисторной паралельної схеми, побудованої на клемній колодці:

Прогрес від приємної, акуратної, принципової схеми до реальної схеми - особливо коли резистори, що підключаються, фізично розташовані лінійно на клемній смузі - багатьом не очевидно, тому я опишу процес крок за кроком. Спочатку почніть з чистої принципової схеми і всіх компонентів, закріплених на клемній колодці, при цьому відсутні сполучні дроти:

Далі слід простежити з'єднання проводів з одного боку батареї до першого компонента на схемі, закріпивши з'єднувальний провід між однаковими двома точками на реальному ланцюзі. Мені корисно перекреслити провід схеми іншою лінією, щоб вказати, які з'єднання я зробив у реальному житті:

Продовжуйте цей процес, проводка за проводом, поки не будуть враховані всі з'єднання на принциповій схемі. Це може бути корисно розглядати загальні дроти в Spice-подібний спосіб: зробити всі з'єднання з загальним проводом в ланцюзі як один крок, переконавшись, що кожен компонент з підключенням до цього проводу насправді має з'єднання з цим проводом, перш ніж перейти до наступного. Для наступного кроку я покажу, як верхні сторони інших двох резисторів з'єднуються між собою, будучи спільними з проводом, закріпленим на попередньому кроці:

З верхніми сторонами всіх резисторів (як показано на схемі) з'єднані разом, і до позитивної (+) клеми батареї, все, що нам потрібно зробити зараз, це з'єднати нижні сторони разом і з іншою стороною батареї:

Як правило, у промисловості всі дроти маркуються цифровими мітками, а електрично загальні дроти мають однаковий номер тегу, як і в моделюванні SPICE. У цьому випадку ми могли б позначити дроти 1 і 2:

Інша промислова конвенція полягає в тому, щоб трохи змінити принципову схему, щоб вказати фактичні точки підключення проводів на клемній смузі. Це вимагає системи маркування для самої смуги: номер «TB» (номер клемної колодки) для смуги, а потім інше число, що представляє кожну металеву планку на смузі.

Таким чином, схема може бути використана як «карта» для знаходження точок в реальному ланцюзі, незалежно від того, наскільки заплутаною і складною може здатися сполучна проводка для очей. Це може здатися надмірним для простої схеми з трьома резисторами, показаної тут, але така деталь абсолютно необхідна для побудови та обслуговування великих ланцюгів, особливо коли ці схеми можуть охоплювати велику фізичну відстань, використовуючи більше однієї клемної смуги, розташованої в більш ніж одній панелі або коробці.

Рецензія

• Макет без пайки - це пристрій, який використовується для швидкого складання тимчасових ланцюгів шляхом підключення проводів та компонентів до електрично загальних пружинних затискачів, розташованих під рядами отворів у пластиковій платі.
• Пайка - це низькотемпературний зварювальний процес, що використовує сплав свинця/олова/срібла, щоб зв'язати дроти та провідні компоненти разом, як правило, з компонентами, закріпленими на склопластиковій платі.
• Обгортання дроту є альтернативою пайці, за участю дроту невеликого калібру, щільно обмотаного навколо компонентів висновків, а не зварного з'єднання для з'єднання компонентів разом.
• Клемна смуга, також відома як бар'єрна смуга або клемна колодка, - це ще один пристрій, який використовується для монтажу компонентів та проводів для побудови ланцюгів. Гвинтові клеми або важкі пружинні затискачі, прикріплені до металевих стрижнів, забезпечують точки з'єднання кінців проводів та висновків компонентів, ці металеві стрижні встановлюються окремо до шматка непровідного матеріалу, такого як пластик, бакеліт або кераміка.