Construção de protótipos de circuitos electrónicos Dep. Engª Electrotécnica Escola Superior de Tecnologia de Viseu Miguel Lima

Objectivos Montagem de circuitos electrónicos em placas brancas (Breadboards ) Prática com a tecnologia wire wrapping Soldadura (e desoldadura) de componentes

Área para colocação dos componentes Placas brancas Área para colocação dos componentes Linhas de alimentação Exemplo de placa A montagem dos circuitos electrónicos em placas brancas (breadboards , placa universal no Brasil) permite criar um protótipo de um circuito electrónico Normalmente os orifícios das placas têm uma numeração para facilitar a sua referência Os componentes montam-se sem recorrer a soldaduras

Placas brancas Alguns fabricantes possuem placas com terminais de alimentação incorporados As placas podem estar montadas em suportes

Conjunto de fios necessário para a interligação dos componentes Placas brancas Conjunto de fios necessário para a interligação dos componentes

Exemplos de montagens em placas brancas

Placas brancas: montagem de um circuito Exemplo 1 Exemplo 2 ? 4.5V 9V VLED tipicamente 1.8 - 3.3 V (depende da cor do LED, e aumenta com o espectro da cor: 1.8=vermelho, 3.3=azul) If é uma característica fornecida pelo fabricante (correntes de 2 a 20 mA são comuns) Após conceber e montar o circuito, caso a tensão de saída não seja exactamente 4.5V, qual a explicação que dá para tal facto?

Placas brancas: montagem de um circuito (cont.) http://www.robotroom.com/Pumpkin2.html

Placas brancas: o que não se deve fazer Exemplo 1 Exemplo2: Circuito complexo com potenciais problemas nas ligações http://en.wikipedia.org/wiki/File:Breadboard_complex.jpg

Placas brancas: Limitações Elevadas capacidades parasitas ( cerca de 2-25pF por ponto de contacto) Elevada inductâncias de algumas ligações Devido às limitações anteriores, normalmente as placas brancas são utilizadas em circuitos que operam em baixas frequências, tipicamente abaixo de 10 Mhz A resistência de contacto relativamnte elevada pode também ser um problema para circuitos a DC (corrente continua) e a operarem a baixas frequências Estão limitadas a niveis de tensão e correntes relativamente pequenas Normalmente, não suportam a tecnologia SMD ( Surface Mount Technology) ou componentes com afastamento de pinos diferentes de 0.1" (2.54 mm). Por vezes, utilizam-se pequenos adaptadores em placas de circuito impresso para montar este tipo de componentes

Placas brancas: Alternativas Placas de pistas paralelas (stripboard) Placas perfuradas (perfboard) Tecnologia wire wrapping Placas de circuito impresso

Placas brancas: Tecnologia antiga http://tangentsoft.net/elec/breadboard.html

Stripboards A Stripboard é uma placa que possui pistas paralelas de cobre num dos lados As pistas estão separadas de 0.1" (2.54mm) e nelas existem furos espaçados de 0.1" (2.54mm) As Stripboard permitem realizar circuitos permanentes utilizando soldadura. São úteis para fabricar pequenos circuitos com um ou dois circuitos integrados

Placa perfurada Trata-se de uma placa perfurada com espaçamentos de 0.1" (2.54mm) Podem usar-se para protótipos com componentes soldados Lado das soldaduras Lado dos componentes http://www.driveev.com/jeepev/convpgs/ledlighting.php

Wire wrapping Esta tecnologia foi inventada em 1952 Utiliza-se placas perfuradas Os terminais onde o fio é enrolado devem possuir arestas Os componentes electrónicos são colocados normalmente em suportes com terminais maquinados

Wire wrapping: ferramentas Pistola Ferramenta manual para wire wrapping (enrolar o fio), para descarnar o fio e para desfazer ligações (desenrolar o fio). Ferramenta para descarnar o fio http://en.wikipedia.org/wiki/Wire_wrap

Wire wrapping: ferramentas manual Wrapping End Unwrapping End Hole for Wire Hole for Pin Slot for Wire Wire Stripper A ferramenta possui num dos extremos dois orifícios. Num orifício insere-se o fio descarnado. O outro orifício central serve para inserir a ferramenta no terminal. No centro da ferramenta situa-se o descarnador O outro extremo permite desfazer as ligações (desenrolar o fio)

Wire wrapping: exemplos Exemplo de placa electrónica que utiliza a tecnologia wire wrapping (lado oposto aos componentes) Esta tecnologia utiliza-se também nos serviços telefónicos e na aviação

Wire wrapping: passos para realizar as ligações Inserir o fio descarnado no orifício da ferramenta Prender o fio na ferramenta Inserir o orifício central da ferramenta no terminal e rodar a ferramenta suavemente de modo que o fio se enrole no terminal. Deve ser mantida uma tensão mecânica do fio durante esta operação Ligação resultante

Wire wrapping: passos para realizar as ligações (cont.) Fio descarnado Inserção do fio descarnado na ferramenta http://blog.makezine.com/archive/2009/07/lost_knowledge_wire_wrapping.html

Wire wrapping: passos para realizar as ligações (cont.) Colocação da ferramenta com o fio descarnado na placa A ferramenta é rodada suavemente de modo que o fio se enrole no terminal Ligação wire wrapping resultante 7 a 9 voltas de fio descarnado em torno do terminal Um terminal permite até 3 ligações wire wrapping

Wire wrapping: tipos de ligações Ligação wire wrapping normal Ligação wire wrapping modificada A primeira volta e meia adicional faz-se com o fio isolado, permitindo que a ligação responda melhor às vibrações mecânicas e reduza a possibilidade do fio se partir

Wire wrapping: escolha dos terminais Selecção dos terminais O terminal deve ter pelo menos duas arestas, como se mostra na figura Podem, por isso, utilizar-se suportes de circuitos integrados e réguas com terminais maquinados Efeito da aresta na ligação O fio ao curvar junto da aresta do terminal faz com que a oxidação do fio e do terminal “estale” e se faça um contacto entre metais livre de oxidações.

Wire wrapping: problemas comuns Se ao rodar a ferramenta esta for demasiado pressionada resulta uma ligação sobreposta A colocação de pouco fio descarnado no orifício da ferramenta resulta numa ligação com um número insuficiente de voltas A remoção rápida da ferramenta resulta em ligações em “espiral” ou num número insuficiente de voltas A secção do fio, do terminal e da ferramenta devem ser adequadas, caso contrário pode resultar numa ligação defeituosa. De modo a garantir uma boa ligação entre o fio e o terminal , as voltas do fio não devem ser circulares

Wire wrapping: Ligações múltiplas As ligações múltiplas podem fazer-se de acordo com a figura A ou B. No entanto, em caso de engano, é preferível a situação B, pois têm que se desfazer um número menor de ligações.

Wire wrapping versus placa de circuito impresso (PCI) A tecnologia wire wrapping utiliza fios enrolados nos terminais dos suportes dos componentes Nas PCIs os componentes são soldados às pistas de cobre As PCIs requerem tempo apreciável de preparação e montagem Wire wrapping é adequado para a produção rápida de protótipos que são facilmente alteráveis As PCIs são uma alternativa para a produção de pequenas séries ou a produção em série Na tecnologia wire wrapping, os terminais funcionam como antenas que transmitem e recebem sinais que podem interferir com o funcionamento do circuito especialmente quando se utilizam frequências elevadas