Post on 17-Apr-2015
Construção de protótipos de circuitos electrónicos
Dep. Engª Electrotécnica
Escola Superior de Tecnologia de Viseu
Miguel Lima
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Objectivos
• Montagem de circuitos electrónicos em placas brancas (Breadboards )
• Prática com a tecnologia wire wrapping
• Soldadura (e desoldadura) de componentes
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Placas brancas
• 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
Exemplo de placa
Linhas de alimentação
Área para colocação dos componentes
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Placas brancas
• Alguns fabricantes possuem placas com terminais de alimentação incorporados
• As placas podem estar montadas em suportes
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Placas brancas
Conjunto de fios necessário para a interligação dos
componentes
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Exemplos de montagens em placas brancas
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f
LED
I
VVR
• 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)
Placas brancas: montagem de um circuitoExemplo 1 Exemplo 2
9V
4.5V?
• Após conceber e montar o circuito, caso a tensão de saída não seja exactamente 4.5V, qual a explicação que dá para tal facto?
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http://www.robotroom.com/Pumpkin2.html
Placas brancas: montagem de um circuito (cont.)
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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
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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
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Placas brancas: Alternativas
• Placas de pistas paralelas (stripboard)
• Placas perfuradas (perfboard)
• Tecnologia wire wrapping
• Placas de circuito impresso
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Placas brancas: Tecnologia antiga
http://tangentsoft.net/elec/breadboard.html
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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
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Placa perfurada
• Trata-se de uma placa perfurada com espaçamentos de 0.1" (2.54mm)
• Podem usar-se para protótipos com componentes soldados
http://www.driveev.com/jeepev/convpgs/ledlighting.php
Lado das soldaduras Lado dos componentes
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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
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Wire wrapping: ferramentas
Ferramenta manual para wire wrapping (enrolar o fio), para descarnar o fio e para desfazer ligações (desenrolar o fio).
http://en.wikipedia.org/wiki/Wire_wrap
Pistola
Ferramenta para descarnar o fio
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Wrapping End Unwrapping End
Hole for Wire
Hole for Pin
Slot for Wire
Wire Stripper
Wire wrapping: ferramentas manual
•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)
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Wire wrapping: exemplos
Esta tecnologia utiliza-se também nos serviços telefónicos e na aviação
Exemplo de placa electrónica que utiliza a tecnologia wire wrapping (lado oposto aos componentes)
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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
2020
Fio descarnado
Inserção do fio descarnado na ferramenta
Wire wrapping: passos para realizar as ligações (cont.)
http://blog.makezine.com/archive/2009/07/lost_knowledge_wire_wrapping.html
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Ligação wire wrapping resultante
•7 a 9 voltas de fio descarnado em torno do terminal
•Um terminal permite até 3 ligações wire wrapping
Colocação da ferramenta com o fio descarnado na placa
•A ferramenta é rodada suavemente de modo que o fio se enrole no terminal
Wire wrapping: passos para realizar as ligações (cont.)
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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
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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.
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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
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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.
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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