Siamo fortunati a vivere in un'epoca in cui abbondano i dispositivi elettronici. Tuttavia, questi dispositivi elettronici ci sono stati resi possibili solo grazie ai fantastici componenti di un circuito stampato. Spesso ci chiediamo cosa renda un dispositivo elettronico così efficace e come sia assemblato. I dispositivi elettronici sono una cosa così meravigliosa che non si vede mai nulla accadere al loro interno, eppure si può assistere a ciò che possono fare. In questo articolo, parleremo delle meraviglie dei PCB e di come siano possibili grazie ai componenti di un circuito stampato.
1. Resistori come componenti di un circuito stampato
Utilizziamo spesso i resistori nella maggior parte dei nostri progetti PCB e la maggior parte di noi ne conosce le funzionalità. I resistori sono tra i componenti di un circuito stampato che utilizziamo più frequentemente. Sono piuttosto diffusi e facili da usare. Un resistore sostanzialmente ostacola il flusso di corrente. Pertanto, contribuisce a dissipare l'energia elettrica sotto forma di calore. Esistono vari tipi di resistori e diversi metodi di classificazione. I resistori spesso differiscono nel materiale di fabbricazione, poiché utilizziamo materiali diversi per scopi diversi.
Un altro modo in cui i resistori differiscono è il modo in cui i terminali escono da essi. A questo proposito, il tipo più comune è il resistore assiale. Appassionati di elettronica, principianti e hobbisti spesso amano usare i resistori assiali perché sono facili da integrare in qualsiasi circuito. Ogni resistore è circondato da anelli circolari. Questi anelli sono un codice colore che indica il valore di resistenza di quella particolare resistenza. Questi anelli ci forniscono anche informazioni sulla possibile tolleranza del resistore in questione.
2. I condensatori come componenti di un circuito stampato
Dopo le resistenze, i condensatori sono forse i componenti più comuni di un circuito stampato. I condensatori sono tra le scelte preferite anche dagli appassionati di PCB. Tuttavia, li usiamo meno rispetto alle resistenze. La funzione fondamentale di un condensatore è quella di immagazzinare carica al suo interno. Un condensatore è costituito da due piastre metalliche separate da un dielettrico. Le due piastre immagazzinano cariche opposte, mentre il dielettrico contribuisce a separarle. Quando inseriamo il condensatore in un circuito, rilascia le cariche. In questo modo, una corrente inizia a fluire attraverso il circuito.
Esistono molti modi diversi per classificare i condensatori. Tuttavia, la maggior parte di essi viene classificata in base al loro materiale dielettrico. Questo perché il materiale dielettrico è responsabile del conferimento delle proprietà chiave a un condensatore. Più denso è il materiale dielettrico, maggiore è la quantità di cariche che un condensatore può immagazzinare sulle sue armature. Per questo motivo, se si desidera ottenere una capacità maggiore, si tende a utilizzare materiali di buona qualità per realizzare un condensatore. Un condensatore tipico ha due terminali che fuoriescono dalle sue armature metalliche. Utilizziamo questi terminali per integrare il condensatore in un circuito elettrico.
3. Induttori come componenti di un circuito stampato
Gli induttori sono uno dei tre componenti lineari passivi di un circuito stampato. Gli altri due sono i condensatori e i resistori. Gli induttori servono principalmente ad accumulare energia al loro interno. Tuttavia, immagazzinano energia generando un campo magnetico, mentre un condensatore immagazzina energia utilizzando l'elettrostatica. Esistono molti tipi di induttori, alcuni semplici mentre altri complessi. Tuttavia, una bobina metallica è l'induttore più comune e semplice da comprendere che si possa incontrare. Il campo magnetico che la bobina può produrre dipende dal numero di spire al suo interno. Di conseguenza, maggiore è il numero di spire, maggiore è l'induttanza.
Spesso vediamo induttori avvolti attorno a un nucleo magnetico. I nuclei magnetici sono disponibili in diverse forme e dimensioni. Lo scopo principale di questo nucleo è quello di amplificare il campo magnetico quando la corrente attraversa il conduttore. Pertanto, questo nucleo magnetico ci permette di schermare o bloccare completamente determinati segnali. Questo è molto utile perché può essere utilizzato per diverse applicazioni, tra cui la riduzione delle interferenze nelle apparecchiature di comunicazione e l'aumento della durata delle batterie, ecc.
4. Potenziometri come componenti di un circuito stampato
I potenziometri sono fondamentalmente una versione avanzata del semplice resistore. La resistenza semplice ha un valore fisso. Tuttavia, è possibile modificare il valore di resistenza di un potenziometro a piacimento. Esistono molti tipi di potenziometri, ma i più comuni sono quelli lineari e rotativi. È possibile variare la resistenza del potenziometro lineare trascinando il cursore lineare. Nel potenziometro rotativo, è possibile ruotare la manopola per variare la resistenza. La resistenza varia quando il cursore si sposta su una resistenza di base semicircolare.
Utilizziamo spesso i potenziometri rotativi nelle applicazioni quotidiane. Una delle applicazioni più comuni è il loro utilizzo nei regolatori di volume circolari di lettori musicali e apparecchiature audio simili. Funzionano controllando la quantità di corrente che consentono di far passare verso gli amplificatori. Spesso ci affidiamo ai potenziometri quando progettiamo apparecchiature sofisticate le cui prestazioni richiedono variabilità attraverso una messa a punto precisa.
5. Trasformatori come componenti di un circuito stampato
Sono tra i componenti più importanti di un circuito stampato. I trasformatori servono principalmente a trasferire l'energia elettrica da un circuito all'altro. Quando trasferiamo energia elettrica attraverso più circuiti, questa aumenta o diminuisce. L'aumento o la diminuzione sono spesso osservabili nella tensione. Gli esperti spesso li considerano come una trasformazione di tensione. I trasformatori includono un nucleo metallico simile a quelli che vediamo negli induttori comuni. Ci sono sempre diverse spire attorno al nucleo metallico. Ci sono almeno due spire, una delle quali funge da spira secondaria e l'altra da spira primaria. La spira secondaria si riferisce al circuito in cui l'energia elettrica viene trasmessa. Tuttavia, la spira primaria si riferisce al circuito da cui proviene l'energia elettrica.
Spesso vediamo trasformatori sui grandi pali del telegrafo. Sono noti come trasformatori industriali e servono a ridurre la tensione che attraversa le linee. Questa riduzione è spesso dell'ordine di centinaia di migliaia di volt. Pertanto, questa tensione diventa utilizzabile nella nostra vita quotidiana e nelle nostre case comuni grazie all'uso di trasformatori.
6. Diodi come componenti di un circuito stampato
I diodi sono tra i componenti più importanti di un circuito stampato. Il loro scopo principale è quello di consentire il flusso di corrente in una sola direzione. La corrente può andare dal polo positivo al polo negativo o viceversa, ma mai in entrambi i sensi contemporaneamente. Un diodo raggiunge questo obiettivo offrendo una resistenza infinita in una direzione e zero nell'altra. Possiamo quindi sfruttare questa caratteristica per bloccare il flusso di corrente nella direzione indesiderata. Uno dei diodi più diffusi è il diodo LED, comunemente noto come diodo a emissione luminosa. Usiamo questi diodi principalmente per emettere luce. Sono molto facili da saldare. Tuttavia, è necessario orientarli correttamente, altrimenti il LED potrebbe non accendersi.
7. Transistor come componenti di un circuito stampato
La maggior parte degli esperti di elettronica ritiene che i transistor siano il fondamento dell'elettronica come la conosciamo oggi. Si tratta di componenti molto importanti di un circuito stampato. È possibile trovare miliardi di transistor all'interno di un singolo circuito integrato. Tuttavia, non dovremmo considerarli strumenti complessi. Piuttosto, sono solo normali interruttori elettrici e semplici amplificatori. I transistor sono disponibili in ogni tipo di forma e dimensione. Tuttavia, il tipo più comune è il transistor bipolare. Altre categorie includono le varianti PNP e NPN.
Un transistor bipolare è composto da tre pin. Ci sono un collettore, un emettitore e poi c'è quello più importante, ovvero la base. Quando una piccola quantità di corrente attraversa un transistor NPN, questa si sposta dalla base all'emettitore. Questo, tuttavia, innesca un'altra condizione e la corrente diventa molto più elevata. Questa corrente più elevata passa quindi dall'emettitore al collettore.
D'altra parte, il transistor PNP si comporta in modo completamente opposto al transistor NPN. Esiste un altro tipo di transistor molto diffuso, i FET o semplicemente transistor a effetto di campo. Essi consentono il passaggio di corrente sfruttando il campo elettrico esistente per attivare un'altra impostazione del circuito.
8. Raddrizzatore controllato al silicio (SCR) come componenti di un circuito stampato
Sono componenti integranti di un circuito stampato ed è per questo che gli appassionati amano usarli. Vengono anche chiamati tiristori perché sono piuttosto simili a diodi e transistor. Alcuni esperti suggeriscono che assomiglino a due transistor che funzionano in sinergia. Hanno quattro strati di silicio e contengono solo tre terminali. Non funzionano come amplificatori, ma semplicemente come interruttori.
Uno dei punti principali da notare è che abbiamo bisogno di un solo impulso per attivare l'interruttore. D'altra parte, dobbiamo fornire corrente continua a un transistor in modo che venga amplificato. Pertanto, sono più adatti per commutare grandi quantità di potenza.
9. Circuiti integrati come componenti di una scheda di circuito
Li conosciamo anche come circuiti integrati (IC) e sono componenti fondamentali di un circuito stampato. Quindi, quando rimpiccioliamo alcuni circuiti e componenti elettronici e li integriamo su sottili film di un semiconduttore, allora prendiamo il nome di IC. Ci permettono di integrare numerosi componenti elettronici in un singolo chip. Questa straordinaria capacità ci ha permesso di produrre le primissime calcolatrici. Quindi, ora ci permettono di realizzare dispositivi intelligenti all'avanguardia e supercomputer rivoluzionari. I circuiti integrati fungono da unità di elaborazione centrale, ovvero il cervello di un circuito più ampio. Esistono diversi tipi di circuiti integrati, ma sono per lo più disponibili in involucri di plastica nera. Di solito hanno contatti visibili, come i terminali che fuoriescono dalla loro struttura. A volte presentano anche delle piazzole di contatto sottostanti.
10. Oscillatori a cristallo come componenti di un circuito stampato
Questi sono i componenti più essenziali di un circuito stampato in dispositivi complessi. Li utilizziamo principalmente negli orologi perché ci permettono di realizzare circuiti critici. Questi circuiti critici ci permettono di mantenere un tempo stabile ma preciso. Includono un piezoelettrico che produce un segnale elettronico ciclico. Il piezoelettrico è fondamentalmente un materiale cristallino che produce segnali durante la sua oscillazione. Li progettiamo in modo tale che vibrino a una velocità stabile. La loro vibrazione è legata a una certa frequenza. Pertanto, utilizzandoli possiamo realizzare orologi economici e precisi. Per questo motivo, li utilizziamo anche in altri dispositivi importanti come orologi al quarzo e microcontrollori.
11. Interruttori e relè come componenti di un circuito stampato
Sono i componenti più basilari di un circuito stampato, ma spesso ne dimentichiamo l'importanza. Un interruttore ci permette di controllare il flusso di corrente all'interno di un qualsiasi circuito. L'interruttore ci permette di passare da circuiti chiusi a circuiti aperti. Esistono in ogni tipo di forma e dimensione. Tuttavia, alcuni dei più comuni includono cursori, leve, chiavi, pulsanti e rotativi. D'altra parte, un interruttore elettronegativo è noto come relè. Un relè funziona tramite un solenoide. Pertanto, quando la corrente lo attraversa, il solenoide agisce come un magnete temporaneo. Pertanto, funzionano come interruttori e possono, quindi, trasformare piccole quantità di corrente in quantità maggiori.
12. Sensori come componenti di un circuito stampato
I sensori sono quei componenti di un circuito stampato in grado di rilevare le variazioni della loro atmosfera. Una volta rilevate, tendono a generare un segnale per rifletterle. Questo segnale elettronico viene quindi inviato ai diversi componenti del circuito stampato. Quindi, i sensori convertono sostanzialmente l'energia fisica in energia elettrica. Per questo motivo, spesso li consideriamo come trasduttori (perché sono in grado di convertire l'energia da una forma all'altra).
Esistono diverse tipologie di sensori, ognuno con uno scopo specifico. Tra i sensori più noti troviamo i sensori di temperatura, umidità, pressione, luce e movimento. Sono molto comuni e li usiamo spesso nella vita quotidiana. Ad esempio, utilizziamo i LED per rilevare i segnali IR nel telecomando di un televisore. Utilizziamo anche i sensori di fumo e di incendio negli allarmi antincendio e di fumo. Possiamo quindi utilizzare i sensori come componenti di un circuito stampato per ottimizzare diversi processi industriali.
Per saperne di più sui componenti PCB, consulta l'altro nostro post sul blog: "Componenti del circuito stampato: una guida completa."
