Serie-parallelle weerstandscircuits bouwen

Nogmaals, bij het bouwen van batterij-/weerstandcircuits wordt de student of hobbyist geconfronteerd met verschillende constructiewijzen. Misschien wel de meest populaire is het soldeerloze breadboard :een platform voor het bouwen van tijdelijke circuits door componenten en draden aan te sluiten op een raster van onderling verbonden punten.

Een breadboard lijkt niets anders te zijn dan een plastic frame met honderden kleine gaatjes erin. Onder elk gat bevindt zich echter een veerklem die wordt aangesloten op andere veerklemmen onder andere gaten. Het verbindingspatroon tussen de gaten is eenvoudig en uniform:

Serie - Parallelle circuitconstructie op een soldeerloze breadboard

Stel dat we het volgende serie-parallelle combinatiecircuit op een breadboard willen bouwen:

De aanbevolen manier om dit op een breadboard te doen, is om de weerstanden in ongeveer hetzelfde patroon te plaatsen als in het schema, voor een gemakkelijke relatie met het schema. Als 24 volt nodig is en we hebben alleen batterijen van 6 volt beschikbaar, kunnen er vier in serie worden geschakeld om hetzelfde effect te bereiken:

Dit is zeker niet de enige manier om deze vier weerstanden met elkaar te verbinden om het circuit te vormen dat in het schema wordt getoond. Overweeg deze alternatieve lay-out:

Serie - Parallelle circuitconstructie op een klemmenstrook

Als een grotere duurzaamheid gewenst is zonder toevlucht te nemen tot solderen of draadwikkelen, zou men ervoor kunnen kiezen om deze schakeling op een klemmenstrook te construeren (ook wel een barrièrestrook genoemd) , of aansluitblok ). Bij deze methode worden componenten en draden vastgezet door mechanische spanning onder schroeven of zware clips die aan kleine metalen staven zijn bevestigd. De metalen staven zijn op hun beurt gemonteerd op een niet-geleidend lichaam om ze elektrisch van elkaar geïsoleerd te houden.

Het bouwen van een circuit met componenten die op een klemmenstrook zijn bevestigd, is niet zo eenvoudig als het aansluiten van componenten op een breadboard, voornamelijk omdat de componenten niet fysiek kunnen worden gerangschikt om op de schematische lay-out te lijken. In plaats daarvan moet de bouwer begrijpen hoe hij de weergave van het schema moet "buigen" in de echte lay-out van de strip. Overweeg een voorbeeld van hoe hetzelfde circuit met vier weerstanden op een klemmenstrook kan worden gebouwd:

Een andere lay-out van de klemmenstrook, eenvoudiger te begrijpen en te relateren aan het schema, omvat het verankeren van parallelle weerstanden (R₁ //R₂ en R₃ //R₄ ) naar dezelfde twee aansluitpunten op de strip als volgt:

Constructie van complexere circuits in een klemmenstrook

Het bouwen van complexere schakelingen op een klemmenstrook vereist dezelfde ruimtelijk redeneervaardigheden, maar vereist natuurlijk meer zorg en planning. Neem bijvoorbeeld deze complexe schakeling, weergegeven in schematische vorm:

De klemmenstrook die in het vorige voorbeeld werd gebruikt, heeft nauwelijks genoeg klemmen om alle zeven weerstanden te monteren die nodig zijn voor dit circuit! Het zal een uitdaging zijn om alle benodigde draadverbindingen tussen weerstanden te bepalen, maar met geduld kan het worden gedaan. Begin eerst met het installeren en labelen van alle weerstanden op de strip.

Het originele schematische diagram wordt ter referentie weergegeven naast het klemmenstrookcircuit:

Begin vervolgens met het verbinden van componenten draad voor draad, zoals weergegeven in het schema. Overteken verbindingslijnen in het schema om voltooiing in het echte circuit aan te geven. Bekijk deze reeks illustraties terwijl elke afzonderlijke draad in het schema wordt geïdentificeerd en vervolgens aan het echte circuit wordt toegevoegd:

Hoewel er kleine variaties mogelijk zijn met dit klemmenstrookcircuit, is de keuze van de verbindingen die in deze voorbeeldreeks worden getoond zowel elektrisch nauwkeurig (elektrisch identiek aan het schematische diagram) als het extra voordeel dat geen enkele schroefklem op de strip met meer wordt belast dan twee draaduiteinden, een goede gewoonte in elk klemmenstrookcircuit.

Variant draadverbindingen voor circuitconstructie in een klemmenstrook

Een voorbeeld van een "variant" draadverbinding kan de allerlaatste draad zijn die is toegevoegd (stap 11), die ik tussen de linkeraansluiting van R₂ heb geplaatst en de linkerterminal van R₃ . Deze laatste draad maakte de parallelle verbinding tussen R₂ en R₃ in de kring. Ik had deze draad echter ook tussen de linkeraansluiting van R₂ . kunnen plaatsen en de rechter terminal van R₁ , aangezien de rechter terminal van R₁ is al aangesloten op de linker aansluiting van R₃ (daar geplaatst in stap 9) en is dus elektrisch gebruikelijk bij dat ene punt.

Dit zou echter hebben geresulteerd in drie draden bevestigd aan de rechter aansluiting van R₁ in plaats van twee, wat een faux pax is in de klemmenstrooketiquette. Zou het circuit op deze manier hebben gewerkt? Zeker! Het is alleen zo dat meer dan twee draden die aan een enkele aansluiting zijn bevestigd, voor een "rommelige" verbinding zorgen:een die esthetisch onaangenaam is en de schroefaansluiting onnodig kan belasten.

Een andere variatie zou zijn om de klemverbindingen voor weerstand R₇ . om te keren . Zoals getoond in het laatste diagram, is de spanningspolariteit over R₇ is negatief aan de linkerkant en positief aan de rechterkant (-, +), terwijl alle andere weerstandspolariteiten positief zijn aan de linkerkant en negatief aan de rechterkant (+, -):

Hoewel dit geen elektrisch probleem oplevert, kan het verwarring veroorzaken bij iedereen die weerstandsspanningsdalingen meet met een voltmeter, met name een analoge voltmeter die downscaled als hij wordt blootgesteld aan een spanning met de verkeerde polariteit. Omwille van de consistentie kan het verstandig zijn om alle draadverbindingen zo te ordenen dat alle polariteiten van de spanningsval van de weerstand hetzelfde zijn, als volgt:

Hoewel elektronen zich niets aantrekken van een dergelijke consistentie in de lay-out van componenten, doen mensen dat wel. Dit illustreert een belangrijk aspect van elke technische inspanning:de menselijke factor. Telkens wanneer een ontwerp kan worden aangepast om het beter te begrijpen en/of gemakkelijker te onderhouden, zonder dat dit ten koste gaat van de functionele prestaties, moet dit worden gedaan.

BEOORDELING:

• Circuits die op klemmenstroken zijn gebouwd, kunnen moeilijk te plaatsen zijn, maar wanneer ze zijn gebouwd, zijn ze robuust genoeg om als permanent te worden beschouwd, maar toch gemakkelijk aan te passen.
• Het is een slechte gewoonte om meer dan twee draaduiteinden en/of componentdraden onder een enkele klemschroef of klem op een aansluitstrip te bevestigen. Probeer de verbindingsdraden zo te ordenen dat deze toestand wordt vermeden.
• Bouw je circuits waar mogelijk met duidelijkheid en gemak in gedachten. Hoewel de lay-out van componenten en bedrading meestal weinig invloed heeft op de werking van het DC-circuit, is het van groot belang voor de persoon die het later moet wijzigen of problemen moet oplossen.

• Werkblad serie-parallelle DC-circuits
• Algebraïsche vergelijkingsmanipulatie voor elektrische circuits werkblad