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STRUMENTI E MATERIALI DI LABORATORIO La Bread-Board La Bread-Board o basetta sperimentale rappresenta un mezzo molto comodo e nello stesso tempo potente per realizzare montaggi di circuiti elettronici senza saldature. La semplicità, la velocità di impiego e la buona affidabilità né fanno uno strumento indispensabile in un laboratorio elettronico, in fase di elaborazione e studio del progetto, per provare il corretto funzionamento dei circuiti in esame. La Bread-Board è costituita da una basetta provvista di una scanalatura mediana e da una serie di fori disposti secondo righe e colonne e distanziati del passo standard di 2,54 mm (1/10 di pollice), tipico dei pin dei circuiti integrati. Generalmente essa contiene 64 x 2 serie di 5 fori. Breadboard Top (LATO COMPONENTI) I fori di una colonna, generalmente 5, sono internamente collegati fra loro mediante una barretta metallica a molla. E' così possibile inserire i circuiti integrati a cavallo della scanalatura; per ogni pin rimangono quindi disponibili per i collegamenti con altri componenti, ben quattro fori. Breadboard - Internal connections Lungo i due lati maggiori della basetta sono disposte due file di fori Si hanno a disposizione due gruppi di 100 fori per l'alimentazione, la massa o per i segnali. Di solito una delle file superiori, costituisce il conduttore di alimentazione, mentre una delle file inferiori il conduttore di massa. Le dimensioni dei fori sono adatte all'inserimento dei reofori (terminali) dei componenti più comuni; le molle sottostanti provvedono al fissaggio dei terminali. Con questa tecnica di montaggio è possibile realizzare circuiti semplici, 2
ma anche complessi ( si veda l'esempio che segue) purché si rispettino alcune semplici regole: i componenti debbono essere disposti secondo uno schema ordinato ed in modo da poter essere facilmente estratti e sostituiti senza dover disfare il circuito; non si deve forzare l'inserimento nei fori dei reofori o di fili troppo grossi; così facendo le molle finiscono per perdere la loro elasticità ed i contatti divengono incerti; non inserire mai nei fori fili con le estremità piegate, raddrizzarle prima con una pinza; i fili di collegamento debbono essere tenuti aderenti alla basetta e fatti passare intorno e non sopra i componenti. Per il cablaggio dei circuiti sulla BreadBoard è richiesta un'attrezzatura di base molto semplice formata da un tronchesino, una pinza a becco lungo ed un cacciavite (quest'ultimo serve soprattutto per estrarre i circuiti integrati). Accanto agli evidenti vantaggi questa tecnica presenta tuttavia anche alcuni difetti. I fili di collegamento possono a volte uscire, anche solo parzialmente, dai fori, interrompendo il contatto. Specialmente con basette vecchie e molto utilizzate, può capitare che le molle creino contatti incerti; in questo caso diviene arduo rintracciare la causa del mal funzionamento del circuito in prova. 3
LE RESISTENZE I primi componenti di cui parleremo sono le resistenze. In elettronica se ne usano tantissimi tipi, ma la loro funzione rimane sempre quella di determinare una caduta di tensione, e quindi di ottenere nei vari rami di un circuito le giuste correnti. Nel paragrafo che segue cercherò di illustrare meglio questi concetti. E' bene specificare subito che i valori in ohm delle resistenze non sono quasi mai scritti con dei numeri: esiste un codice basato su fascette colorate, che inizialmente può risultare un pò ostico, ma che col tempo e con la pratica si impara a leggere a colpo d'occhio. Tanto per abituarci, cominciamo subito a vedere il significato dei vari colori. CODICE DEI COLORI DELLE RESISTENZE Corrispondenza colore-valori Se osservate una resistenza, vedrete (da una estremità o dall'altra) una fascetta color oro; questo colore indica che la tolleranza rispetto al valore nominale è del 5 %. Se la fascetta è color argento significa che la tolleranza è del 10 % (valore meno preciso e resistenza di minore qualità). Disponete la resistenza in modo che la fascetta dorata sia alla vostra destra (come in figura). Cominciate poi a leggere le tre fascette, da sinistra verso destra. Il colore della prima indica la prima cifra del valore; il colore della seconda fascetta indica la seconda cifra; il colore della terza vi dice quanti zeri dovete aggiungere Colore Valore Moltiplicatore Tolleranza (%) Nero 0 0 - Marrone 1 1 ±1 Rosso 2 2 ±2 Arancio 3 3 ±0.05 Giallo 4 4 - Verde 5 5 ±0.5 Blue 6 6 ±0.25 Violetto 7 7 ±0.1 Grigio 8 8 - Bianco 9 9 - Oro - -1 ±5 Argento - -2 ±10 Niente - - ±20 4
Esempio 1 (Marrone=1), (Nero=0), (Arancio=3) (Oro) R=10 x 10 3 = 10k ohm Tolleranza (Oro) = ±5% BREVE GUIDA ALL'USO DEL TESTER ( Multimetro digitale) figura 1 - un comune tester digitale massima, ovvero il massimo valore misurabile. Il Tester è lo strumento per la misura delle grandezze elettriche come vedremo più avanti. Le parti principali di un tester (figura 1) sono il display, dove appaiono i valori misurati, il selettore, di tipo rotante oppure a tastiera, che permette di scegliere la portata più adatta alla misura da effettuare, ed un paio di puntali, uno rosso (positivo) ed uno nero (negativo), che vanno inseriti nelle apposite boccole. Tutto ciò che viene descritto in queste pagine si riferisce al tester che appare nelle illustrazioni ma, a parte piccole differenze, i metodi restano validi anche per altri tipi di tester. In genere il display è del tipo a cristalli liquidi. Occorre scegliere per ogni misura la giusta portata, come vedremo in seguito, allo scopo di sfruttare tutte le cifre disponibili per la lettura del valore misurato. La manopola che si trova al centro del tester (figura 2) permette di scegliere, di volta in volta, sia il tipo di grandezza che si vuol misurare, sia la portata Come si vede, la rotazione è suddivisa in vari settori. Partendo più o meno dalla posizione che hanno le ore 10 sull'orologio, troviamo le misure di resistenza, indicate dal caratteristico simbolo "Ω"; in funzione della resistenza che pensiamo di misurare, sceglieremo una delle portate indicate: 200 (ohm), 2k (2 kohm), 200k (200 kohm), 2M (2 megaohm), 20M (20 megaohm). 5
La scelta della giusta portata è importante per avere una misura precisa; supponiamo di voler misurare una resistenza di 250 ohm: se scegliamo come portata 2K, leggiamo sul display ".251" che significa 0,251 KOhm e, quindi, 251 Ohm. Proviamo a scegliere la portata 20k: otteniamo come lettura "0.25", il che significa che abbiamo già perso la precisione corrispondente all'ultima cifra. Impostando come portata 200k, otteniamo addirittura sul display il valore "0.02", che non ha quasi più significato! La prima posizione, contrassegnata dal simbolo della nota musicale, si usa per i controlli di continuità (per esempio per verificare se un cavo è interrotto): in caso di conduzione, il tester emette un segnale figura 2 - il selettore della misura acustico. Saltando il breve settore verde (hfe), troviamo poi le misure di tensioni continue, con le portate 200m (200 millivolt), 20, 200 e 1000 V. Anche per queste misure vale il principio di scegliere sempre la portata più vicina, ovvero immediatamente superiore, al valore che si intende misurare Successivamente, sempre continuando in senso orario, s'incontrano le misure di corrente alternata (settore rosso), indicate da "A~" e quindi le misure di corrente continua (settore verde), indicate da "A--". Per ogni misura, occorre quindi posizionare la manopola all'interno del settore corrispondente, scegliendo la portata più vicina, come visto in precedenza. 6
Boccole per l'inserzione dei puntali figura 3 - collegamento dei puntali per le misure di tensione e resistenza. Nella parte bassa del tester, si trovano quattro boccole rosse, dove occorre inserire gli spinotti dei puntali; mentre il puntale nero va inserito sempre nella boccola contrassegnata con "COM", che sta per "comune", la posizione del puntale rosso cambia in funzione del tipo di misura. Per le misure di tensione e di resistenza (figura 3), il puntale rosso va inserito nella boccola contrassegnata "V/Ω". Per misure di corrente fino a 2 A, il puntale rosso va inserito nella boccola 2A (figura 4). Notare che la manopola del selettore di misura deve trovarsi sul 2 del settore verde se si tratta di corrente continua, oppure sul 2 del settore rosso se si deve misurare corrente alternata Per misurare correnti fino a 10 A (figura 5), il puntale rosso va nella boccola "10A"; la manopola del selettore va posizionata sul 10 verde della corrente continua o sul 10 rosso della corrente alternata. figura 4 - collegamento dei puntali per misure di corrente fino a 2 A. figura 5 - collegamento dei puntali per misure di corrente fino a 10 A. 7