単純な抵抗回路の構築

電気について学ぶ過程で、抵抗器と電池を使って独自の回路を構築したいと思うでしょう。この回路アセンブリの問題では、いくつかのオプションが利用可能ですが、他のオプションよりも簡単なものもあります。このセクションでは、この章に示されている回路だけでなく、より高度な回路を構築するのに役立ついくつかの製造技術について説明します。

回路構築のためのワニ口クリップジャンパー線の使用

構築したいのが単純な単一バッテリー、単一抵抗回路だけである場合、ワニ口クリップを簡単に使用できます。 このようなジャンパー線：

両端に「ワニ」スタイルのスプリングクリップが付いたジャンパー線は、コンポーネントを電気的に結合するための安全で便利な方法を提供します。

1つのバッテリーと3つの抵抗を備えた単純な直列回路を構築したい場合は、ジャンパー線を使用した同じ「ポイントツーポイント」構築手法を適用できます。

より複雑な回路に無はんだブレッドボードを使用する

ただし、この手法は、ジャンパー線の扱いにくさや接続の物理的な脆弱性のために、これよりもはるかに複雑な回路には実用的ではありません。愛好家のための一時的な建設のより一般的な方法は、ソルダーレスブレッドボードです。 、コンポーネントの挿入された端および/または22ゲージの単線部品を結合する何百ものバネ仕掛けの接続ソケットを備えたプラスチック製のデバイス。ここに実際のブレッドボードの写真を示し、その後に1つのブレッドボード上に構築された単純な直列回路を示す図を示します。

ブレッドボードの各穴の下にある面は、挿入されたワイヤまたはコンポーネントのリード線をつかむように設計された金属製のスプリングクリップです。これらの金属製スプリングクリップはブレッドボード面の下で結合され、挿入されたリード線を接続します。接続パターンは、垂直の柱に沿って5つの穴ごとに結合します（ブレッドボードの長軸が水平に配置されている場合）：

ブレッドボード上の直列回路の構築

したがって、ワイヤまたはコンポーネントリードがブレッドボードの穴に挿入されると、その列にはさらに4つの穴があり、他のワイヤおよび/またはコンポーネントリードへの潜在的な接続ポイントを提供します。その結果、一時的な回路を構築するための非常に柔軟なプラットフォームが実現します。たとえば、今示した3抵抗回路は、次のようなブレッドボード上に構築することもできます。

ブレッドボード上の並列回路の構築

並列回路は、はんだ不要のブレッドボード上にも簡単に構築できます。

ブレッドボードの使用に関する制限

ただし、ブレッドボードには制限があります。何よりもまず、それらは一時的なを対象としています。 建設のみ。ブレッドボードを手に取り、逆さまにして振ると、ブレッドボードに接続されているコンポーネントは必ず緩み、それぞれの穴から落ちる可能性があります。

また、ブレッドボードはかなり低電流（1アンペア未満）の回路に制限されています。これらのスプリングクリップは接触面積が小さいため、過度の加熱なしに大電流をサポートすることはできません。

はんだ付けまたはワイヤラッピング

耐久性を高めるために、はんだ付けまたはワイヤラッピングを選択することをお勧めします。これらの手法では、コンポーネントとワイヤーを構造に固定して、安全な機械的位置を提供します（たとえば、固有のスプリングクリップ接続のないブレッドボードのように、穴が開けられたフェノールボードやグラスファイバーボードなど）。コンポーネントリード。

はんだ付けは低温溶接の一形態であり、スズ/鉛またはスズ/銀合金も溶けて銅の物体を電気的に結合します。コンポーネントのリード線にはんだ付けされたワイヤの端、または回路基板の表面に接着された小さすぎる銅リングの「パッド」は、コンポーネントを相互に接続するのに役立ちます。

ワイヤラッピングでは、小さなゲージのワイヤがリードや銅パッドにはんだ付けされるのではなく、コンポーネントのリードにしっかりと巻き付けられます。巻き付けられたワイヤの張力により、コンポーネントを相互に接続するための健全な機械的および電気的接合が提供されます。

プリント回路基板（PCB）

プリント回路基板の例 、または PCB 、この写真は趣味での使用を目的としています：

このボードは銅面を上にして表示されます。つまり、すべてのはんだ付けが行われる面です。各穴は、はんだに接着するための銅金属の小さな層でリングされています。 5つのグループで相互に接続されている無はんだブレッドボードの穴とは異なり、この特定のボードではすべての穴が互いに独立しています。

ブレッドボードと同じ5穴接続パターンのプリント回路基板を購入して、趣味の回路構築に使用できます。

生産用プリント回路基板にはトレースがあります 回路内のワイヤーとして機能する事前に設計された接続経路を形成するために、フェノールまたはグラスファイバー基板材料上に配置された銅の。このようなボードの例をここに示します。このユニットは、実際には、家庭用壁コンセントから120ボルトの交流（AC）電力を受け取り、それを低電圧の直流（DC）に変換するように設計された「電源」回路です。

このボードには抵抗が表示され、ボードの右中央にある下から5番目のコンポーネントがカウントアップされます。

このボードの下側を見ると、コンポーネントを接続している銅の「トレース」と、コンポーネントを結合しているはんだの銀色の堆積物がそれらのトレースにつながっていることがわかります。

はんだ付けまたはワイヤラップされた回路は永続的であると見なされます。つまり、誤ってバラバラになる可能性はほとんどありません。ただし、これらの構築手法はあまりにもと見なされることがあります。 永続。誰かがコンポーネントを交換したり、実質的な方法で回路を変更したりしたい場合は、接続を元に戻すためにかなりの時間を費やす必要があります。また、はんだ付けとワイヤラッピングの両方に専用のツールが必要ですが、すぐには利用できない場合があります。

ターミナルストリップ

産業界全体で使用されている代替の建設技術は、ターミナルストリップの技術です。 。ターミナルストリップ、別名バリアストリップ または端子台 は、ある長さの非導電性材料で構成され、その中にいくつかの小さな金属棒が埋め込まれています。各金属棒には、少なくとも1つの小ネジまたは別の留め具があり、その下にワイヤーまたはコンポーネントのリード線を固定できます。

同じバーの複数のネジに固定されているワイヤと同様に、1本のネジで固定されている複数のワイヤは互いに電気的に共通になっています。次の写真は、いくつかのワイヤが接続された、端子台の1つのスタイルを示しています。

次の写真には、もう1つの小さな端子台が示されています。このタイプは、「ヨーロッパ」スタイルと呼ばれることもあり、ドライバーやその他の金属物体による端子間の偶発的な短絡を防ぐために、ネジが凹んでいます。

端子台の回路構造

次の図では、端子台上に構築された単一バッテリ、3抵抗回路が示されています。

端子台が小ネジを使用してコンポーネントとワイヤの端を保持している場合、新しい接続を固定したり、古い接続を切断したりするために必要なのはドライバーだけです。一部の端子台は、バネ仕掛けのクリップを使用します。これは、頑丈さの向上を除けばブレッドボードと同様ですが、ドライバーをプッシュツールとして使用して係合および解放します（ねじれは含まれません）。端子台によって確立された電気接続は非常に堅牢であり、恒久的および一時的な建設の両方に適していると考えられています。

回路図の回路レイアウトへの変換

電気および電子機器に関心のある人にとって不可欠なスキルの1つは、回路図を実際の回路レイアウトに「変換」できることです。実際の回路レイアウトでは、コンポーネントの向きが同じではない場合があります。

回路図は通常、読みやすさを最大にするために描かれていますが（最大の混乱を引き起こすためにスケッチされたいくつかの注目すべき例を除く！）、実際の回路構造では、多くの場合、異なるコンポーネントの向きが必要になります。端子台に単純な回路を構築することは、同じ接続パスを作成するためにワイヤを「伸ばす」という空間推論スキルを開発する1つの方法です。

単純な並列回路を回路レイアウトに変換する

端子台上に構築された単一バッテリ、3抵抗の並列回路の場合を考えてみます。

特に、接続する抵抗器が物理的に線形に配置されている場合は、すっきりとした概略図から実際の回路へと進みます。 端子台のファッション—多くの人には明らかではないので、プロセスの概要を段階的に説明します。まず、きれいな回路図と、接続ワイヤなしで端子台に固定されているすべてのコンポーネントから始めます。

次に、バッテリーの片側から回路図の最初のコンポーネントまでの配線接続をトレースし、実際の回路の同じ2点間に接続配線を固定します。回路図面のワイヤーを別の線で上書きして、実際に行った接続を示すと便利です。

回路図のすべての接続が考慮されるまで、このプロセスをワイヤごとに続けます。共通のワイヤをSPICEのように考えると役立つ場合があります。回路内の共通のワイヤへのすべての接続を1つのステップとして行い、続行する前に、そのワイヤに接続されているすべてのコンポーネントが実際にそのワイヤに接続されていることを確認します。次へ。次のステップでは、残りの2つの抵抗器の上面がどのように接続されているかを示します。これは、前のステップで固定されたワイヤと共通です。

すべての抵抗器の上面（回路図に示されている）が一緒に接続され、バッテリーのプラス（+）端子に接続されているので、今やらなければならないのは、底面を一緒に接続し、バッテリーの反対側に接続することだけです。

通常、業界では、すべてのワイヤに番号タグが付けられており、電気的に一般的なワイヤには、SPICEシミュレーションの場合と同じように同じタグ番号が付けられています。この場合、ワイヤー1と2にラベルを付けることができます：

もう1つの産業慣習は、端子台の実際のワイヤ接続ポイントを示すように回路図をわずかに変更することです。これには、ストリップ自体のラベル付けシステムが必要です。ストリップの「TB」番号（端子ブロック番号）の後に、ストリップ上の各金属棒を表す別の番号が続きます。

このように、回路図面は、接続配線が目にどのように絡み合って複雑に見えるかに関係なく、実際の回路内のポイントを特定するための「マップ」として使用できます。これは、ここに示す単純な3抵抗回路では過剰に思えるかもしれませんが、大規模な回路の構築と保守には、特にこれらの回路が物理的に長い距離にまたがり、複数の端子台を使用する場合は、このような詳細が絶対に必要です。 1つのパネルまたはボックス。

レビュー：

• ソルダーレスブレッドボード は、プラスチックボードの穴の列の下に配置された電気的に一般的なスプリングクリップにワイヤとコンポーネントを差し込むことによって、一時的な回路をすばやく組み立てるために使用されるデバイスです。
• はんだ付け は、鉛/スズまたはスズ/銀合金を使用してワイヤとコンポーネントのリードをボンディングする低温溶接プロセスであり、通常、コンポーネントはグラスファイバーボードに固定されています。
• ワイヤラッピング はんだ付けの代替手段であり、コンポーネントを相互に接続するための溶接ジョイントではなく、コンポーネントのリード線にしっかりと巻き付けられた小さなゲージのワイヤを使用します。
• 端子台 、バリアストリップとも呼ばれます または端子台 回路を構築するためのコンポーネントとワイヤを取り付けるために使用される別のデバイスです。金属棒に取り付けられたネジ留め式端子または重いばねクリップは、ワイヤの端とコンポーネントのリード線の接続ポイントを提供します。これらの金属棒は、プラスチック、ベークライト、セラミックなどの非導電性材料に個別に取り付けられます。

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