7.5: Construcción de Circuitos de Resistencias Serie-Paralelo

Una vez más, al construir circuitos de batería/resistencia, el estudiante o aficionado se enfrenta a varios modos diferentes de construcción. Quizás el más popular es el tablero sin soldadura: una plataforma para construir circuitos temporales al enchufar componentes y cables en una rejilla de puntos interconectados. Una tabla de pruebas parece ser nada más que un marco de plástico con cientos de pequeños agujeros en ella. Debajo de cada orificio, sin embargo, hay un clip de resorte que se conecta a otros clips de resorte debajo de otros agujeros. El patrón de conexión entre agujeros es simple y uniforme:

Supongamos que quisiéramos construir el siguiente circuito combinado serie-paralelo en una placa de pruebas:

La forma recomendada de hacerlo en una tabla de pruebas sería disponer las resistencias aproximadamente en el mismo patrón que se ve en el esquema, para facilitar la relación con el esquema. Si se requieren 24 voltios y solo tenemos baterías de 6 voltios disponibles, se pueden conectar cuatro en serie para lograr el mismo efecto:

Esta no es de ninguna manera la única manera de conectar estas cuatro resistencias juntas para formar el circuito que se muestra en el esquema. Considere este diseño alternativo:

Si se desea una mayor permanencia sin recurrir a soldadura o envoltura de cables, se podría optar por construir este circuito en una regleta de terminales (también llamada tira de barrera, o bloque de terminales). En este método, los componentes y los cables se aseguran mediante tensión mecánica debajo de tornillos o clips pesados unidos a pequeñas barras de metal. Las barras metálicas, a su vez, están montadas en un cuerpo no conductor para mantenerlas eléctricamente aisladas entre sí.

Construir un circuito con componentes asegurados a una regleta de terminales no es tan fácil como enchufar componentes a una placa de pruebas, principalmente porque los componentes no se pueden organizar físicamente para parecerse al diseño esquemático. En cambio, el constructor debe entender cómo “doblar” la representación del esquema en el diseño del mundo real de la tira. Considere un ejemplo de cómo se podría construir el mismo circuito de cuatro resistencias en una regleta de terminales:

Otro diseño de regleta de bornes, más sencillo de entender y relacionar con el esquema, implica anclar resistencias paralelas (R _{1 //R2} y R ₃ //R ₄) a los mismos dos puntos terminales en la regleta así:

Construir circuitos más complejos en una regleta de terminales implica las mismas habilidades de razonamiento espacial, pero por supuesto requiere un mayor cuidado y planeación. Tomemos por ejemplo este circuito complejo, representado en forma esquemática:

¡La regleta de terminales utilizada en el ejemplo anterior apenas tiene suficientes terminales para montar las siete resistencias requeridas para este circuito! Será un reto determinar todas las conexiones de cable necesarias entre las resistencias, pero con paciencia se puede hacer. Primero, comience instalando y etiquetando todas las resistencias en la tira. El diagrama esquemático original se mostrará junto al circuito de regleta de borna para referencia:

A continuación, comience a conectar los componentes cable por cable como se muestra en el esquema. Sobre-dibuje líneas de conexión en el esquema para indicar finalización en el circuito real. Observe esta secuencia de ilustraciones a medida que cada cable individual se identifica en el esquema y luego se agrega al circuito real:

Aunque hay variaciones menores posibles con este circuito de regleta de terminales, la elección de las conexiones que se muestra en esta secuencia de ejemplo es a la vez eléctricamente precisa (eléctricamente idéntica al diagrama esquemático) y conlleva el beneficio adicional de no cargar ningún terminal de tornillo en la tira con más que dos extremos de cable, una buena práctica en cualquier circuito de regleta de terminales.

Un ejemplo de una conexión de cable “variante” podría ser el último cable agregado (paso 11), que coloqué entre el terminal izquierdo de _R2 y el terminal izquierdo de R ₃. Este último cable completó la conexión paralela entre R ₂ y R ₃ en el circuito. Sin embargo, podría haber colocado este cable en su lugar entre el terminal izquierdo de _R2 y el terminal derecho de _R1, ya que el terminal derecho de _R1 ya está conectado al terminal izquierdo de R ₃ (habiéndose colocado ahí en el paso 9) y así es eléctricamente común con ese punto. Hacer esto, sin embargo, habría resultado en tres cables asegurados al terminal derecho de R ₁ en lugar de dos, que es un falso pax en la etiqueta de regleta de terminales. ¿El circuito habría funcionado de esta manera? ¡Ciertamente! Es solo que más de dos cables asegurados en un solo terminal hacen que la conexión sea “desordenada”: una que es estéticamente poco agradable y puede colocar una tensión indebida en el terminal de tornillo.

Otra variación sería invertir las conexiones terminales para la resistencia R ₇. Como se muestra en el último diagrama, la polaridad de voltaje a través de R ₇ es negativa a la izquierda y positiva a la derecha (-, +), mientras que todas las demás polaridades de resistencia son positivas a la izquierda y negativas a la derecha (+, -):

Si bien esto no plantea ningún problema eléctrico, podría causar confusión para cualquiera que mida caídas de voltaje de resistencia con un voltímetro, especialmente un voltímetro analógico que se “pegará” a una escala descendente cuando se someta a un voltaje de polaridad incorrecta. En aras de la consistencia, podría ser prudente organizar todas las conexiones de cable para que todas las polaridades de caída de voltaje de resistencia sean las mismas, como esta:

Aunque a los electrones no les importa tal consistencia en el diseño de los componentes, la gente sí. Esto ilustra un aspecto importante de cualquier esfuerzo de ingeniería: el factor humano. Siempre que un diseño pueda ser modificado para una comprensión más fácil y/o un mantenimiento más fácil, sin sacrificar el rendimiento funcional, debe hacerse así.

Revisar

• Los circuitos construidos en regletas de terminales pueden ser difíciles de diseñar, pero cuando se construyen son lo suficientemente robustos como para considerarse permanentes, pero fáciles de modificar.
• Es una mala práctica asegurar más de dos extremos de cable y/o cables de componentes bajo un solo tornillo terminal o clip en una regleta de terminales. Trate de organizar los cables de conexión para evitar esta condición.
• Siempre que sea posible, construya sus circuitos con claridad y facilidad de comprensión en mente. Aunque el diseño de componentes y cableado suele ser de poca importancia en la función del circuito de CC, importa significativamente por el bien de la persona que tiene que modificarlo o solucionarlo más tarde.