第5节 构建串并联电阻电路(修订中)

再一次,在构建电池/电阻器 (opens new window)电路时,学生或爱好者面临着几种不同的构建模式。也许最受欢迎的是_无焊面包板_:一种通过将组件和电线插入互连点网格来构建临时电路的平台。

面包板似乎只是一个塑料框架,上面有数百个小孔。但是,每个孔的下方都有一个弹簧夹,该弹簧夹连接到其他孔下方的其他弹簧夹。孔之间的连接方式简单统一:

面包板连接

# 1. 无焊面包板上的串联 - 并联电路结构

假设我们想在面包板上构建以下串并联组合 (opens new window)电路:

串并联组合电路

在面包板上执行此操作的推荐方法是将电阻器排列成与示意图中大致相同的模式,以便与示意图相关联。如果需要 24 伏,而我们只有 6 伏电池可用,则可以串联四个以达到相同的效果:

带有四个电阻的面包板

这绝不是将这四个电阻连接在一起以形成原理图所示电路的唯一方法。考虑这种替代布局:

具有四个电阻替代布局的面包板

端子板上的串联 - 并联电路结构

如果在不采用焊接或绕线的情况下需要更大的持久性,则可以选择在_端子排_(也称为_屏障带_或_端子块_)上构建此电路。在这种方法中,组件和电线通过螺钉或连接在小金属条上的重型夹子下方的机械张力进行固定。反过来,金属棒安装在非导电体上,以保持它们彼此电隔离。

用固定在端子板上的元件构建电路并不像将元件插入面包板那样容易,主要是因为元件不能物理排列成类似于原理图布局。相反,建造者必须了解如何将原理图的表示“弯曲”成条带的真实布局。考虑一个如何在端子板上构建相同的四电阻电路的示例:

端子排上的并联电路结构

另一种接线板布局,更易于理解并与原理图相关,涉及将并联电阻器(R 1 //R 2和 R 3 //R 4)锚定到条带上相同的两个终端点,如下所示:

端子排替代布局上的并联电路结构

# 2. 在端子排中构建更复杂的电路

在端子排上构建更复杂的电路 (opens new window)涉及相同的空间推理技能,但当然需要更多的关注和规划。以这个复杂的电路为例,以示意图形式表示:

端子排示意图中的复杂电路

前面示例中使用的端子排几乎没有足够的端子来安装该电路所需的所有七个电阻!确定电阻器之间所有必要的导线连接将是一项挑战,但只要有耐心,就可以完成。首先,首先在条带上安装和标记所有电阻器。

原始示意图将显示在端子排电路旁边以供参考:

接线板电路旁边显示的示意图

接下来,如图所示,开始逐线将组件连接在一起。在原理图中过度绘制连接线以指示实际电路中的完成。观看这一系列插图,因为在原理图中标识了每条单独的电线,然后将其添加到实际电路中:

接线板电路旁边显示的示意图

接线板电路旁边显示的示意图

接线板电路旁边显示的示意图

接线板电路旁边显示的示意图

接线板电路旁边显示的示意图

接线板电路旁边显示的示意图

接线板电路旁边显示的示意图

接线板电路旁边显示的示意图

接线板电路旁边显示的示意图

接线板电路旁边显示的示意图

接线板电路旁边显示的示意图

尽管此端子排电路可能存在细微变化,但此示例序列中显示的连接选择既电气准确(电气上与原理图相同),又具有额外的好处,即不会给端子排上的任何一个螺钉端子带来更多负担比两个线端,在任何端子板电路中都是一个很好的做法。

# 3. 用于端子排中电路结构的变型导线连接

“变体”导线连接的一个示例可能是添加的最后一根导线(步骤 11),我将其放置在 R 2的左端子和 R 3的左端子之间。最后一根导线完成了电路中R 2和 R 3之间的并联连接。但是,我可以将这条线放在 R 2的左端子和 R 1的右端子之间,因为R 1的右端子已经连接到 R 3的左端子(已在步骤 9 中放置在那里)这一点在电气上很常见。

但是,这样做会导致将_三_根电线固定到 R 1的右端子而不是两根,这是端子排礼仪中的_假人_。电路会以这种方式工作吗?当然!只是将两根以上的电线固定在一个端子上会造成“凌乱”的连接:一根在美学上令人不快,并且可能对螺丝端子施加过大的压力。

另一种变化是颠倒电阻器R 7的端子连接。如上图所示,R 7两端的电压极性在左侧为负,在右侧为正(-,+),而所有其他电阻器的极性在左侧为正,在右侧为负(+,-) :

接线板电路图旁边显示的示意图

虽然这不会造成电气问题,但对于使用电压表测量电阻器电压降的任何人来说,它可能会造成混淆,尤其是模拟电压表,当受到错误极性的电压时,它会“钉住”降量程。为保持一致性,最好安排所有接线,使所有电阻压降极性相同,如下所示:

示意图显示在端子排电路线旁边移动

尽管电子不关心组件布局的这种一致性,但人们却关心。这说明了任何工程努力的一个重要方面:人为因素。每当为了更容易理解和/或更容易维护而修改设计时——在不牺牲功能性能的情况下——都应该这样做。

# 4. 总结

  • 构建在端子排上的电路可能难以布局,但构建后它们足够坚固,可以被认为是永久性的,但易于修改。
  • 将两个以上的电线末端和/或元件引线固定在端子板上的单个端子螺钉或夹子下是不好的做法。尽量安排连接线以避免这种情况。
  • 只要有可能,在构建电路时要考虑清楚和易于理解。尽管组件和布线布局通常对直流电路功能影响不大,但对于后期必须对其进行修改或故障排除的人来说,它却非常重要。

相关练习:

# 5. 总目录

Last Updated: 3/8/2022, 9:22:26 PM