Créer des circuits de résistance série-parallèle

Encore une fois, lors de la construction de circuits batterie/résistance, l'étudiant ou l'amateur est confronté à plusieurs modes de construction différents. La plus populaire est peut-être la planche à pain sans soudure :une plate-forme pour construire des circuits temporaires en branchant des composants et des fils dans une grille de points interconnectés.

Une planche à pain semble n'être rien d'autre qu'un cadre en plastique avec des centaines de petits trous. Sous chaque trou, cependant, se trouve une pince à ressort qui se connecte à d'autres pinces à ressort sous d'autres trous. Le motif de connexion entre les trous est simple et uniforme :

Série - Construction de circuits parallèles sur une planche à pain sans soudure

Supposons que nous voulions construire le circuit combiné série-parallèle suivant sur une maquette :

La façon recommandée de le faire sur une planche à pain serait de disposer les résistances approximativement selon le même schéma que celui vu dans le schéma, pour faciliter la relation avec le schéma. Si 24 volts sont nécessaires et que nous n'avons que des batteries de 6 volts disponibles, quatre peuvent être connectées en série pour obtenir le même effet :

Ce n'est en aucun cas la seule façon de connecter ces quatre résistances ensemble pour former le circuit montré dans le schéma. Considérez cette disposition alternative :

Série - Construction de circuits parallèles sur un bornier

Si une plus grande permanence est souhaitée sans recourir à la soudure ou à l'enroulement, on peut choisir de construire ce circuit sur un bornier (également appelée bande barrière , ou bornier ). Dans cette méthode, les composants et les fils sont fixés par une tension mécanique sous des vis ou de lourds clips attachés à de petites barres métalliques. Les barres métalliques, à leur tour, sont montées sur un corps non conducteur pour les maintenir isolées électriquement les unes des autres.

Construire un circuit avec des composants fixés à un bornier n'est pas aussi simple que de brancher des composants sur une maquette, principalement parce que les composants ne peuvent pas être physiquement disposés pour ressembler à la disposition schématique. Au lieu de cela, le constructeur doit comprendre comment « plier » la représentation du schéma dans la disposition réelle de la bande. Considérons un exemple de la façon dont le même circuit à quatre résistances pourrait être construit sur un bornier :

Une autre disposition des borniers, plus simple à comprendre et à relier au schéma, consiste à ancrer des résistances parallèles (R₁ //R₂ et R₃ //R₄ ) aux deux mêmes points terminaux sur la bande comme ceci :

Construction de circuits plus complexes dans un bornier

Construire des circuits plus complexes sur un bornier implique les mêmes compétences de raisonnement spatial, mais nécessite bien sûr plus de soin et de planification. Prenons par exemple ce circuit complexe, représenté sous forme schématique :

Le bornier utilisé dans l'exemple précédent a à peine assez de bornes pour monter les sept résistances requises pour ce circuit ! Ce sera un défi de déterminer toutes les connexions de fils nécessaires entre les résistances, mais avec de la patience, cela peut être fait. Tout d'abord, commencez par installer et étiqueter toutes les résistances sur la bande.

Le schéma de principe original sera affiché à côté du circuit du bornier pour référence :

Ensuite, commencez à connecter les composants ensemble fil par fil, comme indiqué sur le schéma. Tracez les lignes de connexion dans le schéma pour indiquer l'achèvement dans le circuit réel. Regardez cette séquence d'illustrations pendant que chaque fil individuel est identifié dans le schéma, puis ajouté au circuit réel :

Bien qu'il existe des variations mineures possibles avec ce circuit de bornier, le choix des connexions illustré dans cet exemple de séquence est à la fois électriquement précis (électriquement identique au schéma de principe) et présente l'avantage supplémentaire de ne pas surcharger une borne à vis sur le bornier avec plus que deux extrémités de fil, une bonne pratique dans tout circuit de bornier.

Connexions de fils variantes pour la construction de circuits dans un bornier

Un exemple de connexion filaire « variante » pourrait être le tout dernier fil ajouté (étape 11), que j'ai placé entre la borne gauche de R₂ et la borne gauche de R₃ . Ce dernier fil a complété la connexion parallèle entre R₂ et R₃ dans le circuit. Cependant, j'aurais pu placer ce fil à la place entre la borne gauche de R₂ et la borne droite de R₁ , puisque la borne droite de R₁ est déjà connecté à la borne gauche de R₃ (ayant été placé là à l'étape 9) et est donc électriquement commun avec ce point.

Faire cela, cependant, aurait abouti à trois fils fixés à la borne droite de R₁ au lieu de deux, ce qui est un faux pax dans l'étiquette du bornier. Le circuit aurait-il fonctionné de cette façon? Assurément! C'est juste que plus de deux fils attachés à une seule borne créent une connexion « désordonnée » :une connexion qui est esthétiquement désagréable et peut exercer une contrainte excessive sur la borne à vis.

Une autre variante serait d'inverser les connexions des bornes pour la résistance R₇ . Comme le montre le dernier diagramme, la polarité de la tension aux bornes de R₇ est négative à gauche et positive à droite (- , +), alors que toutes les autres polarités des résistances sont positives à gauche et négatives à droite (+ , -) :

Bien que cela ne pose aucun problème électrique, cela peut prêter à confusion pour quiconque mesure les chutes de tension de résistance avec un voltmètre, en particulier un voltmètre analogique qui « repère » une échelle inférieure lorsqu'il est soumis à une tension de mauvaise polarité. Par souci de cohérence, il peut être judicieux d'organiser toutes les connexions de fils de sorte que toutes les polarités de chute de tension de résistance soient les mêmes, comme ceci :

Bien que les électrons ne se soucient pas d'une telle cohérence dans la disposition des composants, les gens le font. Cela illustre un aspect important de toute entreprise d'ingénierie :le facteur humain. Chaque fois qu'une conception peut être modifiée pour une meilleure compréhension et/ou une maintenance plus facile, sans sacrifier les performances fonctionnelles, cela doit être fait.

AVIS :

• Les circuits construits sur des borniers peuvent être difficiles à mettre en place, mais une fois construits, ils sont suffisamment robustes pour être considérés comme permanents, mais faciles à modifier.
• Il est déconseillé de fixer plus de deux extrémités de fils et/ou fils de composants sous une seule vis de borne ou clip sur un bornier. Essayez de disposer les fils de connexion de manière à éviter cette condition.
• Dans la mesure du possible, construisez vos circuits en gardant à l'esprit la clarté et la facilité de compréhension. Même si la disposition des composants et du câblage a généralement peu d'importance dans le fonctionnement du circuit CC, elle est très importante pour le bien de la personne qui doit le modifier ou le dépanner plus tard.

FICHES DE TRAVAIL CONNEXES :

• Fiche de travail sur les circuits CC série-parallèle
• Feuille de travail sur la manipulation d'équations algébriques pour les circuits électriques