En el artículo anterior (Técnicas de Montaje para Makers (ART1578S)) enseñamos cómo hacer placas de circuito impreso, conocimiento fundamental para todos que pretenden trabajar con electrónica, enseñar electrónica o simple convertirse en un fabricante realizando proyectos. La placa de circuito impreso es la técnica más utilizada actualmente y puede ser elaborada con cierta facilidad por cualquier persona. Sin embargo, existen técnicas alternativas interesantes y es de ellas que tratamos en este artículo que forma parte de uno de nuestros libros. Los artículos sobre el mismo tema se pueden encontrar en nuestro sitio.

Nota: el artículo se encuentra en el libro "Cómo hacer montajes" que puede ser descargado gratuitamente en el sitio del autor, y en él tenemos más contenido importante para quien desea aprender a hacer montajes electrónicos

Los puentes de terminales pueden ser adquiridos listos, sirviendo prácticamente para cualquier disposición de componentes, facilitando así el ensamblador. Por otro lado, las placas deben ser hechas específicamente para cada montaje, pero resultan un prototipo mucho más compacto de mejor apariencia y confiabilidad.

¿Es posible unir las ventajas de las dos técnicas de montaje en una sola?

La respuesta para esto está en el uso de las llamadas placas de circuito impreso universales. Estas tarjetas presentan varias configuraciones, siendo la más común a la que imita una matriz de contactos. Así, para entender cómo "funcionan" esas placas y cómo usarlas será interesante conocer mejor las matrices de contacto.

 

 

 

La Matriz de Contactos

 

Las matrices de contactos que en otros países e incluso aquí también se pueden llamar Protoboards o Veroboards consisten en piezas plásticas dotadas de muchos agujeros para la introducción de los terminales de los componentes, conforme muestra la figura 1.

 

Figura 1 - Una matriz de contactos
Figura 1 - Una matriz de contactos

 

 

Estos agujeros dan acceso a contactos que se interconectan según un patrón bien definido. El patrón de estas conexiones se muestra en la figura 2.

 

Figura 2 - Patrón de la matriz de contactos
Figura 2 - Patrón de la matriz de contactos | Clique na imagem para ampliar |

 

 

De esta forma, las colas de contactos de los bordes (horizontales) se interconectan proporcionando lo que podemos denominar líneas de alimentación. En la parte central tenemos entonces hijas de agujeros con interconexión vertical.

Las dimensiones y las separaciones de los agujeros son tales que posibilitan el encaje directo de circuitos integrados con envoltorios DIL e incluso SIL, conforme muestra la figura 3.

 

Figura 3 - Enchufe de circuitos integrados y otros componentes en la matriz
Figura 3 - Enchufe de circuitos integrados y otros componentes en la matriz | Clique na imagem para ampliar |

 

 

Con esta disposición es posible constatar que dos terminales de componentes encajados en la misma fila se interconectan eléctricamente.

Para interconectar puntos diferentes de la misma placa como, por ejemplo, un perno a otro de dos circuitos integrados, como se muestra en la figura 4, usamos pedazos de hilos.

 

 

Figura 4 - Interconexión de componentes con cable
Figura 4 - Interconexión de componentes con cable | Clique na imagem para ampliar |

 

 

Ver que podemos realizar, con esa técnica, prácticamente cualquier montaje (que no sea crítico) sin la necesidad de usar soldadura, simplemente encajando los componentes en las posiciones convenientes.

La principal ventaja en el uso de la matriz de contactos está en los montajes experimentales, en los que necesitamos cambiar de componentes en todo momento hasta encontrar los valores o tipos que lleven al rendimiento deseado.

No se utiliza esta técnica para un montaje definitivo por motivos obvios: los componentes sólo están encajados y la probabilidad de escaparse en el transporte o en el uso común del aparato existe, además de tener aún la posibilidad de que ocurran movimientos que hagan que terminales se toquen unos en los otros.

En la figura 5 tenemos un circuito simple que tomamos como ejemplo para montaje en una matriz de contactos, para que el lector perciba cómo es sencillo su utilización.

 

 

Figura 5 - Circuito simple de una micro-alarma
Figura 5 - Circuito simple de una micro-alarma | Clique na imagem para ampliar |

 

 

La disposición de los componentes en la matriz de contacto para ese montaje se muestra en la figura 6.

 

Figura 6 - Circuito montado en una matriz de contactos
Figura 6 - Circuito montado en una matriz de contactos | Clique na imagem para ampliar |

 

 

Observe la coincidencia punto a punto de las conexiones. Observe también que las líneas, paralela superior e inferior, se dejan para la alimentación.

Las salidas de los elementos externos se pueden hacer con hilos comunes rígidos que se colocan en agujeros dejados para este propósito.

Evidentemente, como tenemos una disposición estandarizada, es necesario tener cierto cuidado en la planificación de las interconexiones y de las disposiciones de los componentes para que no necesitamos conexiones largas, lo que puede perjudicar el funcionamiento de circuitos más sensibles.

Si, por ejemplo, invertir la posición de un circuito integrado en relación a la alimentación, necesitaremos hilos más largos para la tensión positiva y la tierra.

En los circuitos lógicos digitales, que operan a alta velocidad, este tipo de conexión no es conveniente. Ya tratamos de este problema al analizar el proyecto de placas.

Por eso es siempre bueno estudiar antes el circuito para luego sólo intentar la disposición de componentes más favorable.

 

 

Placas Universales

 

Un tipo de placa universal de circuito impreso muy útil es la que sigue exactamente en sus sendas la disposición de una matriz de contactos pequeña como muestra la figura 7.

 

Figura 7 - Una placa universal
Figura 7 - Una placa universal

 

 

Esta placa ya viene con la misma disposición de agujeros de la matriz, y según el tamaño, también con la cantidad, con la única diferencia que, en lugar de contactos, necesitaremos soldar los terminales de los componentes.

Pero, ¿para qué sirve una placa de esas?

Si hacemos un montaje en una matriz de contactos y obtenemos una buena disposición de componentes con un funcionamiento dentro de lo deseable, no necesitamos perder tiempo proyectando una nueva placa; basta con transferir en la posición equivalente a la placa universal los componentes y conexiones, y luego con la soldadura, obtenemos un prototipo funcional definitivo.

 

Obtenemos así un montaje en placa de circuito impreso con el mismo desempeño del proyecto desarrollado y probado en la matriz, como se indica en la figura 8.

 

Figura 8 - Montaje en placa universal
Figura 8 - Montaje en placa universal

 

 

Esta placa tiene además 4 agujeros para su fijación en una base o caja.

El uso de la tarjeta es simple:

a) Los componentes se encajan en los agujeros correspondientes de modo que sus terminales puedan ser soldados.

b) Se realiza la soldadura del lado cubierto.

c) Los excesos de las terminales se cortan.

d) Las interconexiones se efectúan colocando trozos de hilos con puntas descascadas, lo más cortas posibles.

e) Las puntas de los hilos son soldaduras.

f) Los excesos de las puntas se cortan.

g) Se realizan las conexiones de los componentes externos

 

El lector percibe que, para trabajar con este tipo de placa, no necesitamos más que un buen soldador de punta fina y de un alicate de corte lateral.

El principal cuidado que debe ser tomado en el montaje y soldadura es con el esparcimiento de las soldaduras que pueden cortocircuitar dos sendas adyacentes, conforme muestra la figura 9.

 

 

Figura 9 - Esparcimiento indebido de soldadura
Figura 9 - Esparcimiento indebido de soldadura

 

 

El uso de sockets para los circuitos integrados, tanto en este tipo de placa y en placas comunes es interesante: el zócalo es soldado antes, evitando así que el componente reciba el calor del proceso.

De esta forma, el integrado al ser encajado no sólo no estará sujeto al calor, como aún podrá ser cambiado con facilidad en caso de necesidad.

 

 

Para proyectar con esta Placa

 

a) Coloque los circuitos integrados DIL en los lugares mostrados en la figura 10, observando siempre que la alimentación positiva quede del lado de la pista horizontal superior.

 

Figura 10 - Las pistas de alimentación
Figura 10 - Las pistas de alimentación | Clique na imagem para ampliar |

 

 

b) Comience el montaje por las líneas de alimentación

 

c) Conecte los componentes de polarización, los que van al integrado o transistores del positivo o negativo hasta el componente.

 

d) Conecte los componentes de acoplamiento, es decir, los que van de un paso a otro del aparato o entre pines de un mismo integrado.

 

e) Haga las interconexiones necesarias utilizando trozos de hilos.

 

f) Conecte los componentes externos como altavoces, potenciómetros, motores, soporte de pilas, etc.

 

g) Compruebe todo cuidadosamente antes de alimentar el circuito.

 

h) Nunca haga el cambio de componentes o el cambio de interconexiones con la alimentación conectada.

 

Para mayor facilidad en el trabajo con la matriz de contactos es interesante disponer de una buena cantidad de pedazos de hilos rígidos cortados con las puntas descascadas y de diversos tamaños. Los mejores para este trabajo los cables de cables telefónicos o incluso los cables telefónicos comunes,

Las piezas pequeñas dobladas en U de hilo desnudo, como muestra la figura 11 también son útiles en la interconexión de puntos cercanos.

 

 

Figura 11 - Hilos preparados para montaje
Figura 11 - Hilos preparados para montaje

 

 

Otro tipo de placa de circuito impreso universal muy útil es la que se muestra en la figura 12.

 

Figura 12 - Otro tipo de placa
Figura 12 - Otro tipo de placa

 

 

Esta placa contiene un patrón único de senderos paralelos horizontales con agujeros de intervalos que también permiten la inserción de circuitos integrados con envoltorios DIL, pero en posición vertical, como muestra la figura 13.

 

Figura 13 - Montaje en la placa de la figura 12
Figura 13 - Montaje en la placa de la figura 12

 

 

Para trabajar con esta placa es necesario disponer de una herramienta llamada "descendente" (en inglés track cutter) que se muestra en la figura 14.

 

Figura 14 - Uso del escareador
Figura 14 - Uso del escareador

 

 

Con esta herramienta, con un movimiento giratorio y de presión podemos interrumpir las pistas individualmente en cualquier punto, usando como referencia un agujero.

Así, en el caso de la inserción de un circuito integrado, como se muestra en la figura 15b, necesitamos interrumpir los senderos bajo el integrado para que los terminales correspondientes de las filas opuestas no sean cortocircuitados, como muestra la figura 15b.

 


 

 

 

 

Figura 15 - Local preparado para recibir un circuito integrado
Figura 15 - Local preparado para recibir un circuito integrado

 

 

Por supuesto, el uso de la herramienta debe hacerse antes de que el circuito integrado sea soldado, por lo que necesitamos planificar la disposición de los componentes antes de realizar el montaje.

Los demás componentes se pueden colocar tanto en posición vertical como horizontal. Si se colocan en posición horizontal, para que seis terminales no sean cortocircuitados, se debe realizar una interrupción de la pista con el calificador, como se muestra en la figura 16.

 

Figura 16 - Interrupción horizontal para un resistor
Figura 16 - Interrupción horizontal para un resistor

 

 

En la figura 17 tenemos un circuito simple, que tomamos como ejemplo, para mostrar cómo este tipo de placa de circuito impreso puede ser usado en su montaje.

 

Figura 17 - Montaje de un circuito simple
Figura 17 - Montaje de un circuito simple

 

 

Después de planificar la disposición de los componentes y usar el escareador en los puntos convenientes, encajamos los componentes y los soldamos.

También necesitamos usar eventualmente los llamados puentes o hilos de interconexión de una pista a otra. Estos puentes se pueden hacer con pedazos de hilo común, rígido o flexible, siempre los más cortos posibles.

Los componentes externos se conectarán a la placa a través de hilos rígidos o flexibles, recordando que los hilos rígidos son más fáciles de encajar en los agujeros.

Otros tipos de placa de circuito impreso universal se muestran en la figura 18.

 

 


 

 

 

Otros tipos de placas universales
Otros tipos de placas universales

 

 

El modo de usar es siempre el mismo: reservamos pistas para las líneas de alimentación y planeamos la utilización de las "islas" o sendas secundarias para la interconexión y apoyo de los componentes.

Las principales limitaciones que encontramos en el uso de estas placas están en aplicaciones más críticas como circuitos de señales débiles de audio o circuitos de altas frecuencias.

Una pista cerca de la otra significa una capacitancia parásita y una pista muy larga o un puente muy largo una inductancia parásita. En los circuitos de altas frecuencias, estos elementos parásitos pueden causar inestabilidades de funcionamiento y oscilaciones.

En los circuitos de audio las pistas más largas pueden funcionar como antenas captando ruidos e incluso señales de estaciones de radio cercanas, principalmente en los circuitos que exigen altas ganancias.

 

 

Otras Técnicas

 

Una técnica de montaje que encuentra aplicaciones principalmente en la industria, pero que también puede ser utilizada para la elaboración de prototipos, es la que hace uso de los componentes para montaje en superficie o SMD.

Las envolturas de estos componentes son extremadamente pequeñas y, además, están montados del lado cubierto de una placa de circuito impreso, como muestra la figura 19.

 

Placa con componentes para montaje en superficie
Placa con componentes para montaje en superficie

 

 

Estos componentes se pegan en la placa a través de un pegamento especial y luego reciben un baño de soldadura que los fija definitivamente en las regiones cubiertas expuestas.

La tecnología de montaje en superficie en serie exige el empleo de máquinas especiales tanto para fijación y soldadura de los componentes, posibilitando así la obtención de equipos extremadamente complejos.

Sin embargo, el montaje de proyectos individuales como la reparación requiere recursos especiales para trabajar con componentes muy pequeños.

Existen entonces las denominadas estaciones de retrabajo, como la mostrada en la figura 20 que permite la extracción y colocación de los componentes en pequeños talleres o bancadas de proyectos.

 

 

Figura 20 - Una estación de retrabajo
Figura 20 - Una estación de retrabajo

 

 

 

 

Tendencias

 

En el pasado, a finales del siglo pasado, el montador electrónico necesitaba fabricar en casa todos los componentes para hacer un proyecto: los resistores necesitaban ser hechos de carbono, los condensadores enrollados con hojas de metal y las bobinas y transformadores enrollados uno a uno a partir de hilo comprado por separado.

Hubo hasta la época en que los hilos debían ser derretidos a partir de barras de cobre y encapados con seda u otro material aislante disponible en la época.

Con el tiempo, varios componentes ya podían ser encontrados listos en las tiendas como las válvulas, resistores, condensadores y transformadores, pero el trabajo del montador aún era grande: él todavía necesitaba doblar y perforar un chasis, montar sockets y conectar los diversos componentes encajando- y los soldó.

Con el transistor y la placa de circuito impreso, el montador todavía se "divertir" con la elaboración de las placas, interconexión de los componentes y el montaje. Prácticamente todo lo que necesitaba, podría encontrarse en las casas especializadas.

El circuito integrado redujo la cantidad de componentes necesarios a un proyecto, pues la mayoría de ellos está disponible interconectada en su interior, pero aún así había mucho que hacer el montador.

Hoy el montaje tiende a una nueva etapa. Para muchos proyectos es posible contar con módulos o placas listas, requerida sólo un número reducido de componentes adicionales o simplemente la interconexión de una de esas placas a una placa convencional con mucho menos componentes.

Con circuitos integrados de altísima complejidad en esas placas, algunos conteniendo millones de componentes, está al alcance del montador común proyectos extremadamente complejos como los que hacen uso de los microprocesadores, DSPs y microcontroladores.

Es claro que la posibilidad de realizar montajes usando esas placas y los componentes periféricos continúa e incluso el desarrollo de productos que pueden ser industrializados.

La diferencia es que en este caso tenemos dos tipos de actividades a ser ejercidas por el montador: él debe saber cómo montar los circuitos periféricos que van a complementar el funcionamiento del microprocesador o microcontrolador y más aún, debe saber cómo programar el dispositivo para que él haga lo que hace si desea.

Es claro que todavía existen los circuitos muchos simples que son necesarios tanto con fines didácticos como incluso prácticas.

Nadie monta un simple interruptor accionado por un LDR usando un microprocesador con miles de transistores y programación compleja. Para este tipo de aplicación las configuraciones tradicionales todavía valen y para ellas existen todavía muchos que desean aprender cómo hacer, o que simplemente las necesitan.

Las nuevas tecnologías están ahí para ampliar el abanico de posibilidades, pero las antiguas todavía permanecen para enseñar, para llevar a los montadores soluciones simples o simplemente para divertir a los que quieren un proyecto barato de fin de semana o algo curioso.

Creer que lo que viene de nuevo simplemente sustituye lo que existe de antiguo es algo que ha engañado a mucha gente. Cuando inventaron el carro, decían que el carro y el caballo iban a desaparecer y permanecen en las regiones rurales. Cuando inventaron el avión, esos mismos "visionarios" decían que el coche tendía a desparecer en poco tiempo y todos sólo usarían ese nuevo medio de transporte mucho más rápido.

De la misma forma, cuando el televisor fue inventado, todos decían que la radio desaparecer en poco tiempo, y eso no sucedió. Las nuevas tecnologías no siempre sustituyen. La historia muestra que ha sido así, y creemos que todavía va a continuar por mucho tiempo …