El espesor de los hilos utilizados en un proyecto así como la anchura de las pistas de una placa de circuito impreso está determinada por diversos factores, siendo el principal la intensidad de la corriente que debe ser conducida.
¿Cómo determinar el grosor mínimo que un hilo debe tener para una aplicación o el ancho de la pista de la placa de circuito impreso, sin el peligro de tener problemas? Este es justamente el asunto de este artículo.
El uso inapropiado de un hilo en un proyecto o el mal dimensionamiento de la pista de una placa de circuito impreso puede tener varias consecuencias para un proyecto.
En el caso de las líneas de alimentación, un hilo más fino o una pista más estrecha puede causar el calentamiento y, por consiguiente, una ruptura, con la quema de la placa e incluso los efectos más graves.
También se debe considerar que un hilo muy fino, presenta una resistencia que puede afectar el funcionamiento provocando una retroalimentación a través de la fuente.
Esta retroalimentación es bien conocida en el caso de amplificadores causando el ruido denominado "motor de canotaje" o ruido de motor de popa o estallar del altavoz.
RUIDO DE BARCO (motor de canotaje)
Al conectar el aparato que tiene un altavoz o un auricular, emite un ruido similar al de un barco de motor, lancha o moto. En inglés el término usado para designar este problema es "motor de canotaje".
Este problema suele deberse a la oscilación provocada por un desacoplamiento deficiente de la fuente de alimentación, o debido a la alta resistencia interna de la fuente, ocurriendo normalmente con radios, grabadores y otros aparatos de sonido alimentados por pilas cuando las pilas se debilitan o aún presentan un problema de contacto en su soporte.
Otra posibilidad es un contacto deficiente del interruptor general (encendido / apagado) que puede estar oxidado.
* Compruebe en primer lugar las pilas, probándolas (12)
* Conecte en paralelo con las pilas (soporte) un capacitor electrolítico de 220 uF a 1 000 uF después del interruptor general. Si el problema desaparece, puede significar que el electrolítico del aparato es insuficiente para el filtrado o que las pilas están realmente débil.
* Compruebe el estado del interruptor general que puede estar presentando alguna resistencia cuando está conectado (17).
* Pruebe el capacitor o capacitores de acoplamiento de las diversas etapas de audio del aparato, principalmente la etapa de potencia o salida (41).
* Compruebe el circuito de retroalimentación negativa, si es radio o amplificador (53).
Compruebe que el control de volumen está en orden, debidamente conectado a tierra (32) y (52).
En algunos casos, este ruido puede ser eliminado con el desacoplamiento de la fuente a través de un capacitor, sin embargo, claramente muestra que en el caso de un amplificador de mayor potencia, tenemos un mal dimensionamiento de cables de alimentación o pistas de la placa.
Y, por supuesto en una aplicación en la que el hilo debe ser largo, el uso de un hilo más fino (con mayor resistencia) puede causar pérdidas con la caída de tensión a su largo.
Es el caso de los altavoces, que son cargas de baja impedancia y que, por lo tanto, una pequeña resistencia del hilo ya influye en la transmisión de energía.
Para las señales de audio, el uso de hilos o pistas también tiene otras consecuencias como una mayor sensibilidad a la captura de ronquidos e interferencias.
Algunas reglas simples permiten elegir el cable apropiado en base a la corriente máxima que pueden conducir, sobre la base de la tabla siguiente.
Espesor mínimo (AWG)¬Corriente máxima (A)220.5201183166141212201032
Así, por ejemplo, para una fuente de alimentación de 2 A, se recomienda que entre ella y la carga se utilice un cable al menos AWG 18.
Por supuesto, si se puede dar una tolerancia será mejor, y si la longitud es razonable (por encima de 5 m) la situación debe ser mejor analizada para que la resistencia presentada no afecte el desempeño del sistema.
En el caso específico de los altavoces, la potencia y la resistencia de la carga determinarán la corriente media en los hilos ya partir de ahí su espesor.
Podemos aplicar la Ley de Joule, usando la fórmula:
I = √ (P / R)
Donde:
I es la corriente en el circuito en ampères (A)
P es la potencia en watts (W)
R es la resistencia de la carga en ohms (Ω )
(Del libro Fórmulas para Electricidad y Electrónica)
Por ejemplo, para un amplificador de 80 W con una carga de 8 ohms, la corriente será:
I = √(80/8)
I = √ 10
I = 3,2 A (aproximadamente)
El mejor cable, si no se utiliza cable especial para altavoces, debe ser el AWG 16.
Para las placas de circuito impreso, una regla simple, normalmente adoptada cuando no se desea hacer cálculos más complejos, es la de utilizar 1 mm de ancho para cada amperio de corriente.
Así, la pista del amplificador de audio tomado como ejemplo de 30 W, que va a la salida de los altavoces, debe tener al menos 3,5 mm de ancho. Por supuesto, una tolerancia será muy conveniente.
Una pista de 5 mm en la salida no será excesiva.
Para las señales, la regla básica es siempre mantener las conexiones cortas y en los casos en que sea necesario, usar cables blindados.
Para terminar, tenemos todavía el caso importante de la retroalimentación que ocurre por las líneas de tierra.
Cuando conectamos dos equipos de audio, o aún pasos de audio, por ejemplo, los dos tienen sus propios aterramientos.
Se produce, sin embargo, que por pequeñas diferencias que siempre se manifiestan, los potenciales de tierra de los dos equipos pueden tener una diferencia que variará entre algunos microvolts hasta algunos milivolts.
Esta diferencia es suficiente para que entre ellos haya un interacoplamiento capaz de hacer que los ruidos pasen de uno a otro, o aún se capten ruidos externos.
Un procedimiento común en estos casos, además de los hilos más grueso es usar una barra de tierra de acoplamiento común o una barra de autobuses con un hilo muy grueso, o incluso una tira de cobre, donde todas las tierras están conectadas en un punto común.
En la figura abajo una barra de terminales con tornillos que puede ser usada como campo común en amplificadores de audio o incluso entre equipos.
El resultado es una resistencia muy baja que evita el acoplamiento entre los circuitos y con ello la aparición de inestabilidades, oscilaciones, ronquidos y ruidos.
