Invoering
U weet misschien dat PCB's uit verschillende elektrische componenten bestaan, zoals weerstanden en condensatoren. Elk onderdeel of onderdeel speelt een rol bij het maken van de hele printplaat.
Elk onderdeel is van fundamenteel belang voor de werking van de PCB. Het is ook van vitaal belang voor het apparaat waar de printplaat naartoe gaat. Als één onderdeel defect raakt, werkt de hele printplaat niet meer. Het kan invloed hebben op de werking van het apparaat zelf.
Blijf lezen, want in dit artikel wordt een blik geworpen op elk elektronisch onderdeel en wordt het kort uitgelegd. Je leert over de categorieën elektronische onderdelen op printplaten. U zult ook kort weten hoe u onderdelen op een printplaat kunt identificeren.
Wat is een printplaat?
Een Printed Circuit Board (PCB) is de basisplaat voor het assembleren en onderling verbinden van elektronische componenten. Talrijke elektronische apparaten maken gebruik van het bord. Een PCB maakt gebruik van koperen geleiders om elektrische verbindingen tussen componenten te maken en deze mechanisch te ondersteunen.
Hoe identificeer je SMD-componenten op een printplaat?
SMD-componenten (Surface-Mount Devices) zijn elektronische onderdelen die rechtstreeks op het PCB-oppervlak worden gemonteerd. Het gebeurt via opbouwtechnologie.
Een standaardcodesysteem bestaande uit alfanumerieke tekens identificeert de SMD-componenten. Dit codesysteem varieert afhankelijk van het componenttype, zoals weerstanden, inductoren en condensatoren. SMD-condensatoren kunt u bijvoorbeeld identificeren via een 3-cijferige code.
Elektronische componenten op printplaten
Hieronder volgen de drie categorieën elektronische componenten op printplaten:
Passieve componenten
Passieve componenten gebruiken aanwezige elektrische energie en hebben geen externe stroombron nodig om te functioneren. Ze kunnen signalen niet versterken. Hun voorbeelden zijn weerstanden, condensatoren, inductoren, potentiometers en transformatoren.
Actieve componenten
Actieve printplaatcomponenten vereisen een externe stroombron om te werken. Deze componenten kunnen elektrische signalen versterken (spanning of stroom verhogen) en regelen. Hun voorbeelden zijn onder meer diodes, transistors en geïntegreerde schakelingen (IC's).
Elektromechanische componenten
Deze onderdelen hebben zowel mechanische als elektrische componenten. Ze kunnen elektrische energie omzetten in mechanische beweging of omgekeerd. Voorbeelden zijn schakelaars en relais.
Houd er rekening mee dat sensoren zowel passieve als actieve componenten kunnen zijn. Het hangt af van het type en de werkingsmodus van de sensor. Laten we hiermee elk gemeenschappelijk onderdeel op printplaten in meer detail bekijken:
1. Weerstanden
Weerstanden zijn een van de cruciale elektronische bordcomponenten die de huidige besturingsbasis vormen. Hun functie is om de stroomstroom door het bord te verminderen. Een weerstand doet dit door elektrische energie actief in warmte te dissiperen. Eenmaal omgezet in warmte, verspreidt de weerstand deze om de hele printplaat af te koelen.
Weerstanden zijn gebouwd met gevarieerde materialen en verkrijgbaar in verschillende uitvoeringen. De weerstanden in “axiale” vorm hebben draden aan beide uiteinden en een behuizing met gekleurde ringen. Gemaakt van koolstoffilms zijn dit soort weerstanden het populairst. Met deze gekleurde ringen kun je de weerstandswaarde kennen, omdat ze als code fungeren.
2. Transistoren
Transistors zijn ook essentiële componenten van elektronische printplaten. Deze onderdelen dienen als versterkers om de elektrische signalen in een printplaat te schakelen of te besturen. Ze werken door de kleine elektrische lading die uit de batterijen komt te versterken of te vergroten. Transistoren zorgen er dus voor dat de printplaat op deze manier goed werkt.
Transistors zijn er in verschillende typen. Meestal zie je een bipolaire transistor op een printplaat. Het heeft drie pinnen om de elektrische lading op te slaan en te versterken. Deze zijn als volgt:
- Basis: fungeert als de hoeksteen van de gehele transistor
- Collector: de collector verzamelt de ladingsdrager
- Emitter: Deze regio zendt lading uit of geeft deze vrij
PNP (positief-negatief-positief) en NPN (negatief-positief-negatief) zijn twee soorten bipolaire transistors. Bipolaire transistors zijn algemeen bekend als bipolaire junctietransistors (BJT's).
Veldeffecttransistors (FET's) zijn een andere transistorvariant. Deze gebruiken een elektrisch veld om het andere circuit te activeren en te activeren.
3. Condensatoren
Condensatoren zijn veel voorkomende PCB-componenten. Je hebt eerder gelezen dat weerstanden de elektrische lading regelen. Integendeel, condensatoren functioneren als onderdeel van de opslag van energie. Met andere woorden: ze houden de elektrische lading tijdelijk binnen het bord.
De condensatoren geven de lading ook vrij wanneer het circuit ergens meer stroom nodig heeft. Ze doen dit door tegengestelde ladingen op twee geleidende metaallagen te verzamelen. Een diëlektrisch of isolatiemateriaal scheidt deze lagen.
De condensatoren worden voornamelijk geclassificeerd als geleider of diëlektrisch materiaal. Er zijn verschillende soorten condensatoren verkrijgbaar. Voor PCB's worden echter meestal radiale, keramische of polyestercondensatoren gebruikt.
Je kunt zien dat er doorgaans meer weerstanden dan condensatoren op een printplaat zitten.
4. Inductoren
Inductoren zijn passieve PCB-componenten, vergelijkbaar met condensatoren. Ze accumuleren ook energie in de vorm van een magnetisch veld wanneer er stroom doorheen vloeit.
Het belangrijkste doel van inductoren is het blokkeren of filteren van signalen binnen de PCB. Het kan interferentie zijn van een ander elektronisch apparaat of andere apparatuur. Een voorbeeld is het blokkeren van interferentie in radioapparatuur.
Qua structuur is de meest elementaire inductor een draadspiraal. Hoe groter het aantal spoelen of wikkelingen, hoe groter het magnetische veld. Er is dus meer inductie. Gevouwen om een magnetische kern zijn deze verkrijgbaar in verschillende vormen. Het helpt bij de versterking van het magnetische veld en daarmee de opgeslagen energie.
Inductoren zijn dus integrale printplaatonderdelen.
5. Transformatoren
Transformatoren zijn essentiële printplaatcomponenten. Deze onderdelen worden voornamelijk gebruikt om elektrische energie van het ene circuit naar het andere over te brengen. Het gebeurt via een verhoging of verlaging van de spanning.
Ze bestaan uit een kern van zacht ijzer met maar liefst twee gewikkelde draadspoelen. Dit zijn de primaire spoelen voor de bron of het eerste circuit. De andere is de secundaire spoel voor het circuit waar energie wordt ontvangen.
De transformator in een printplaat verhoogt of verlaagt continu de spanning. Het doel is om elektriciteit in verschillende printplaatcomponenten te transformeren. Deze transformatie doen ze via inductietechnologie.
Je mag ervan uitgaan dat transformatoren een soort weerstanden zijn die de stroom van elektriciteit regelen. Het verschil is dat een transformator de elektriciteitsstroom isoleert om deze te controleren.
6. Diodes
Diodes zijn fundamentele printplaatcomponenten. Ze laten de elektrische stroom slechts in de ene richting stromen en niet in de andere. Ze doen dit vanaf de anode (dat wil zeggen de positieve pool) naar de kathode (dat wil zeggen de negatieve pool).
Het doel van diodes is om te voorkomen dat stroom in de verkeerde richting stroomt. Anders kunnen de printplaat en het apparaat beschadigd raken. Voor dit doel heeft het geen weerstand in één richting. De andere richting heeft een grotere weerstand.
Je kunt ervan uitgaan dat de werking van diodes eenrichtingsverkeer is. De meest bekende diode is de LED (Light Emitting Diode), die licht afgeeft. U moet de juiste oriëntatie hebben wanneer u de LED op een circuit aansluit. Anders functioneert de LED niet en kan deze zelfs beschadigd raken.
7. Sensoren
Sensoren zijn een van de essentiële PCB-componenten. Dit zijn apparaten waarvan de functie is om veranderingen in de omgeving te detecteren en dienovereenkomstig te handelen.
Sensoren produceren een elektrisch signaal afhankelijk van de gedetecteerde verandering. Vervolgens wordt het naar andere componenten op de printplaat vervoerd. Sensoren kunnen warmte, licht, geluid, vocht, aanraking, vochtigheid, beweging, luchtkwaliteit enz. waarnemen.
Ze functioneren door energie van een fysiek element om te zetten in elektrische energie. Ze zijn dus als transducers (transformeren energie van de ene vorm in de andere).
Hun voorbeelden kunnen een weerstandsvariant omvatten die wordt aangetroffen in een weerstandstemperatuurdetector (RTD). Het meet de temperatuur. Sommige sensoren kunnen ook omgevingsveranderingen weergeven op een voor mensen leesbaar display.
8. Potentiometers
Potentiometers zijn ook verplichte onderdelen van een printplaat. Het zijn variabele weerstandsvormen en hebben drie aansluitingen. Dit zijn de weerstand, wisser en as. De weerstand van de potentiometer kan handmatig worden gewijzigd om de elektrische stroom te regelen. Een spanningsdeler helpt bij het bereiken van een instelbare uitgangsspanning van het circuit.
Er zijn twee hoofdtypen potentiometers op de markt: roterend en lineair. Roterende potentiometers komen vaker voor dan lineaire potentiometers. De roterende potentiometers maken gebruik van een knop voor het regelen van de variabele weerstand. De potentiometer regelt vervolgens de uitgangsspanning.
Je vindt draaipotentiometers in het volumeregelingsmechanisme van apparaten zoals radio's.
9. Geïntegreerde schakelingen
Geïntegreerde schakelingen (IC's) vormen de kern van de moderne elektronica. Ze dienen als het hart en het brein van de meeste circuits.
Een IC bestaat uit miljoenen elektronische componenten zoals weerstanden, transistors en condensatoren. Deze zijn allemaal samengeperst tot een kleine chip die lijkt op de kleine vorm van een halfgeleiderwafel. Alle componenten in een IC zijn verpakt en verbonden om een gemeenschappelijk doel te bereiken.
IC's worden op de printplaten (PCB's) gesoldeerd. PCB's zijn dus dragers van IC's die connectiviteit en ondersteuning bieden.
Moderne apparaten zoals smartphones en krachtige computers bestaan om één reden. Dit komt door het grote aantal componenten dat in één chip past.
IC's bestaan uit een siliciumconstructie en een kunststof behuizing. Er zijn digitale en analoge IC's. Beide worden veel gebruikt in de PCB-industrie.
10. Schakelaars en relais
Schakelaars en relais zijn elektromechanische componenten die beweging gebruiken om elektriciteit te regelen.
Een schakelaar is een aan/uit-knop die de elektriciteitsstroom mogelijk maakt of blokkeert. Het schakelt tussen een open circuit en een gesloten circuit. Het regelt de elektriciteitsstroom via de aan/uit-functie in een circuit.
Als je de schakelaar naar beneden drukt, opent de schakelaar de hele printplaat. Het maakt het mogelijk dat functies binnen de printplaat plaatsvinden. Wanneer de schakelaar uitgaat, stoppen de elektrische functies op het bord.
Schakelaars kunnen qua uiterlijk verschillen, omdat ze van verschillende typen kunnen zijn. Voorbeelden hiervan zijn tuimelschakelaar, schuifregelaar, draaiknop, drukknop, hendel, sleutelschakelaars enzovoort.
Op dezelfde manier is een relais een elektromagnetische schakelaar die via een solenoïde werkt. Het betekent dat het relais als een kortetermijnmagneet wordt zodra er stroom doorheen vloeit. Relais fungeren als schakelaars en versterken bovendien kleine stromen tot grotere.
Conclusie
Inmiddels moet u kennis hebben gemaakt met verschillende printplaatonderdelen. Je leerde ook de categorieën kennen waartoe ze behoren.
In dit artikel werd ook in het kort besproken hoe elektronische componenten kunnen worden geïdentificeerd.
Misschien ben je een beginner of een professional in de elektronica-industrie. Door kennis te hebben van verschillende onderdelen, zou u een beter idee moeten hebben van het bouwen van een printplaat.