Circuito cablato su tavoletta

Un circuito cablato su tavoletta porta i pezzi di un circuito elettrico su una base rigida e isolante: ogni pezzo vi è avvitato e ogni collegamento è fatto con un filo a sé. Un ricevitore radio sperimentale costruito su una base di mogano verso il 1905 è conservato allo Science Museum di Londra, e le radio degli anni Venti costruite così su tavole si chiamavano in inglese «breadboard»; la ditta Atwater Kent di Filadelfia ne presentò sette modelli nel 1923. Dagli anni Quaranta subentrarono i circuiti stampati, ma con una tavoletta, viti e filo si può ancora montare a mano un circuito che funziona.

Che cos’è

Un circuito cablato su tavoletta è una base piatta, rigida e isolante che porta i pezzi di un circuito elettrico, come resistori, condensatori, bobine e valvole, e li collega con fili separati. Ogni pezzo è avvitato alla base. I suoi collegamenti terminano in morsetti, e un filo va da un morsetto all’altro, stretto sotto una vite o saldato. Negli anni Venti era il modo abituale di costruire una radio e, poiché la base era una tavola di legno, in inglese si parlava di montaggio «breadboard», su tagliere da pane.

Un circuito stampato sostituisce i fili con strisce di rame aderenti alla scheda, fatte tutte in una volta. In un circuito integrato i componenti e i loro collegamenti si formano insieme su un unico chip di silicio. Una base cablata non richiede né l’uno né l’altro procedimento: bastano una tavoletta, viti, filo e i pezzi, e ogni collegamento si può cambiare con un cacciavite o un saldatore.

Come funziona

La tavola non deve condurre elettricità e deve mantenere la forma. Una rivista di radio del 1926 chiedeva legno buono perché la tavola di base non si imbarcasse, e irrigidiva una tavola larga con listelli sotto. I pezzi stanno sopra la tavola. Negli apparecchi Atwater Kent del 1923 i fili passavano sotto, nascosti. Molti ricevitori avevano anche un pannello frontale verticale con le manopole e le scale di sintonia; la tavola di base, dietro, portava bobine, valvole e morsetti e sosteneva il pannello, e dei fili andavano dai comandi del pannello ai loro punti sulla tavola.

L’uncino gira attorno alla vite nel senso di serraggio, così stringendo l’occhiello si chiude.

Ogni morsetto è una vite a testa tonda o un morsetto serrafilo. Una fila di morsetti su un listello isolante lungo il bordo posteriore, la morsettiera, riceve i fili che vengono da fuori dell’apparecchio: antenna, terra, cuffia e batterie. Per fissare un filo se ne spella l’estremità, si piega il rame nudo a uncino e lo si mette sotto la testa della vite nel senso in cui questa gira stringendo. Stringendo, l’occhiello si chiude contro la vite; un occhiello messo al contrario viene spinto fuori da sotto la testa. Un collegamento che deve durare si può anche saldare.

Il cablaggio segue lo schema un collegamento alla volta: ogni filo unisce due punti che lo schema mostra collegati, e nient’altro. I fili nudi non devono mai toccarsi dove lo schema non prevede un collegamento, perciò si tengono distanti e si usa filo isolato dove due percorsi passano vicini. Poiché ogni filo si segue a vista, si trova un guasto e si cambia un pezzo con il cacciavite. Per questo il montaggio su tavola piaceva ai radioamatori, che modificavano di continuo i loro apparecchi.

Come si fa

Questa tavoletta accende una lampadina da torcia con tre pile attraverso un interruttore, e mostra come disporre e collegare i pezzi. Servono un pezzo di compensato o di legno tenero ben secco di circa 20 per 15 centimetri, un portapile per tre pile AA con due fili d’uscita, un piccolo portalampada da avvitare, una lampadina da torcia per 4,5 volt, una striscia di ottone sottile lunga circa 6 centimetri, viti da legno in ottone a testa tonda con rondelle, filo da campanello isolato a un solo conduttore, un cacciavite, un punteruolo e una pinza spellafili. Un ricevitore radio a cristallo si dispone su una tavoletta allo stesso modo.

Disegnate prima la disposizione a matita: il portapile a un’estremità, l’interruttore al centro e il portalampada all’altra estremità, con i fili come linee rette parallele ai bordi. Iniziate ogni foro con il punteruolo e avvitate portapile e portalampada. Per l’interruttore, avvitate un’estremità della striscia di ottone attraverso un foro e piegate la striscia in modo che l’estremità libera stia, come una molla, appena sopra la testa di una seconda vite: premendola si chiude il circuito. Spellate circa un centimetro a ogni estremità di filo e fissatela sotto una testa di vite come descritto sopra. Cablate il circuito come un unico anello: il filo positivo del portapile alla vite che tiene la striscia di ottone, la seconda vite dell’interruttore a un morsetto del portalampada e l’altro morsetto del portalampada al filo negativo.

La tavoletta finita: pile, interruttore e lampadina in un solo anello, ogni filo dritto tra due viti.

Controllate la tavoletta prima di mettere le pile. Seguite ogni filo con il dito e confrontatelo con il disegno: deve esserci un unico percorso continuo lungo tutto l’anello, e nessun rame nudo deve toccare un filo o una vite che non deve raggiungere. Mettete le pile e premete l’interruttore: la lampadina si accende. Se non si accende, controllate che ogni vite sia ben stretta e che la lampadina sia avvitata a fondo nel portalampada. Quando funziona, si può aggiungere un secondo portalampada accanto al primo e ricontrollare il nuovo cablaggio allo stesso modo.

Usate solo pile comuni. Non collegate mai una tavoletta come questa alla rete elettrica o a una batteria d’auto. Un filo che unisce direttamente i due fili del portapile crea un cortocircuito: il filo e le pile si scaldano in fretta e le pile possono perdere liquido; cercatelo quindi prima di mettere le pile, e toglietele quando avete finito. La lampadina si scalda dopo qualche minuto. Tenete ferma la tavoletta e l’altra mano lontana dal punteruolo e dal cacciavite. Se saldate i collegamenti, seguite le precauzioni della pagina sul saldatore.

Storia ed evoluzione

Un ricevitore su tavola degli anni Venti, cablato sotto la tavola.

I radioamatori dell’inizio del Novecento montavano i loro pezzi su una base di legno, e un tagliere da pane comprato in ferramenta offriva comodamente un pezzo di legno duro e piatto. Un ricevitore sperimentale che R. P. Howgrave-Graham progettò e costruì verso il 1905, oggi allo Science Museum di Londra, ha i suoi pezzi su una base di mogano; un apparecchio identico compare nel suo libro Wireless Telegraphy for Amateurs, la cui copia della British Library fu ricevuta nel maggio 1907. Anche i fabbricanti vendevano apparecchi montati così: l’edizione del 1913 del manuale di Alfred Morgan per i radioamatori mostra un ricevitore della Long Distance Wireless Company con rivelatore, bobina di sintonia e condensatore fissati su una base di mogano. Anche un ricevitore a galena per onde lunghe costruito a Edimburgo nel 1913 da Alex Steuart per captare i segnali orari della torre Eiffel, oggi ai National Museums Scotland, ha una base di mogano. Negli anni Venti un apparecchio montato su una tavola di legno e cablato a mano si chiamava in inglese «breadboard». Il Roaring Twenties Antique Radio Museum conserva un «breadboard» Atwater Kent del 1922, e la ditta di Filadelfia presentò nel 1923 sette diversi modelli «breadboard». Non avevano mobile: valvole, bobine, condensatori di sintonia e morsetti stavano sopra la tavola, e il cablaggio passava sotto. Il metodo rendeva facile modificare un circuito e raggiunse il suo apice in quel decennio. Molte delle prime radio con mobile erano apparecchi su tavola chiusi in una cassa di legno.

Il legno non offre alcuna schermatura contro le onde radio, e i primi apparecchi potevano fischiare quando una mano si avvicinava al pannello frontale. Con l’arrivo dei condensatori di sintonia a più sezioni su uno stesso asse, la schermatura tra gli stadi divenne indispensabile e i costruttori passarono al telaio metallico, le cui aperture si potevano unificare per accelerare il montaggio. I pezzi restavano collegati uno per uno con fili saldati a mano.

Nel 1925 Charles Ducas chiese negli Stati Uniti il brevetto di un metodo per formare i collegamenti di un circuito direttamente su un supporto isolante, stampando o applicando con una mascherina una pasta conduttrice poi ricoperta di metallo per galvanoplastica. Paul Eisler, ingegnere austriaco, si stabilì a Londra nel 1936 e quello stesso anno cominciò a sperimentare circuiti stampati, facendo le prime schede con la serigrafia. Nel 1942 costruì una radio con schede a circuito stampato, il primo apparecchio funzionante a usarle, oggi conservato allo Science Museum di Londra, e nel 1943 brevettò il procedimento. L’industria bellica americana produsse circuiti stampati in grande serie durante la Seconda guerra mondiale, dapprima per le spolette di prossimità della contraerea. Il circuito integrato riunì poi i componenti stessi su un chip. Gli ingegneri chiamano ancora «breadboard» la prima versione di prova di un circuito.