Placa de circuito cablado

Uma placa de circuito cablado segura as peças de um circuito elétrico numa tábua rígida e isolante, com cada peça aparafusada e cada ligação feita pelo seu próprio fio. Um recetor de rádio experimental construído numa base de mogno por volta de 1905 conserva-se no Science Museum de Londres, e os rádios dos anos 1920 construídos assim em tábuas chamavam-se em inglês «breadboards»; a empresa Atwater Kent, de Filadélfia, lançou sete modelos destes em 1923. Os circuitos impressos tomaram o seu lugar a partir dos anos 1940, mas com uma tábua, parafusos e fio ainda se monta à mão um circuito que funciona.

O que é

Uma placa de circuito cablado é uma peça plana, rígida e isolante que segura as partes de um circuito elétrico, como resistências, condensadores, bobinas e válvulas, e as liga com fios separados. Cada peça é aparafusada à placa. As suas ligações terminam em bornes, e um fio vai de um borne ao seguinte, apertado debaixo de um parafuso ou soldado. Nos anos 1920 era a forma habitual de construir um rádio e, como a placa era uma tábua de madeira, em inglês falava-se de montagem «breadboard», em tábua de cortar pão.

Um circuito impresso substitui os fios por tiras de cobre coladas à placa, feitas todas de uma vez. Num circuito integrado, os componentes e as suas ligações formam-se em conjunto num único chip de silício. Uma placa cablada não precisa de nenhum destes processos: bastam uma tábua, parafusos, fio e as próprias peças, e qualquer ligação se pode mudar com uma chave de fendas ou um ferro de soldar.

Como funciona

A tábua não pode conduzir eletricidade e tem de manter a forma. Uma revista de rádio de 1926 pedia madeira de boa qualidade para que a tábua de base não empenasse, e reforçava uma tábua larga com ripas por baixo. As peças ficam em cima da tábua. Nos aparelhos Atwater Kent de 1923 os fios passavam por baixo, escondidos. Muitos recetores tinham ainda um painel frontal vertical com os botões e os mostradores de sintonia; a tábua de base, atrás, segurava as bobinas, as válvulas e os bornes e suportava o painel, e havia fios que iam dos comandos do painel aos seus pontos na tábua.

O gancho dá a volta ao parafuso no sentido do aperto, de modo que, ao apertar, a laçada se fecha.

Cada borne é um parafuso de cabeça redonda ou um borne de aperto. Uma fila deles numa régua isolante ao longo da borda de trás recebe os fios que vêm de fora do aparelho: antena, terra, auscultadores e pilhas. Para fixar um fio, descarna-se a ponta, dobra-se o cobre nu em gancho e coloca-se este debaixo da cabeça do parafuso, no sentido em que ele roda ao apertar. O aperto fecha então a laçada contra o parafuso; uma laçada posta ao contrário é empurrada para fora da cabeça. Uma ligação que tenha de durar também pode ser soldada.

A cablagem segue o esquema uma ligação de cada vez: cada fio une dois pontos que o esquema mostra ligados, e mais nada. Fios nus nunca se podem tocar onde o esquema não tem ligação, por isso mantêm-se afastados e usa-se fio isolado onde dois percursos passam perto um do outro. Como cada fio se segue com os olhos, encontra-se uma avaria e troca-se uma peça com a chave de fendas. Isto tornou a montagem em tábua popular entre os amadores, que estavam sempre a alterar os seus aparelhos.

Como fazer

Esta tábua acende uma lâmpada de lanterna com três pilhas através de um interruptor, e mostra como dispor e ligar as peças. É preciso um pedaço de contraplacado ou de madeira macia bem seca com cerca de 20 por 15 centímetros, um suporte para três pilhas AA com dois fios de saída, um pequeno casquilho que se aparafuse, uma lâmpada de lanterna para 4,5 volts, uma tira de latão fino com cerca de 6 centímetros, parafusos para madeira de latão de cabeça redonda com anilhas, fio de campainha isolado de um só condutor, uma chave de fendas, uma sovela e um alicate descarnador. Um recetor de rádio de cristal dispõe-se numa tábua da mesma maneira.

Desenhe primeiro a disposição a lápis: o suporte das pilhas numa ponta, o interruptor ao meio e o casquilho na outra ponta, com os fios como linhas retas paralelas às bordas. Comece cada furo com a sovela e aparafuse o suporte e o casquilho. Para o interruptor, aparafuse uma ponta da tira de latão através de um furo e dobre a tira para que a ponta livre fique, como uma mola, logo acima da cabeça de um segundo parafuso: ao carregar nela, o circuito fecha-se. Descarne cerca de um centímetro em cada ponta de fio e aperte-a debaixo de uma cabeça de parafuso como se descreveu acima. Cable o circuito como uma só volta: o fio positivo do suporte ao parafuso que segura a tira de latão, o segundo parafuso do interruptor a um borne do casquilho e o outro borne do casquilho ao fio negativo.

A tábua acabada: pilhas, interruptor e lâmpada numa só volta, cada fio direito entre dois parafusos.

Verifique a tábua antes de pôr as pilhas. Siga cada fio com o dedo e compare-o com o desenho: tem de haver um único caminho contínuo à volta do circuito, e nenhum cobre nu pode tocar num fio ou parafuso a que não deva chegar. Ponha as pilhas e carregue no interruptor: a lâmpada acende-se. Se não acender, confirme que todos os parafusos estão bem apertados e que a lâmpada está enroscada até ao fim no casquilho. Quando funcionar, pode juntar um segundo casquilho ao lado do primeiro e verificar a nova cablagem da mesma maneira.

Use só pilhas comuns. Nunca ligue uma tábua destas à rede elétrica nem a uma bateria de automóvel. Um fio que una diretamente os dois fios do suporte das pilhas faz um curto-circuito: o fio e as pilhas aquecem depressa e as pilhas podem verter; procure-o, portanto, antes de pôr as pilhas e tire-as quando acabar. A lâmpada fica quente ao fim de alguns minutos. Segure bem a tábua e mantenha a outra mão longe da sovela e da chave de fendas. Se soldar as ligações, siga as precauções da página do ferro de soldar.

História e evolução

Um recetor em tábua dos anos 1920, com a cablagem por baixo da tábua.

Os radioamadores do início do século XX montavam as suas peças numa base de madeira, e uma tábua de cortar pão comprada numa loja de ferragens era uma fonte cómoda de madeira dura e plana. Um recetor experimental que R. P. Howgrave-Graham concebeu e construiu por volta de 1905, hoje no Science Museum de Londres, tem as peças numa base de mogno; um aparelho idêntico aparece no seu livro Wireless Telegraphy for Amateurs, cujo exemplar da British Library foi recebido em maio de 1907. Também os fabricantes vendiam aparelhos montados assim: a edição de 1913 do manual de Alfred Morgan para radioamadores mostra um recetor da Long Distance Wireless Company com o detetor, a bobina de sintonia e o condensador fixados numa base de mogno. Um recetor de galena de onda longa construído em Edimburgo em 1913 por Alex Steuart para captar os sinais horários da torre Eiffel, hoje nos National Museums Scotland, tem também uma base de mogno. Nos anos 1920, um aparelho montado numa tábua de madeira e cablado à mão chamava-se em inglês «breadboard». O Roaring Twenties Antique Radio Museum guarda um «breadboard» da Atwater Kent de 1922, e a empresa de Filadélfia lançou sete modelos «breadboard» diferentes em 1923. Não tinham caixa: válvulas, bobinas, condensadores de sintonia e bornes ficavam em cima da tábua, e a cablagem passava por baixo. O método facilitava a alteração de um circuito e atingiu o seu auge nessa década. Muitos dos primeiros rádios com móvel eram aparelhos de tábua metidos numa caixa de madeira.

A madeira não oferece qualquer blindagem contra as ondas de rádio, e os primeiros aparelhos podiam assobiar quando uma mão se aproximava do painel frontal. Com a chegada dos condensadores de sintonia de várias secções num mesmo eixo, a blindagem entre os andares tornou-se indispensável, e os fabricantes passaram ao chassis metálico, cujos recortes podiam ser normalizados para acelerar a montagem. As peças continuavam ligadas uma a uma por fios soldados à mão.

Em 1925, Charles Ducas pediu nos Estados Unidos a patente de um método para formar as ligações de um circuito diretamente sobre um suporte isolante, imprimindo ou aplicando com um molde vazado uma pasta condutora depois revestida de metal por galvanoplastia. Paul Eisler, engenheiro austríaco, fixou-se em Londres em 1936 e começou nesse ano a fazer experiências com circuitos impressos, produzindo as primeiras placas por serigrafia. Em 1942 construiu um rádio com placas de circuito impresso, o primeiro aparelho a funcionar com elas, hoje guardado no Science Museum de Londres, e patenteou o processo em 1943. A indústria de armamento americana produziu circuitos impressos em grande série durante a Segunda Guerra Mundial, primeiro para as espoletas de proximidade da defesa antiaérea. Mais tarde, o circuito integrado reuniu os próprios componentes num chip. Os engenheiros continuam a chamar «breadboard» à primeira versão de ensaio de um circuito.