Componenti Scheda Elettronica | 12 Componenti Principali

Giorgio Morini

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Product Development

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I Componenti della scheda elettronica: i 12 più importanti

Che tu sia un imprenditore alla ricerca di una soluzione per il tuo prodotto o un semplice appassionato di informatica, con questo articolo ti illustriamo nel dettaglio quali sono i 12 componenti principali di una scheda elettronica.

Il circuito stampato è essenzialmente il supporto su cui vanno montati tutti i componenti elettronici.

E’ quel pannello verde che si vede in tutte le schede elettroniche.

 

 

Il circuito stampato è sempre composto dal supporto non conduttivo e dalle piste interne che invece conducono molto bene l’elettricità.

Il supporto è spesso in fibra di vetro e permette di accogliere tutti i componenti e fornire il supporto meccanico necessario.

Le schede infatti, a seconda delle applicazioni, sono sottoposte a diverse sforzi (per esempio termici se sono in un frigo o forno).

I tracciati invece portano la corrente elettrica ai vari componenti elettronici. Proprio come un cavo.

A seconda della tipologia di componenti le piste dovranno essere più o meno larghe per passare la quantità di corrente necessaria.

La quantità di corrente si chiama in gergo tecnico intensità di corrente.

Riprendo un attimo i fondamentali di fisica.

La corrente elettrica è data da un flusso di elettroni che passano da un punto A a un punto B. L’intensità della corrente è semplicemente una misura di quanti elettroni passano in una sezione in un determinato range di tempo.

Il cavo elettrico. Chi non ha mai avuto a che fare con un cavo elettrico prima?

Tutti nella loro vita, ne hanno visto e usato uno.

Ma cosa serve?

Semplicemente a far scorrere la corrente applicando la minor resistenza possibile tra 2 punti.

Per far scorrere la corrente serve un materiale conduttore.

Per questo, se lo tagli, noti che l’interno è in rame.

Il rame infatti è un formidabile conduttore elettrico, a differenza della plastica per esempio, che invece è un isolante.

A seconda delle applicazioni, il cavo può essere costruito in diverse misure. Per esempio con diametro più o meno grande.

L’importante è che ci sia sempre la parte interna di una materiale conduttore (per esempio il rame) e quella esterna isolante (come la plastica o gomma).

3. Alimentatore

Senza alimentatore la scheda elettronica (come del resto tutti i dispositivi elettronici) non funziona.

Questo perchè l’alimentatore è lo strumento che fornisce energia elettrica alla scheda.

L’energia viene generata sotto forma di differenza di potenziale, o fem.

La differenza di potenziale è “l’energia” che dà la “forza” alla corrente elettrica di circolare. 

Volendo fare un esempio pratico la si può descrivere come l’energia che permette all’acqua di un fiume di scorrere.

La corrente scorre sempre dall’alto verso il basso.

Se immagini di togliere la pendenza dal fiume, l’acqua si fermerebbe.

Ecco, l’alimentatore fa precisamente quello, mantiene la pendenza del nostro fiume (corrente elettrica) applicando una differenza di potenziale.

Volendo dare una definizione più tecnica invece: l’alimentatore è un convertitore di corrente (alternata o continua) che serve a raddrizzare in uscita la tensione elettrica che riceve in entrata.

Questo permette di fornire energia elettrica adatta allo specifico apparecchio elettrico a cui è collegato.

Non tutte le schede infatti hanno bisogno degli stessi valori di tensione in entrata, quindi è necessario collegare il giusto alimentatore.

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Il pulsante?  

Un pulsante non è altro che l’interruttore del circuito.

Posizionato all’inizio permette di spegnerlo e accenderlo.

Il pulsante all’interno della scheda elettronica funziona esattamente come quelli di casa nostra: quando viene applicata una pressione sul pulsante (il nostro dito negli interruttori della luce a casa, mentre nelle schede elettroniche esistono diversi modi per attivare il pulsante), questo chiude o apre la via alla corrente per far funzionare il dispositivo.

5. Resistenza

Con la resistenza elettrica, o resistore, entriamo nella sezione dedicata ai componenti interni alla scheda.

Il circuito stampato, i cavi, l’alimentatore e i pulsanti, sono le basi per far arrivare e distribuire la corrente.

La resistenza è forse uno dei più antichi componenti elettronici e senza dubbio il più semplice.

E’ largamente diffuso proprio per questo, la sua semplicità  e affidabilità.

Ma vediamo a cosa serve!

Immaginiamo di avere una semplice scheda elettronica alimentata da un alimentatore che mantiene una certa differenza di potenziale costante in entrata.
Insieme alla differenza di potenziale la scheda sarà alimentata, sempre tramite l’alimentatore, da un certa intensità di corrente, data dalla rete a cui l’alimentatore è attaccato.

Se adesso un dato componente della scheda, per esempio un’antenna wifi, funziona con un‘intensità di corrente più bassa, come si fa?

In questi casi ci vengono in aiuto le resistenze.

Infatti le resistenze elettriche servono per abbassare l’intensità di corrente, mantenendo costante la differenza di potenziale.

Si chiama resistenza infatti perché il materiale di cui è composta, si oppone al passaggio delle corrente.

Link a Wikipedia se vuoi saperne di più: Link.

6. Condensatore

Dopo la resistenza, il condensatore è forse il secondo più importante e longevo elemento nell’elettronica.

Viene utilizzato molto spesso nelle schede elettroniche per accumulare e rilasciare energia elettrica all’interno del circuito.

Il condensatore è composto da 2 piastre parallele di materiale conduttore, dette armature.

In mezzo alle armature è disposto un materiale isolante chiamato dielettrico.

Visto quanto detto precedentemente capiamo che essendoci un materiale isolante che interrompe il circuito non potrà esserci passaggio di corrente.

All’applicazione di una differenza di potenziale, infatti, il condensatore accumula carica sulle piastre esterne.

Se facciamo crescere la differenza di potenziale, il dielettrico non resisterà alla quantità di carica elettrica e si romperà facendo passare la corrente.

Una volta rotto, se manteniamo questa differenza di potenziale il condensatore fungerà semplicemente come una resistenza.

Ma quindi a cosa servono nelle schede elettroniche?

Ci vorrebbe qualche articolo molto più dettagliato per spiegarlo nel dettaglio, ma cerchiamo di riassumere.
Perchè non prenoti un consulenza invece se hai bisogno di qualche info più tecnica?

Ma torniamo a noi.

Possiamo dire in modo semplificato che hanno la caratteristica di “lasciar passare” la corrente elettrica variabile nel tempo.

Mentre blocca invece quelle non variabili, come ti ho appena spiegato qui sopra.

Grazie a questa peculiarità si possono per esempio unire o separare a volontà i segnali elettrici all’interno della scheda.

Si possono usare quindi come bypass o sdoppiamento del segnale a seconda delle esigenze.

Link a Wikipedia se vuoi saperne di più: Link.

7. Induttore

L’induttore è un particolare componente che, se percorso da corrente elettrica, genera un campo magnetico.

L’induttore in teoria è componente ideale perché tutta l’energia elettrica assorbita viene immagazzinata dal campo magnetico. Nella realtà ci sono anche piccoli fenomeni dissipativi ma il rendimento rimane molto alto.

E’ generalmente composto da un cavo conduttore ma isolato e avvolto attorno a un “cuore”.

Ma andiamo avanti, come funziona e a cosa serve sto coso?

Riprendendo di nuovo in mano il libro di fisica delle superiori scopriamo che: l’induttore quanto percorso da corrente elettrica genera un campo magnetico.

Sappiamo però che ora che abbiamo un campo magnetico, se lo facciamo variare (cambiando la corrente del circuito) otterremo un campo variabile.

Un campo magnetico variabile produce sempre una tensione di corrente con segno opposto nel circuito.

Infatti l’induttore si oppone sempre ai cambiamenti di corrente che scorre nelle sue spire.

Ma, a cosa serve sto induttore?

Lo riconosciamo sulla scheda perché è costituito da un cavo in rame avvolto a spirale.

Siccome per sua natura l’induttore si oppone ai cambiamenti di corrente, viene spesso usato per assicurarsi un livello alto di qualità di corrente in un circuito. Infatti se il sistema riceve corrente che ha dei cali di tensione, l’induttore li previene.

La presenza di un induttore sulla scheda elettronica permette quindi, di minimizzare le violente variazioni di corrente elettrica diminuendo l’impatto e il rischio di danni.

Link a Wikipedia se vuoi saperne di più: Link.

8. Diodo

Il diodo è il componente che permette alla corrente elettrica di passare e viaggiare in un’unica direzione, a senso unico.

Questo componente viene spesso utilizzato nelle schede elettroniche per isolare i componenti tra loro, evitando il rischio che un componente in azione danneggi quelli vicini.

Esistono diversi tipi di diodi a seconda delle necessità: diodi che emettono luce come nella figura a fianco (comunemente chiamati LED, ovvero “Light Emitting Diode”), il fotodiodo che rileva la presenza di luce, il diodo che emette luce laser o diodi che contengono il flusso di corrente sopra una certa soglia di funzionamento.

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9. Transistor

Ti starai accorgendo che man mano i componenti diventano sempre più complicati.

Siamo partiti dalle resistenze che sono i più semplici e arriviamo adesso ai transistor che sono tra i più complicati.

Il transistor è un componente composto da un materiale semiconduttore (vedi qui se non sai cosa sono), e da 3 terminali che lo collegano al circuito esterno.

Nel caso di una schede elettronica tale circuito è lo stampato sottostante.

Il principio di funzionamento del transistor, che molti considerano l’invenzione più importante del 20esimo secolo, è presto spiegato.

Nel transistor infatti l’applicazione di una tensione elettrica a 2 dei 3 poli, permette di regolare la corrente che scorre attraverso il terzo, amplificandone il segnale.

Possono essere usati in diverse applicazioni, da un banale interruttore ad un più complesso amplificatore di segnale.

I transistor vengono spesso utilizzati nei circuiti digitali per tenere spente tutte le parti dei circuito che non sono necessarie, accendendole solo al verificarsi di determinate condizioni.

Questo aiuta a preservare la batteria di un dispositivo portatile, ma anche ad evitare inutili surriscaldamenti prodotti da parti di circuito attive anche se non necessarie.

Di transistor ne esistono di mille tipi ma i più comuni nel mondo digitale sono i cosiddetti “MOSFET”.

Essi sono composti da un condensatore affiancato da 2 terminali, detti source e drain.

Il condensatore è composto da 2 elettrodi (il substrato e il gate) e da un materiale multistrato che agisce come dielettrico.

In base alla differenza di potenziale applicata al “gate” (se negativa, zero, oppure positiva) cambia l’output registrato al substrato.

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10. Relé

Torniamo un momento a un altro semplice strumento utilizzato ampiamente nell’elettronica.

Il relè è nato come un semplice interuttore che viene però azionato tramite un elettromagnete.

Come abbiamo visto negli induttori dell’elettromagnete, al passaggio della corrente si creano dei campi magnetici.

I campi magnetici generano sempre delle forze che in questo caso sono utilizzate per muovere delle linguette che aprono o chiudono il circuito.

I relè vengono spesso utilizzati nei termostati di casa per regolare la temperatura.

Nei termostati infatti, quando giriamo la rotellina, facciamo confrontare dal circuito la temperatura che impostiamo con quella esterna rilevata da un sensore.

In elettronica paragonare 2 temperature si traduce praticamente, nel confrontare due tensioni.

Quella del potenziometro che applichiamo girando la rotellina e quella rilevata dal sensore.

Se la temperatura rilevata, e quindi la tensione, è inferiore a quella che impostiamo noi, allora il circuito si deve chiudere per attivare la caldaia. Proprio in questa fase entra in gioco il relè per aprire e chiudere il circuito.

Nei circuiti elettronici sono spesso utilizzati, anche per permettere al microprocessore di controllare parti del circuito che necessitano alte potenze.

Infatti il microprocessore, essendo un dispositivo a bassa potenza, non avrebbe la forza di attivare alcuni componenti ad alta potenza, quindi si avvale di un relè.

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11. Trasduttori

I trasduttori sono dispositivi generici che convertono energia da una forma ad un’altra.

I trasduttori sono talvolta chiamati anche sensori, anche se in gergo tecnico sono due cose separate. Ma ci arriviamo nel prossimo paragrafo.

I trasduttori sono sistemi che influenzano la grandezza in uscita in base a quella in entrata. La variazione dipende da una legge matematica più o meno complessa, chiamata caratteristica del trasduttore.

La definizione è ancora abbastanza generica quindi vediamo di darti un esempio più concreto.

Per esempio, in un trasduttore un segnale in entrata può essere la pressione o il tatto, e quello in uscita un segnale elettrico. Con questa tipologia di trasduttori si creano i dispositivi per rilevare la pressione di un gas.

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12. Sensori

Come detto poco fa, i sensori vengono spesso chiamati trasduttori e viceversa.

La distinzione tra i due non è infatti cosi netta.

Si può affermare però che i sensori sono la parte più esterna del circuito a contatto con il sistema da misurare.

Il sensore ha il compito di convertire la grandezza misurata all’esterno (temperatura, pressione, forza, movimento, etc,..) in grandezze facilmente acquisibili per via elettrica.

Di sensori ce ne sono migliaia di tipi, i più utilizzati sono per esempio quelli che troviamo in tasca nei nostri cellulari.

Per esempio ogni cellulare ha dei sensori che misurano la sua posizione nello spazio: accelerometro e giroscopio, spesso hanno anche dei sensori che registrano la luce per regolare la luminosità dello schermo, oppure che valutano se una batteria è carica etc,.

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Conclusioni

Di componenti elettronici ce ne sarebbero ancora parecchi, ma per semplicità abbiamo voluto elencare quelli base.

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Ricapitolando, i componenti elettronici di base sono:

 

Se ci siamo scordati qualche componente, o hai bisogna di qualche dettaglio tecnico in più,  scrivici prenotando una consulenza qui sotto!

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