Schemi elettronici: cosa sono e tipologie

Una vasta gamma di settori industriali avanzati richiede la progettazione completa di schede elettroniche: dall’energy management all’home automation, dalle vending machine alla strumentazione per la ricerca scientifica,

Queste sono anche conosciute come circuiti stampati o Printed Circuit Board, il cui acronimo è PCB e rappresentano il supporto su cui vengono stampate le componenti elettroniche di un circuito.

Si tratta di sofisticati assemblaggi elettronici che sfruttano conduttori in rame e che svolgono il ruolo cruciale di elaborare i segnali informativi di natura elettromagnetica.

In ambito amatoriale, una elaborazione approssimativa per una batteria economica può essere accettabile e anche divertente da creare. Tuttavia, in prodotti di fascia medio-alta, come motocarriole elettriche, quad elettrici, e-bike e simili, una pianificazione accurata diventa fondamentale.

Tuttavia, ciò che spesso viene sottovalutato durante lo sviluppo di un prodotto è l’importanza della progettazione, in particolare per quanto riguarda gli schemi elettronici. Tale fase influisce notevolmente su ciò che sarà possibile o impossibile realizzare con un determinato dispositivo, implicando la corretta assemblazione della scheda e la creazione del suo firmware.

Come già accennato prima, il punto di partenza per la progettazione di un PCB eccellente è il disegno dello schema del circuito elettrico. Ma cosa sono gli schemi elettronici e quali sono le tipologie? Proseguendo la lettura dell’articolo risponderemo a questi quesiti e approfondiremo quando è necessario affidarsi a dei professionisti.

Cosa sono gli schemi elettronici?

Nel contesto dell’elettronica, i diagrammi rappresentano strumenti fondamentali per la comprensione del funzionamento dei circuiti e la connessione dei componenti.

La corrente elettrica, costituita da un flusso di elettroni, segue spesso un comportamento analogo a quello dell’acqua, essendo anch’essa un flusso di particelle.

Uno schema di un circuito elettronico condivide somiglianze con una mappa, evidenziando i collegamenti elettrici. In questo modo è più semplice individuare i punti caratteristici e la disposizione degli oggetti nel dispositivo.

Talvolta, gli schemi vengono suddivisi in più fogli per agevolare la transizione, e vengono applicate etichette con i nomi dei segnali per garantire una chiara correlazione tra gli schemi dei circuiti adiacenti.

È consueto riscontrare la stessa denominazione per un segnale su schemi di circuiti vicini.

Prima di approfondire gli schemi elettronici, però, è cruciale avere chiari i seguenti aspetti così da poter interpretare chiaramente i diagrammi:

• componenti elettronici: quelli comuni sono resistori, condensatori, transistor e diodi, tra gli altri;
• simboli: ogni componente presenta un simbolo specifico;
• connessioni: esistono vari tipi come serie, parallelo e a ponte;
• flusso di corrente: la direzione è essenziale e scorre dal polo positivo (+) a quello negativo (-).

Tre tipologie di schemi elettronici: per ogni tipo uno scopo

Esistono tre categorie di schemi elettronici: lo schema a blocchi, che rappresenta blocchi funzionali come scatole nere; lo schema ideale, che mostra i simboli dei componenti elettronici e i collegamenti tra di essi e lo schema di montaggio, uno schizzo di un circuito stampato con i componenti montati.

Entrando più nel dettaglio, nello schema a blocchi il progettista delineando le funzioni che il circuito deve svolgere, suddivide un compito di ampie dimensioni in sezioni più gestibili. Descrive i blocchi e, talvolta, i segnali trasmessi tra di essi. Questa tipologia permette, in caso di malfunzionamento, un’analisi mirata.

Dopo aver determinato quali blocchi devono essere realizzati e quali segnali devono essere presenti sugli ingressi e le uscite, si procede alla stesura dello schema ideale.

Successivamente, il progettista realizza il circuito e, basandosi su di esso, traccia lo schema di montaggio, fornendo una visione del circuito funzionante. Quest’ultimo risulta particolarmente pratico durante l’assemblaggio di un PCB o nella ricerca di elementi specifici al suo interno.

Perché affidarsi a professionisti?

Nel contesto di una progettazione personalizzata delle schede elettroniche, si delineano diverse fasi che contribuiscono al successo dell’operazione. Analizziamo quali svolgono un ruolo determinante:

• Analisi dei requisiti: una tappa obbligatoria in cui vengono valutate numerose variabili, tra cui tempistiche, budget, costo finale e tecnologie di comunicazione da implementare. Questa analisi è fondamentale e preparatoria per la fase successiva.

• Studio di fattibilità: passaggio cruciale in cui, basandosi sui requisiti raccolti, si valuta la possibilità e i termini di realizzazione del progetto. I termini e le condizioni devono essere chiari.

• Progettazione scheda elettronica: fase cruciale in cui i vari elementi prendono forma attraverso software dedicati.

Si rivela fondamentale ricordare che progettare un circuito PCB significa avere la parte dell’hardware e non il firmware, il software che la rende funzionante. Affidarsi a un professionista che si occupi anche della creazione di un firmware potrebbe essere un vantaggio, specialmente per progetti ampi e su misura.

Esistono varie tipologie di firmware, tra le più comuni ci sono RAM, FPGA, MCU, DSP, ADC, ma le varianti sono molte altre.

Un firmware dedicato permette di sfruttare appieno il potenziale della scheda elettronica, con applicazioni che spaziano da settori industriali all’home automation, dall’energy management al telerilevamento di utilities, senza limiti apparenti.