El juego que se presenta se encuadra dentro de los juegos didácticos que montan física y realmente circuitos electrónicos a partir de elementos electrónicos modulares intercambiables. Estos módulos se unen entre sí sobre un panel base que sirve de soporte al conjunto. Los mencionados sistemas se diferencian claramente de otros sistemas didácticos que emplean un ordenador para simular circuitos. 2.- Estado de la técnica conocido

Son conocidos en el estado de la técnica numerosos sistemas para aprender electrónica montando circuitos; a continuación se recoge una clasificación de los más importantes siguiendo el excelente análisis topológico que realiza D. Reinhard Niehoff en su página web

(http://web.archive.org/web/20071017020557/erinacom.de/el ektronikysystem/schaltung/schaltun g.html). Posteriormente se analizarán los documentos encontrados más próximos del estado de la técnica.

2.1.- Clasificación de los sistemas conocidos

2.1.1.- Sistemas en los que las uniones entre elementos se realizan por cableado

(Verdrahtungssysteme en Alemán).

En estos sistemas el panel base realiza solamente una función de soporte de las piezas modulares; el panel no tiene ninguna función eléctrica. Dentro de éstos podemos distinguir: 2.1.1.1.- Sistemas abiertos (Offenes Verdrahtungssystem) en ellos, los elementos modulares que se van a utilizar se eligen de un "almacén" y se fijan al panel. Los elementos seleccionados se unen posteriormente mediante cables unifilares, multifilares, alambres, etc. En muchos de estos sistemas los componentes electrónicos van fijados sobre pequeñas pletinas no conductoras; esto protege a los componentes y hace que sean más fáciles de manejar. Sobre estas pletinas se pueden fijar medios para realizar los contactos eléctricos entre las patillas de los componentes electrónicos y los cables de unión con otros componentes. Normalmente, para realizar los contactos eléctricos se emplean piezas que permiten conectar más de un cable con la patilla. Son típicos los sistemas que emplean ciernas o elementos enchufables de múltiples polos. Cuando se desea sustituir un elemento por otro, simplemente se desconecta el elemento, se pone en su lugar el nuevo elemento, y se realizan otra vez las conexiones eléctricas. Una ventaja de este sistema es que se pueden disponer los elementos muy cerca o muy lejos unos de otros fácilmente. Esto

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) puede ser interesante, por ejemplo, para minimizar emisiones electromagnéticas, o para adaptarse a un espacio muy grande, respectivamente. Ejemplos famosos del sistema de cableado abierto son, entre otros el sistema Radiomann, de la empresa alemana Kosmos. Inicialmente los contactos se realizaban con ciernas de tornillos, posteriormente con ciernas de hojas metálicas flexibles. Este sistema estuvo disponible desde 1934 hasta aproximadamente 1972, momento en el que se introdujo el sistema Kosmotronik y posteriormente el Electronic X, que se caracterizan por un método de montaje distinto: una red de tiras. Otro sistema de este tipo es el de la empresa alemana Busch.

2.1.1.2.- Sistemas cerrados (Geschlossenes Verdrahtungssysteni): en estos sistemas todos los componentes electrónicos están fijados de manera inamovible en un panel. Junto a cada componente también están fijados los medios para unir el componente a los cables de interconexión. Estos medios de conexión están vinculados de manera permanente con las patillas de los componentes electrónicos. Para realizar un circuito, simplemente se realizan las conexiones necesarias. Este sistema tiene la ventaja de que nunca se pierden los componentes; el principal inconveniente es que una vez realizado el montaje, resulta muy difícil reconocer el esquema eléctrico y entender su funcionamiento. A menudo se forma una auténtica maraña de cables, donde además es muy fácil cometer errores. Otro inconveniente es que muchas de las conexiones se tienen que realizar con largos cables debido a que los componentes están alejados. Otro factor negativo es que no se pueden aumentar los componentes, los montajes se tienen que realizar necesariamente con lo que el conjunto trae de fábrica.

2.1.2.- Sistemas de red de contactos {Knotenrasíer): en estos sistemas los contactos entre los distintos elementos no se realizan mediante cableado sino que se realizan en lugares

determinados de la red de contactos que lleva el panel. Es decir, en estos sistemas el panel no sólo desempeña una función de soporte, sino también una función eléctrica. La red de contactos del panel puede tomar distintas formas y los contactos pueden realizarse por distintos métodos (ciernas, muelles, presillas, tornillos, etc.). Los sistemas de conexión en red son sin duda los más elegantes sobre todo porque los montajes son muy visuales y se parecen al esquema. Otra ventaja es que es muy fácil sustituir un elemento por otro de la misma familia pero de distinto valor. Existen distintos tipos de redes de contactos, a continuación se citan las más importantes:

2.1.2.1.- Red de puntos de contacto (Einfache Knotenrasíer): esta es la red más sencilla y elemental. Consiste en establecer en el panel una red de contactos, en cada uno de los cuales es posible unir una o varias patillas de los componentes electrónicos. De esta manera, cuando dos o más patillas coinciden en un punto, las patillas quedan conectadas. En la red de puntos de contacto, las conexiones se realizan al contactar directamente dos o más patillas. Los muelles, las

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) ciernas, etc., lo que hacen es apretar las patillas entre sí. Para realizar un sistema de red de puntos se deben dar varias condiciones previas. En primer lugar, los puntos de contactos deben estar realizados con piezas que acepten patillas, cables, alambres, etc. que accedan al punto desde cualquier dirección del plano del panel. Es decir, los medios deben realizar un contacto con independencia de la dirección de acceso de la patilla. Para este fin sirven, por ejemplo, los muelles colocados en posición vertical con respecto al panel o las ciernas (Klemmen en Alemán). En segundo lugar, los componentes electrónicos deben ser adecuados; no sirven, entre otros, los componentes electrónicos de montaje superficial, porque no disponen de patillas. Tampoco sirven componentes con patillas tan cortas que no alcancen a tocar dos puntos adyacentes de la red de contactos, o componentes tan grandes que superen la distancia entre dos contactos adyacentes de la rejilla de contactos. Uno de los ejemplos más representativos del sistema de puntos de contactos es el sistema Philips, que dominó el sector aproximadamente entre los años 1963 y 1983. Lo más característico del sistema Philips son los muelles con los que se realizan los contactos. Estos muelles constan de dos piezas: un ancla que se introduce por la parte trasera de un panel agujereado, y el muelle propiamente dicho, que rodea el ancla por la parte delantera del panel. El muelle presiona los cables introducidos por el ancla creando así un contacto eléctrico. Aunque en el sistema Philips sólo se montan los contactos en los puntos en los que es preciso, este detalle no cambia el principio de funcionamiento, de modo que este método se encuadra perfectamente en el apartado presente.

2.1.2.2.- Red de cruces (Kreuzknotenraster): en la red de cruces no hay contacto directo entre patillas. Cada patilla de un componente toca sólo un contacto, y cada contacto toca sólo una patilla, o ninguna. La conexión eléctrica entre patillas se logra porque los contactos están unidos entre sí dentro o sobre el panel. Normalmente los contactos están agrupados en conjuntos de cuatro. Estos conjuntos, dependiendo del sistema, forman cruces, cuadrados, tiras, etc. En estas redes, las patillas de los componentes no suelen estar en un plano paralelo al panel sino que las patillas suelen ser perpendiculares al panel. Los esquemas realizados con estas redes son sencillos y fáciles de manejar. Sin embargo, es un sistema que requiere mucho espacio, sobre todo para los componentes que presentan más de dos contactos. El sistema en cruz, debido al gran espacio que precisa, se emplea sobre todo en el ámbito profesional, como escuelas y universidades, y más concretamente, para realizar montajes delante de una clase, de manera demostrativa. Para los contactos se suelen utilizar los conocidos contactos de 4mm tipo banana. 2.1.2.3.- Red de cuadrados {Quadratknotenraster)'. este sistema es similar al anterior. Tan sólo se diferencia en que los conjuntos de contactos, que antes eran cruces, ahora son cuadrados. Esto se logra, simplemente, girando los conjuntos 45°. Esta diferencia tiene al menos una gran

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) consecuencia: ahora cada contacto puede aceptar tanto módulos horizontales como verticales. Esto permite disponer las piezas de una manera mucho más versátil y ocupar menos espacio. En contrapartida, los montajes pierden algo de la claridad que tenían en las redes en cruz. Un ejemplo muy conocido de este tipo es el sistema español Scatron. Los detalles pueden encontrarse en el documento de patente ES 445733 Al .

2.1.2.4. - Red de tiras de contactos (Streifenraster) aquí los contactos se disponen en líneas, bien horizontales, o bien verticales. El número de contactos en cada tira puede variar de unos sistemas a otros, pero el número más habitual es cuatro o cinco. La disposición en línea facilita la realización de los contactos, pues permite emplear carriles o también zócalos hembra. Como ejemplos de este sistema se pueden citar el "Electronic XN" y el "Electronic X", de la empresa alemana Kosmos.

2.1.2.5. - Placas de montaje experimentales (breadboards en Inglés): las redes de tiras recuerdan mucho a las placas de montaje experimentales que se encuentran en las tiendas de electrónica. Estas placas suelen estar formadas por tiras de cinco contactos y no de cuatro. Estas tiras están muy próximas unas de otra, la distancia típica es 2.54mm, 0.1 pulgadas, que es la separación estándar de las patillas de los circuitos integrados. De este modo, los circuitos integrados se pueden enchufar directamente a la placa sin emplear ningún tipo de adaptador o zócalo. Es importante señalar que estas placas son más bien una base para disponer los componentes alineados, con un sentido casi unidimensional, a diferencia de las redes a las que nos estamos refiriendo, que tienen un carácter bidimensional. Para lograr una red bidimensional con estas placas de montaje, es preciso disponer unas al lado de otras. Además, en estas placas siempre es preciso emplear muchos cables para conectar componentes que se encuentran alejados. Esta es una práctica muy habitual, y casi se podría decir que aun cuando por geometría se encuadran dentro de los sistemas de red, en realidad serían un sistema de cableado. Al igual que en los sistemas de cableado, los montajes realizados sobre estas placas son muy difíciles de seguir y de reconocer. No obstante, cuentan con algunas ventajas claras, como que los montajes ocupan muy poco espacio, o que los circuitos impresos se pueden conectar directamente.

2.1.2.6. - Red de acoplamientos (Kopplungsraster) en las redes que se han expuesto hasta el momento, cada grupo presentaba normalmente cuatro contactos. Sin embargo en la red de acoplamientos, cada grupo dispone sólo de dos contactos, por lo tanto, cada grupo permite exclusivamente la interconexión, la comunicación, de dos patillas de componentes electrónicos. Si se necesita realizar una ramificación se deben conectar piezas especiales. El principal inconveniente de este sistema es el precio y el amplio espacio necesario para el montaje. Como ejemplo más famoso de este tipo se puede citar el sistema Lectron. En este sistema los contactos

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) no se realizan en el panel, sino que tienen lugar en los laterales de las piezas que alojan los componentes electrónicos. Las piezas de alojamiento son cúbicas, y los contactos se realizan en los laterales de los cubos que además de una cara metálica tienen imanes para que el contacto se forme con facilidad.

2.1.3.- Características ideales:

Cada uno de los sistemas anteriores tiene ventajas e inconvenientes. Parece que es difícil encontrar un sistema que satisfaga al máximo todos los requisitos ideales, que podrían ser los siguientes:

Que sea fácil reconocer visualmente el circuito montado sobre el panel.

Hay sistemas en los que una vez montado el circuito, aunque éste funcione, es difícil seguir visualmente el camino de la corriente y apreciar la topología. Un reconocimiento rápido, sencillo e intuitivo es fundamental para captar lo que el circuito quiere enseñar. Ello es también es muy importante para reconocer errores y para comparar el montaje con el modelo de papel que figura en las instrucciones.

Que sea fácil montar el circuito a partir de un plano esquemático de papel.

Este punto está relacionado con el anterior. Cuando quien está montando el circuito no entiende bien su funcionamiento, se tiene que basar en el modelo, en las instrucciones de montaje. Cuanto más clara sea la representación en papel del montaje a realizar, más fácil será su ejecución. Que sea fácil realizar montajes propios, es decir, sin un modelo, sin libro de instrucciones.

Los montajes propios deberían poder realizarse lo más rápida y fácilmente posible. Si para montar un circuito propio es necesario realizar una planificación previa exhaustiva, es posible que tal dificultad bloquee los impulsos creadores y experimentadores del aprendiz. Esto es especialmente crítico cuando hay que realizar correcciones o modificaciones de la topología. Que se puedan sustituir fácilmente unos elementos por otros.

Cuando se está aprendiendo electrónica, o cuando se están experimentando circuitos nuevos, es esencial que se pueda cambiar con facilidad un elemento por otro de distinta magnitud; esto es aplicable a resistencias, condensadores, inductancias, etc.

Que los montajes ocupen poco espacio.

Cuanto más recogidos queden los montajes, cuanta menos extensión ocupen, más complejos serán los circuitos que se puedan montar en un panel determinado. Por el mismo motivo, cuanto menos ocupen los montajes, menor será el tamaño que se necesite de panel, y por lo tanto, menos ocupará el sistema educativo, el juego o juguete de aprendizaje.

Que los componentes electrónicos estén bien identificados.

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) Es importante que se puedan leer con facilidad las leyendas o marcas de los distintos módulos o piezas. Esto es importante para elegir las piezas correctas, y también para entender bien el circuito una vez montado. 2.1.4.- Encuadramiento del sistema propuesto

Teniendo en cuenta la clasificación anterior, el sistema que se propone sería en cuanto a topología un sistema de red de contactos. En concreto se trata de una red de puntos de contacto. Los puntos de contacto se realizan con imanes de superficie conductora. Estos imanes se sujetan a un panel de metal ferromagnético en ciertos puntos de la cuadrícula de la red. Cuando sobre esta superficie coinciden los terminales ferromagnéticos de los módulos, se produce un contacto eléctrico. En cada punto de contacto pueden coincidir cuatro terminales distintos, cada uno de un módulo. Los terminales que confluyen en un punto están separados noventa grados. Al igual que sucede en el sistema Philips ya mencionado, la red de puntos en este caso tampoco cuenta con un imán en cada punto de manera permanente, sino que se disponen imanes allí donde es preciso realizar un contacto, según el circuito de que se trate. Así se reduce el número de imanes que debe contener el sistema, abaratándose el producto.

La invención podría considerarse también una red de cruces, pues aunque los contactos se realizan en la superficie de un imán, que se asemeja a un punto, en general no hay contacto terminal-terminal directo sino que lo más habitual es que el contacto sea terminal-imán-terminal.

2.2.- Documentos más próximos

Hasta este punto se ha realizado una descripción general del estado de la técnica conocido. A continuación se comentan dos documentos que se consideran especialmente próximos a la invención propuesta.

Son conocidos en el estado de la técnica sistemas que fijan los componentes a una base metálica ferromagnética empleando imanes. Los dos documentos que se consideran más próximos a la presente invención son el documento francés FR 2412128 Al de la compañía Telemecanique Electrique, publicado el 13 de Julio de 1979, y el documento WO 98/25253 Al de L. Black et al., publicado el 11 de Junio de 1998.

2.2.1.- El documento FR 2412128 Al muestra un sistema para enseñar Electrotecnia montando circuitos eléctricos simples. El sistema está diseñado para emplear grandes instrumentos, como

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) amperímetros y voltímetros de aguja, lámparas, interruptores, etc. Los componentes se sujetan sobre un panel ferromagnético que se dispone en posición vertical o inclinada para que lo pueda ver una clase. Los componentes se sujetan al panel mediante unos imanes de ferrita. Dado que la ferrita no es conductora, los imanes cuentan con una pequeña capa de cobre en la cara que no contacta con el panel, es decir, en la cara que tocan los componentes eléctricos. Los

componentes se sujetan a los imanes por unas chapas ferromagnéticas, que realizan una función de sujeción mecánica y también de conexión eléctrica. Cuando en la capa de cobre de un imán coinciden dos o más chapas conductoras de dos o más componentes, se produce una unión eléctrica. También existen chapas que unen eléctricamente imanes, y que no forman parte de ningún componente. Es decir, estas chapas realizan la función de un puente eléctrico.

La capa de cobre de las ferritas forma un entrehierro que debilita la unión entre el imán y las chapas. Este debilitamiento es favorable, pues permite que los componentes se puedan separar fácilmente.

Para evitar cortocircuitos entre las distintas chapas eléctricas de un mismo componente, se prevé también la posibilidad de disponer un aislante eléctrico recubriendo la zona en la que las chapas están más próximas. 2.2.2.- El documento WO 98/25253 Al muestra un sistema para realizar circuitos eléctricos y electrónicos con fines lúdicos y educativos. El sistema es muy similar al del documento francés anteriormente expuesto: cuenta con un panel base ferromagnético, sobre el que se fijan unas tiras magnéticas que cuentan en su cara superior con una capa conductora. Esta capa conductora puede formarse mediante un recubrimiento, o mediante una tira; preferentemente se forma mediante una tira conductora adhesiva de cobre, o de cobre estañado. Al igual que en el documento francés, las tiras magnéticas se pueden unir mediante chapas conductoras o mediante componentes. Es decir, los imanes realizan una función mecánica, pues sujetan los componentes y las chapas, y también realizan una función eléctrica, pues unen eléctricamente los elementos que en ellos confluyen. Los componentes eléctricos o electrónicos están montados en una base aislante y se unen a unos remaches de acero que atraviesan la base aislante. Estos remaches son los que contactan con la capa conductora de los imanes, al ser atraídos por éstos.

En un modo de realización, las patillas de los componentes atraviesan la base aislante por unos orificios que en la cara opuesta están rodeados por una pista de cobre, como es habitual en los

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) circuitos impresos. Estas pistas de cobre conectan cada patilla con la pista de contacto de un remache. El conjunto es soldado por ola de estaño. Los remaches son fijados después de la soldadura para formar una unión eléctrica con la pista de cobre. Alternativamente, la base aislante de cada componente puede estar recubierta en su parte inferior por tiras de material conductor que se conectan con el componente.

3.- Explicación de la invención y del problema técnico planteado

Tal y como se ha indicado en el apartado anterior, son conocidos distintos sistemas para aprender electrónica que existen o que han existido. Estos métodos didácticos, que también podrían considerarse juguetes, son más conocidos en unos países que en otros. Así por ejemplo,

Alemania es uno de los países que más oferta ha tenido y tiene. Por el contrario, en España actualmente no existe ningún sistema que esté ampliamente divulgado y que sea famoso. El sistema que más divulgación ha tenido es seguramente el sistema Scatrón, que fue muy conocido por los niños y jóvenes durante los años 80

3.1.- Problemas que presenta el estado de la técnica de manera general

Las causas que han desplazado del mercado al Scatrón y a otros juguetes similares, son posiblemente las siguientes:

La atracción tan fuerte que ejerce sobre la juventud todo aquello que se realice empleando un ordenador.

La informática, los juegos de ordenador, las videoconsolas, los simuladores, el chat, la programación o la simple navegación por las páginas de Internet llenan hoy casi el cien por cien del tiempo de ocio y de estudio de los jóvenes.

El coste de los sistemas.

Actualmente la sociedad, y especialmente los más jóvenes, están acostumbrándose a adquirir excelentes productos intelectuales de manera casi gratuita. Un ejemplo de ello es la Wikipedia, que en algunos campos está sustituyendo a las más caras y tradicionales enciclopedias. Lo mismo sucede con los libros o con la música, pues existen numerosos lugares en Internet donde se puede escuchar música bajo demanda de manera gratuita. Por lo tanto, pocos estudiantes estarán dispuestos a pagar cuarenta o cien euros por un sistema para aprender electrónica, cuando en Internet existen programas gratuitos de simulación, o cuando pueden copiar un programa comercial de un amigo o bajarlo de la red. Los sistemas electrónicos referidos en este documento no se pueden copiar ni bajar de Internet. Cada usuario, si está interesado, tiene que adquirirlo.

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) Por lo tanto, si se desea que estos sistemas se divulguen es preciso que su precio sea asequible, tanto para los particulares como para las escuelas y centros de formación. Se considera que merece la pena el esfuerzo, pues por muy bien que simule un ordenador, siempre es mucho más próximo, bonito y educativo montar circuitos reales. La experiencia de construir una radio, o de montar un circuito con células fotoeléctricas, por ejemplo, es algo que nunca olvida el joven que tiene una vocación técnica.

El espacio que ocupan los sistemas.

Todos los sistemas conocidos, salvo las incómodas placas de montaje experimentales

{breadboards en Inglés), son muy voluminosos. Esto hace que después de haber adquirido el sistema, o de haber recibido el juguete como regalo, a los pocos días pase a un trastero y no se vuelva a usar en mucho tiempo. Esto es especialmente cierto en las grandes ciudades, donde los pisos son muy pequeños y los jóvenes no disponen de mucho sitio en su cuarto para

experimentar. La presente invención pretende que el sistema ocupe unas tres veces lo que ocupa una calculadora científica, o lo que ocupa un libro mediano. Así, el sistema podrá pasar a ser un compañero de estudio, al igual que la calculadora o el libro. Esto también permitirá que los alumnos de las escuelas puedan realizar sus circuitos en las mesas de la clase normal, sin tener que acudir a un laboratorio de tecnología o de electrónica. Además, un sistema que ocupa poco espacio puede alojarse en una caja resistente sin aumentar mucho el precio del producto final. Por el contrario, un sistema voluminoso, para mantener el precio del conjunto, sólo se puede alojar y comercializar en cajas baratas, normalmente de cartón, que con el uso pronto se deterioran.

3.2.- Problemas que presentan los dos documentos más próximos indicados

Hasta este punto se han indicado los problemas que presentan actualmente todos los sistemas para enseñar electrónica. A continuación se ponen de relieve los problemas que presentan los sistemas más próximos a la invención propuesta, es decir, los dos sistemas comentados en el apartado anterior (documentos FR 2412128 y WO 98/25253).

3.2.1. - Las dimensiones y formas de los componentes, de los imanes y de la red no están relacionados y vinculados para minimizar las dimensiones del conjunto ni para optimizar el gasto de materiales, la facilidad de uso y la economía del producto.

3.2.2. - Es difícil colocar con precisión los imanes sobre el panel ferromagnético. Si los imanes se desplazan sobre el panel, el elevado rozamiento hace que sea preciso realizar gran fuerza para mover los imanes. Cuanta más fuerza se realiza, menos precisión en la colocación se

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) obtiene y más correcciones de deben hacer. Por otro lado, dado que normalmente el contacto imán-panel tiene un alto coeficiente de rozamiento, tiene lugar un fuerte desgaste del panel o de su pintura. También se dañan con el uso los imanes, especialmente si tienen un recubrimiento conductor, lo cual es un caso habitual. Todos estos problemas existen aunque entre los imanes y el panel exista una hoja de papel con un modelo del circuito que se desea realizar. El papel es una superficie de alto rozamiento. Además, el mismo papel se deterioraría con el rozamiento. El problema del rozamiento y la precisión en la colocación es tanto más acusado cuanto mayor es la fuerza del imán. Sin embargo, interesa tener imanes potentes, pues ello asegura una buena fijación al panel y una buena fijación de los componentes a los imanes. Si el método que se emplea para situar los imanes es mediante separación del panel y posterior colocación en el panel, los problemas son otros. Por un lado, para poder sujetar los imanes con los dedos, es preciso que éstos sean de unas dimensiones mínimas, lo cual aumenta el coste de los imanes, aumenta el tamaño del panel, de los componentes, etc. Por otro lado, levantar y colocar imanes entraña ciertos riesgos. Sucede a menudo que al ir a colocar un imán sobre una superficie ferromagnética, el imán se escapa de los dedos, se acelera bruscamente y choca con fuerza contra la superficie. Dado que los imanes son frágiles por naturaleza, a menudo se producen roturas de los mismos. También hay que tener en cuenta que cuando se usan imanes potentes, es posible que al manipularlos con las manos se produzcan aplastamientos de los dedos al quedar éstos entre dos imanes o entre un imán y un objeto ferromagnético. Otro problema que presentan los imanes grandes y potentes es que durante el transporte o durante la operación pueden interferir fácilmente con objetos sensibles al magnetismo, como tarjetas de crédito, discos de datos, etc. Por todo lo mencionado, es conveniente emplear imanes lo más pequeños posible y que tengan la fuerza estrictamente necesaria, no más.

3.2.3.- Aparición de fuerzas horizontales desequilibradoras. En los modos de realización en los que los terminales de los componentes se fabrican con chapas, como por ejemplo los del documento FR 2412128, se da un problema adicional. Cuando se coloca la chapa de un terminal encima de un imán, el imán atrae la chapa no sólo en dirección perpendicular al panel, sino también en una dirección paralela al plano del panel. La posición final de equilibrio normalmente deja al otro terminal del componente fuera del alcance del otro imán. Dicho de otra manera, las chapas, al ser atraídas por el imán, buscan una posición de equilibrio estable que no es la posición que ocupan cuando todas las chapas de un componente están situadas sobre su imán correspondiente. Esto ocasiona una cierta dificultad a la hora de situar los componentes. A su vez, los componentes ejercen una atracción sobre los imanes en una dirección paralela al plano del panel. Esta atracción, si el rozamiento entre los imanes y el panel no es grande, puede causar

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) que los imanes se junten o se descoloquen. Otro efecto indeseable que se puede dar es que los imanes al desplazarse por el panel, o al atraer los imanes a los componentes, originen cortocircuitos, pues los imanes pueden unir los terminales de un componente. Por lo tanto, es deseable que al situar sobre un imán la chapa de un terminal, ésta encuentre una posición de equilibrio estable que coincida con la posición que adopta cuando todos los terminales de ese componente están unidos a su imán correspondiente.

3.2.4.- Fijación de componentes sometidos a esfuerzo en un circuito impreso. El documento W098/25253 fija los remaches ferromagnéticos al circuito impreso. Esto tiene el inconveniente de que si los imanes son potentes, al retirar el módulo de los imanes, el circuito impreso puede sufrir una deformación importante, e incluso fracturarse. También puede sufrir la capa de cobre del circuito impreso, que podría separarse de la base de fibra de vidrio, fenómeno conocido por el término inglés de peeling. También podría desoldarse el remache de la capa de cobre. La solicitación mecánica a la que está sometido el circuito impreso es tanto mayor cuanto más potentes son los imanes y también cuanto mayores son las dimensiones de los módulos.

3.2.5.- Ninguno de los documentos puede fabricarse automáticamente. Los componentes de estos documentos no son componentes SMD (Surface Mounted Device), y por lo tanto no se pueden fabricar con máquinas "pick and place". El documento WO 98/25253, aunque más sencillo de fabricar que el documento FR 2412128, tampoco es sencillo de automatizar, pues los componentes que monta son de patillas. Los remaches tampoco se pueden insertar

automáticamente. Según la descripción, estos remaches se colocan después de soldar por ola la placa.

3.3.- Explicación de la invención

El sistema presente pretende dar solución a los problemas expuestos de manera general al comienzo de este apartado y a los problemas específicos de los dos documentos más próximos del estado de la técnica. Además, este sistema incorpora mejoras que no están inspiradas en ninguno de los problemas anteriores.

De manera resumida, el juego propuesto se basa en los siguientes puntos:

3.3.1.- Solución al problema de las fuerzas horizontales desequilibradoras: en un modo de realización propuesto, las chapas que van soldadas al circuito impreso tienen una forma tal que cuando el módulo se encuentra en la posición deseada sobre un imán, hay una parte de la chapa que sobresale del imán. Esta parte que sobresale tiene un área y una forma determinadas por las

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) leyes de la Magnetostática para que en dicha posición la componente de la fuerza de atracción imán-chapa paralela a la superficie de la chapa se anule. Si estando la chapa en la posición deseada sobresale un área demasiado grande, la fuerza de atracción llevará la chapa hacia el imán y si por el contrario sobresale poco o nada de chapa del imán, la fuerza de atracción imán- chapa llevará a la chapa hacia fuera del imán.

En otros modos de realización estando el módulo en la posición deseada sí que existe una fuerza horizontal, pero se neutraliza por un resalte que está unido a la chapa.

3.3.2. - Optimización del tamaño de los imanes: el tamaño óptimo de los imanes está vinculado a la forma de la red de contactos, es decir, a la separación horizontal y vertical que existe entre los nodos de la red. Esta distancia recibe el nombre de "parámetro de la matriz" o "parámetro de red" dentro del presente documento. Una limitación del tamaño de los imanes es que su anchura no puede ser igual o superior al parámetro de la matriz, para evitar que dos imanes adyacentes hagan contacto entre sí. Por el mismo motivo, los módulos lineales, los que sólo unen nodos de una fila o de una columna, tienen una anchura igual o inferior al parámetro de la matriz. El ancho de los terminales siempre debe ser inferior al parámetro de la matriz, para que dos terminales adyacentes no hagan contacto entre sí. También influye la forma de los terminales. En el sistema de la presente solicitud, los terminales de los componentes tienen forma convexa. En el modo de realización preferente la forma es apuntada, de noventa grados, y el vértice se encuentra en el plano de simetría del terminal. La forma y el tamaño de los imanes se fijan para que al coincidir sobre un imán cuatro terminales de manera simétrica y con las puntas situadas en el centro del imán, éstos cubran el 100% de la superficie superior horizontal del imán, así no se desperdicia material magnético. Aunque en las figuras que siguen se han dibujado siempre imanes cilindricos, también es posible emplear imanes prismáticos de base poligonal regular. Si se emplean imanes poligonales con módulos que tienen los topes en las chapas, el número de lados del polígono debe ser múltiplo de cuatro, para que así la pared del tope haga contacto en una cara y no sólo en una línea.

3.3.3. - Solución al problema de la colocación de los imanes y del desgaste del panel y del esquema de papel. El conjunto cuenta con una hoja fina, transparente, aislante, de bajo coeficiente de rozamiento, por ejemplo una hoja de acetato, que va dispuesta sobre el panel, o sobre el esquema de papel que va dispuesto sobre el panel. Así los imanes deslizan fácilmente, disminuyéndose el desgaste del panel, de los imanes, y del papel que contiene el esquema eléctrico. Así la colocación de los imanes se realiza siempre por deslizamiento y de manera

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) suave. Basta apoyar un dedo sobre los imanes y deslizarlos hasta la posición deseada que está marcada en el papel del esquema.

3.3.4. - Solución al problema de la descolocación de los imanes. Aunque una vez colocado un módulo sobre un imán no surjan fuerzas horizontales, o éstas se neutralicen, siempre es fácil que al colocar o retirar los módulos, los imanes pierdan su posición. Esto es especialmente fácil si el contacto entre los imanes y su superficie de apoyo es de bajo coeficiente de rozamiento. Para resolver este problema, el conjunto cuenta con una hoja de las mismas características que la anterior, pero agujereada. La hoja tiene un agujero con el contorno de un imán en cada uno de los puntos de la red de contactos. Esta hoja se coloca después de que se han situado los imanes en los puntos deseados de la red de contactos. Cuando se coloca esta hoja agujereada, los imanes ya no se pueden deslizar horizontalmente. Así se evita que los imanes se descoloquen al situar y retirar componentes de los imanes. De esta manera, además de ganar en comodidad y aumentar la rapidez del montaje y desmontaje de circuitos, se evitan cortocircuitos y se evita que los imanes se junten unos con otros. Es bastante difícil separar dos imanes pequeños y potentes cuando se han juntado. Esta hoja permite colocar y retirar los módulos según una dirección horizontal al plano del panel, según el plano de la cara superior del imán.

3.3.5. - Solución al problema de la fijación de elementos ferromagnéticos en el circuito impreso. La hoja de plástico agujereada que se ha comentado en el apartado anterior también resuelve el problema de la fijación de componentes ferromagnéticos en un circuito impreso. La hoja perforada permite retirar (y también colocar) los módulos de los imanes tirando en la dirección paralela al panel, en la dirección paralela a la cara superior plana del imán. Esto no es posible con los sistemas anteriores, pues si se colocan o retiran los módulos en dirección paralela al panel, los imanes se deslizan y se descolocan. La fuerza que hay que hacer para retirar los módulos de esta manera es mucho menor de la que hay que realizar para retirarlos tirando según la dirección perpendicular a la cara superior del imán. Hay que indicar que soldar directamente chapas ferromagnéticas al circuito impreso es algo que no se conocía en el estado de la técnica. Los circuitos impresos están diseñados para cumplir una función eléctrica, pero no mecánica. Además, la capa de cobre de los circuitos no está diseñada para soportar tensiones, pues como ya se ha comentado, se corre el peligro de provocar peeling. Por lo tanto, el empleo de la hoja perforada tiene numerosas consecuencias ventajosas:

- La soldadura de estaño que existe entre la capa de cobre del circuito impreso y el elemento ferromagnético no se ve sometida a un esfuerzo tan grande. Además este esfuerzo está aplicado en la dirección paralela a la superficie de la capa de cobre, y no en la dirección perpendicular.

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) - La unión que existe entre la fíbra de vidrio del circuito impreso y la capa de cobre que va unida a esta fibra de vidrio va a soportar un menor esfuerzo. Además este esfuerzo está aplicado en la dirección paralela a la superficie de la capa de cobre, y no en la dirección perpendicular. De esta manera se evita el problema de la separación de la capa de cobre, efecto conocido como peeling.

- Dado que el esfuerzo es menor y según una dirección más favorable, se pueden disponer los elementos ferromagnéticos simplemente soldados a la capa de cobre del circuito impreso. Es importante resaltar que en el documento WO 98/25253 los componentes ferromagnéticos son remaches que atraviesan el circuito impreso. Sin embargo, fijar los elementos ferromagnéticos exclusivamente a la capa de cobre para poder fabricar los módulos con una máquina "pick and place" sería una opción arriesgada si no se dispusiera la hoja perforada. La razón es que retirar los componentes tirando de ellos en dirección perpendicular a los imanes somete a las uniones del circuito impreso a altas solicitaciones.

- Dado que el esfuerzo es menor y según una dirección más favorable, se pueden disponer los elementos ferromagnéticos sobresaliendo del circuito impreso. Esta solución sería impensable si los módulos se retiraran tirando según la dirección perpendicular, pues el elemento ferromagnético, al tener un brazo de palanca, sometería a la unión de estaño y a la unión que existe entre la fibra de vidrio del circuito impreso y la capa de cobre a unas tensiones muy elevadas, que dañarían el módulo.

- Se pueden emplear circuitos impresos de menor espesor, que son más económicos y que se mecanizan más rápidamente. Gracias a este efecto, y a que tanto los componentes electrónicos como los elementos ferromagnéticos son más pequeños que en los documentos anteriores, es posible emplear circuitos impresos de 0.8 milímetros y no de 1.6 milímetros, que es el espesor más habitual.

4.- Breve descripción de las figuras

La Fig. 1 muestra el primer paso para montar un circuito: la inserción del esquema del circuito. La Fig. 2 muestra el segundo paso: la colocación de los imanes en los nodos.

La Fig. 3 muestra el tercer paso del proceso: colocar el acetato perforado sobre el panel impidiendo así que los imanes abandonen su posición.

La Fig. 4 muestra el cuarto paso: la colocación de los componentes sobre los imanes.

La Fig. 5 muestra el conjunto del panel explosionado.

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) La Fig. 6 muestra las fuerzas que se originan en las chapas y en los imanes cuando la chapa sobresale de la zona de contacto que hay entre el imán y la chapa cuando el componente se encuentra en la posición correcta.

La Fig. 7 muestra cómo una chapa que no está bien diseñada busca una posición de equilibrio que no es la posición deseada, que no es la posición correcta.

La Fig. 8 muestra un componente bien diseñado colocado sobre un imán en la posición deseada. La figura muestra que no aparecen fuerzas paralelas al plano del soporte.

La Fig. 9 muestra que el componente de la Fig. 8 permanece en la posición de reposo deseada incluso cuando se retira la sujeción.

Las figuras 10 a 19 muestran distintos casos para ilustrar la aparición de fuerzas

desequilibradoras

Las figuras 20A-F muestran el criterio a seguir para diseñar chapas sin fuerzas desequilibradoras y para diseñar chapas que optimicen el tamaño de los imanes.

Las figuras 21 A-D y 22A-B muestran el modo de realización preferente de los módulos electrónicos.

Las figuras 23, 24 y 25 muestran tres modos de realización distintos, basados en el modo de realización principal, con chapas ferromagnéticas que no sobresalen del imán y que por lo tanto no crean fuerzas horizontales desequilibradoras.

Las figuras 26 A-D muestran un modo de realización de los módulos con chapas ferromagnéticas en voladizo que sobresalen del circuito impreso y del imán, y que por lo tanto tienen que neutralizar las fuerzas horizontales desequilibradoras.

Las figuras 27A-C muestran un modo de realización similar al de las figuras 26, pero con componentes de patillas en vez de componentes de montaje superficial.

Las figuras 28A-B, 29A-E muestran distintos modos de realizar los puentes eléctricos.

Las figuras 30A-D muestran variantes de un modo de realización en el que las fuerzas desequilibradoras horizontales son neutralizadas por el tope que hace el propio circuito impreso. Las figuras 31A-B muestran un circuito impreso de conjunto con varios módulos electrónicos sujetos por nervios.

Las figuras 32A-C muestran un modo de realizar las chapas ferromagnéticas que van en voladizo. En este modo las chapas presentan un debilitamiento para facilitar la flexión de las chapas en la dirección perpendicular a su plano.

5.- Exposición detallada de al menos un modo de realización

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) La Fig. 1 muestra el primer paso para montar un circuito con el conjunto de elementos modulares. En concreto, la Fig. 1 muestra el panel 10, que sirve de base para todo el conjunto. El panel 10 normalmente se encuentra en posición horizontal. El panel 10 es una chapa de material ferromagnético. En una realización preferente, este panel 10 ferromagnético está pintado por ambas caras, y la cara superior además muestra una matriz ortogonal 1 1 que en cada nodo de la matriz presenta el contorno de los imanes 40. En este caso la matriz 1 1 es una matriz de círculos porque los imanes son cilindricos. Esta red de círculos representa la red de contactos posibles, pues como ya se ha comentado anteriormente, el presente conjunto es topológicamente una red de contactos. No obstante, esta red de círculos 1 1 dibujada sobre el panel 10 sólo se usa si se quiere realizar un circuito sin guía, sin esquema. Cuando se quiera montar un circuito según un esquema determinado, para seguir los ejemplos de una guía, de un libro, etc., se coloca una hoja de papel 20 sobre el panel 10. Esta hoja 20 contiene el esquema 21 del circuito a montar. En el espacio de la hoja 20 que deja libre el esquema 21 se encuentra impresa la explicación del funcionamiento del circuito, por dónde circula la corriente, etc.

En el esquema 21 representado en la Fig. 1 las marcas 22 indican los lugares en los que se deben colocar los imanes 40. La marca 23 representa una bombilla, la marca 24 un transistor bipolar BC239, la marca 25 una resistencia de 2.7 ΚΩ, la marca 27 un condensador electrolítico de 470 microfaradios, y las marcas 26 muestran pulsadores.

La Fig. 1 también muestra cómo por encima de la hoja de papel 20 se coloca una hoja de material plástico transparente 30, por ejemplo de acetato transparente, que se sujeta al panel ferromagnético 10 por la presión que los imanes 40 ejercen sobre ella contra el panel 10. La hoja 30 tiene la misma forma que el panel 10, y se coloca haciendo coincidir los bordes de ambos. Los imanes 40, mientras no forman parte de un circuito, se colocan en un lateral; no se apilan, sino que cada uno se encuentra situado libremente sobre la hoja de plástico transparente, apretando a ésta contra el panel, pero todos próximos en un borde de la hoja 30, y del panel 10. Así, la hoja de plástico transparente 30 queda fijada al panel 10 por la presión de estos imanes 40, pero puede ser levantada ligeramente. La hoja transparente 30 se levanta para introducir la hoja de papel 20 con el esquema 21 entre el panel 10 y la hoja de plástico transparente 30.

La hoja de papel 20 es ligeramente más estrecha que el panel 10 y que la hoja transparente 30. Los imanes 40 cuando no se usan se encuentran sobre la hoja transparente 30 en la zona por la que se puede ver el panel 10.

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) Los imanes 40 son imanes que tienen de manera preferente forma cilindrica, aunque podrían también adoptar otras formas, como por ejemplo, forma prismática recta de base cuadrada, o de cualquier otro polígono regular con número de lados múltiplo de cuatro. Los imanes 40 tienen preferentemente una polarización axial y se colocan todos con el mismo polo en la parte inferior. Es decir, todos tienen el polo sur (o el polo norte) contactando con la hoja transparente 30. De esta manera cuando dos imanes están próximos sentirán una repulsión. Así se evita tener que separarlos, lo cual no siempre es fácil. La Fig. 2 muestra la hoja de papel 20 situada en posición sobre el panel 10. Sobre la hoja 20 está situada la hoja transparente 30. Como la hoja 20 es más estrecha que el panel 10 y que la hoja 30, puede verse una franja 12 de la red de contactos del panel 1 1. En esta zona, sobre el plástico transparente 30, es donde se almacenan los imanes 40 mientras no se usan Tal y como se puede apreciar en la Fig. 2, el conjunto del panel es algo mayor que una mano. Esa es la proporción aproximada que permite lograr el objetivo de conseguir un juego de reducidas dimensiones, similar al tamaño de un libro, o el triple de una calculadora científica. El solicitante ha encontrado que la separación óptima entre los nodos de la red de contactos es 7.62mm. Se ha buscado siempre que esta distancia sea un múltiplo de 2.54mm (0.1 pulgada), pues 2.54mm es la separación típica que presentan los pines de muchos componentes electrónicos.

Con la separación mencionada 7.62mm, que es el triple de 2.54mm, se obtiene un panel que para el tamaño aproximado de un libro mediano tiene suficientes nodos como para montar circuitos de complejidad avanzada. Además, con 7.62mm se da un fenómeno muy ventajoso, y es que dos imanes cilindricos iguales, de neodimio calidad N52, niquelados, de 5mm de diámetro y 2mm de altura, apoyados sobre una hoja de plástico transparente, atraídos por un panel ferromagnético al otro lado de la hoja, con el mismo polo hacia el panel, experimentan una fuerza de repulsión que no es lo suficientemente grande como para aumentar tal distancia. Si los imanes se sitúan con polos distintos hacia el panel la fuerza de atracción tampoco vence la fuerza de rozamiento. Si los imanes se colocan a menos de 7.62mm la fuerza de repulsión separa los imanes. Por lo tanto la medida de 7.62mm no es arbitraria sino que es la menor que cumple con los requisitos mencionados:

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) que origine una red que limitada a un tamaño de aproximadamente 210 x 210mm tenga más de 20 filas y 20 columnas

que permita emplear imanes manejables (en este caso, como la separación es 7.62mm los imanes, que deben ser de un diámetro menor, son de 5mm, dimensión muy habitual en el mercado y que permite manejar perfectamente los imanes desplazándolos con un dedo) que los imanes situados sobre la hoja de plástico transparente a dicha distancia no se separen ni se junten.

En la Fig. 2 hay representada una mano con un dedo 42 arrastrando un imán 40 sobre el plástico transparente 30 para colocarlo en la posición 22 marcada en el esquema 21. Los imanes que se encuentran en posición están referenciados con el número 41. Tal y como se ha explicado anteriormente, la hoja transparente 30 tiene varias funciones: por un lado protege la hoja de papel 20 y el panel 10, que sin la hoja 30 se dañarían por el rozamiento de los imanes 40 al deslizarse sobre ella. La hoja 30 también protege a los imanes. Por otro lado, la hoja transparente 30 presenta un bajo rozamiento con los imanes 40. Esto hace que los imanes 40 se deslicen fácilmente con un dedo y que se sitúen en las posiciones correctas con movimientos suaves. Por otro lado, la hoja transparente 30 es un buen aislante eléctrico y no absorbe humedad. En climas húmedos la hoja de papel 20 puede absorber humedad del ambiente, aumentando la

conductividad eléctrica. Esto perjudicaría el funcionamiento del circuito eléctrico.

La Fig. 3 muestra todos los imanes 41 en sus posiciones. Una vez alcanzado este punto, se coloca sobre la hoja de plástico transparente 30 otra hoja de plástico transparente 50, pero que tiene una red de agujeros 51 del mismo diámetro que los imanes 40 y 41. Al colocar la hoja agujereada 50 sobre la hoja de plástico 30, los imanes 41 que se encuentran en posición atraviesan la hoja 50 por ciertos agujeros 51. La hoja agujereada 50 también es más estrecha que el panel 10 y que la hoja 30, de tal manera que no se cubre la zona 12 de almacenamiento de los imanes 40. La hoja agujereada transparente 50 tiene como función impedir que los imanes 41 pierdan su posición sobre la hoja 30. Si no estuviera esta hoja 50, los imanes podrían perder su posición deslizándose sobre la hoja 30 por varios motivos: esfuerzos ejercidos al retirar o colocar los módulos, atracción ejercida por las chapas ferromagnéticas de los módulos, etc. La hoja agujereada transparente 50 no se encuentra fijada por presión, sino que mantiene su posición por los agujeros 51 y por los imanes 41. Es decir, si un imán 41 trata de descolocarse, la hoja 50 se lo impide porque como el resto de imanes 41 mantienen su posición, la hoja 50 queda trabada en los agujeros 51 de los imanes 41 que mantienen la posición. La hoja 50 se encuentra siempre

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) libre en la dirección vertical, es decir, sólo su propio peso la dirige hacia el panel 10, nada la aprieta, nada la presiona.

La Fig. 4 muestra el panel 10, sobre el cual no se ha dibujado en este caso la hoja de papel 20 para aumentar la claridad de la figura. Por encima del panel 10 se ha dibujado la hoja transparente 30, por encima de ésta los imanes 41 en posición y los imanes no utilizados 40 en la zona de almacenamiento 12. La hoja de plástico transparente agujereada 50 también se encuentra en posición, contactando con la otra hoja transparente 30, y atravesando a los imanes 41 por ciertos agujeros 51. La Fig. 4 también muestra algunos módulos colocados en posición. Así por ejemplo, los pulsadores 65 ya están fijados a sus respectivos imanes 41, así como la resistencia 62, y el transistor 61. Una mano 66 está colocando en posición el módulo de bombilla 63 en posición. Los módulos dibujados en esta figura se corresponden con un modo de realización de los mismos, pero otros modos son posibles. Una vez colocado el módulo de bombilla 63 sólo faltaría conectar las alimentaciones eléctricas, que no se han representado y el circuito estaría listo para funcionar. En concreto, el funcionamiento del circuito elegido sería el siguiente:

cuando se pulsa el pulsador que está alineado con el condensador 64, el condensador se carga. Liberando el pulsador mencionado y pulsando el pulsador alineado con la resistencia 62 se logra descargar el condensador 64 a través de la base del transistor 61. Al circular una pequeña corriente por la base del transistor, se habilita una corriente entre el colector y el emisor, lo cual hace que la bombilla 63 luzca. Inicialmente la bombilla 63 luce intensamente, pero rápidamente su brillo decrece hasta extinguirse totalmente cuando la carga del condensador desaparece. Es importante hacer constar que en el conjunto propuesto, al igual que sucede en los dos documentos analizados, la corriente circula de unos módulos a otros a través de los imanes. Los imanes 41 son preferentemente de neodimio con un recubrimiento de níquel para hacerlos conductores.

La Fig. 5 muestra el conjunto explosionado. No se ha representado el esquema 21 del circuito por aumentar la claridad del dibujo. La Fig. 6 ilustra un problema que presentan los módulos de chapas de los conjuntos conocidos. En la Fig. 6 se ha ilustrado una chapa puente 47, es decir, un módulo que no tiene componente electrónico, y que sirve para unir dos puntos de la red de contactos. Se ha elegido este elemento, para simplificar la explicación. Sin embargo, el problema que se va a explicar tiene lugar con este elemento, y con muchos otros que no están optimizados. En concreto este problema sucede

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) siempre que la chapa ferromagnética sobresalga en exceso del imán cuando el módulo se encuentra en la posición deseada y siempre que no se haya dotado a la chapa de elementos de retención para neutralizar la fuerza horizontal desequilibradora. La figura muestra un panel ferromagnético 10 sobre el que se ha fijado un imán 41 en una posición deseada. También se colocaría sobre el panel 10 la hoja de papel 20 y la hoja de plástico transparente 30 (no representados para simplificar la figura). Una mano 45 sostiene a la chapa ferromagnética 47 en una posición deseada sobre el imán 41. Esta posición deseada es aquella en la que la cara inferior de la chapa 47 hace contacto con la cara superior del imán 41 y además la punta 48 de la chapa 47 se encuentra en el centro de la cara circular superior del imán 41.

Como se puede apreciar en la Fig. 6, cuando la mano 45 sostiene la chapa 47 en la posición deseada, aparecen dos fuerzas sobre la chapa 47: la fuerza horizontal 44 y la fuerza vertical 49. La fuerza vertical 49 es deseable, y es la que asegura un contacto físico y eléctrico entre la chapa 47 y la superficie conductora del imán 41. Sin embargo, las fuerzas horizontales 44 y 43 no son deseables. Esta fuerza aparece porque la parte que sobresale del imán 41 es excesiva y supera el área que anula las fuerzas horizontales 44 y 43. Es decir, la posición deseada no es la posición de equilibrio. De la misma manera, el imán 41 siente una fuerza 43 del mismo módulo y dirección que 44, pero de sentido contrario. Estas dos fuerzas 43 y 44 hacen que los imanes pierdan su posición sobre la hoja 30 (si no se dispone de una hoja agujereada 50) o que los módulos pierdan su posición deseada cuando están apoyados en un solo imán. Es decir, cuando un módulo como la chapa 47 está apoyado sobre dos imanes, uno en cada extremo, aparece una fuerza en cada punta, que se contrarrestan y anulan. Aunque cuando el módulo apoya en dos imanes las fuerzas se contrarrestan es muy conveniente anular las fuerzas que aparecen cuando el módulo se enfrenta a un solo imán, pues se evita que un módulo descoloque a los que ya están en situación, que se formen cortocircuitos, etc.

La Fig. 7 muestra la chapa 47 de la Fig. 6 reposando en su posición de equilibrio, que no es la posición deseada. Aquí se ha supuesto que el imán 41 mantiene su posición inicial. En la posición de equilibrio las fuerzas horizontales 43 y 44 han desaparecido, o son tan pequeñas que no pueden superar el rozamiento entre la chapa y el imán. La única fuerza que sigue existiendo es la fuerza vertical 49 que atrae a la chapa contra la superficie horizontal del imán 41. Esta es la fuerza deseable.

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) La Fig. 8 muestra un modo de realización de los módulos del conjunto que resuelve el problema de la Fig. 6 y de la Fig. 7. En concreto, la Fig. 8 muestra una mano 45 que acaba de colocar el módulo 71 en la posición deseada sobre el imán 41. La posición deseada, como ya se ha indicado antes, es aquella en la que la parte inferior del módulo 71 apoya sobre la cara superior del imán 41 y además, la punta 718 del módulo 71 se encuentra sobre el centro de la cara superior circular del imán 41. Como se puede apreciar en la figura 8, cuando el módulo 71 se encuentra en la posición deseada, no aparece ninguna fuerza paralela al plano del panel 10. La única fuerza que ejerce el imán 41 sobre el módulo 71 es la fuerza de atracción perpendicular al plano del panel 10, perpendicular a la cara superior del imán, perpendicular al módulo 71. Esta es la fuerza 49, que es una fuerza deseable.

La Fig. 9 ilustra cómo el módulo 71 mantiene su posición deseada aunque la mano 45 se retire. La razón por la que no aparecen fuerzas horizontales en la posición deseada es porque en este modo de realización el panel cuenta con una chapa 702 optimizada. La chapa ferromagnética 702, cuando el módulo se encuentra en la posición deseada sobre el imán, sobresale una cantidad y de una forma determinadas tales que no aparece fuerza horizontal alguna. Este detalle se explicará mejor posteriormente.

La Fig. 10 ilustra de manera esquemática el problema de las fuerzas horizontales que se crean en las chapas de los sistemas conocidos. Así por ejemplo, cuando las chapas sobresalen del imán en exceso, como pueden ser las del documento FR 2412128, aparecen las fuerzas horizontales 44 y 43 de atracción magnética mutua, que ya se han comentado.

La Fig. 11 muestra cómo aparecen también fuerzas horizontales en otro modo de realización de los módulos propuestos. En este modo de realización, el módulo 81 está formado con una base de circuito impreso 810 en el que por la cara inferior se han soldado dos terminales de chapa ferromagnética 801. Estas chapas están apuntadas, al igual que la chapa 702, pero sobresalen del imán en exceso cuando el módulo está en la posición deseada. Para simplificar, el módulo 81 se ha representado aquí sin componente electrónico, sólo se han representado sus chapas.

En la Fig. 12 se ha representado una parte de la Fig. 1 1 , pero de manera más esquemática. Se ha representado sólo la chapa 801 y el imán 41. Así se puede considerar que la chapa 801 está dividida en dos zonas: la zona A, y la zona B. La zona A es la zona que contacta con el imán cuando el módulo se encuentra en la posición deseada, y la zona B es la zona que sobresale, la

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) zona que vuela del imán. Esta zona B, dado que es demasiado grande, al sentir la atracción en dirección horizontal hacia el imán es la que crea la fuerza horizontal desequilibradora 44. La fuerza 43 es de igual módulo y dirección que la fuerza 44, pero de sentido contrario, y es la fuerza que la chapa 801 ejerce sobre el imán en la dirección horizontal.

La Fig. 13A muestra de manera simplificada un módulo 71 según la realización preferente montado sobre un imán 41. El conjunto está visto en planta y representa lo mismo que la Fig. 9. Se puede ver con claridad cómo la chapa 702 sobresale del imán 41 la cantidad justa que hace que en la posición deseada la fuerza horizontal se anule. La cantidad exacta de chapa que debe sobresalir del imán es función del espesor y material de la chapa, del material del imán, del rozamiento de su superficie, etc. La forma de la chapa que logra que en la posición deseada no exista fuerza desequilibradora no es única. Es decir, existen múltiples posibilidades, en la figura 13A se ha mostrado una posibilidad en la que la chapa tiene forma de sector circular. Existen en el mercado numerosos programas informáticos que permiten saber cuál es la fuerza de atracción entre dos o más elementos. Uno de los más conocidos es el programa Maxwell ®, de la empresa Ansys ®. Un experto en la materia sabría sin ninguna duda determinar formas y tamaños de la chapa para que en la posición deseada no existiera fuerza horizontal desequilibradora. El radio de este sector circular, como se ha indicado, depende de los parámetros antes mencionados, pero en las pruebas realizadas se ha comprobado que el tamaño de este sector con respecto al imán es aproximadamente el que muestra la figura 13 A.

Las Figs. 13B y 13C muestran otros modos de realización en los que la parte de la chapa 702 que sobresale del imán 41 tiene una forma distinta a la de la Fig. 13 A. En la Fig. 13A la parte que sobresale es la cuarta parte de un anillo circular. Si embargo en estas figuras la parte que sobresale aunque es distinta, se logra el mismo objetivo, que en la posición deseada la fuerza horizontal se anula.

Las figuras 14A, 14B y 14C son una representación de la Fig. 9, pero todavía más simplificada. Aquí se muestra sólo la chapa 702 y el imán 41. Con esta simplificación es totalmente claro que la chapa 702 sobresale sólo lo justo del imán 41 para que en la posición deseada la fuerza horizontal desequilibradora se anule. Si una chapa de un módulo se encuentra en la posición deseada, es decir, con la punta en el centro del imán, pero sobresale del imán más de lo justo, más de lo que representan a modo de ejemplo las figuras mencionadas, aparecerá una fuerza que llevará a la chapa y al módulo hacia el imán. Si por el contrario, la chapa no sobresale del imán,

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) o sobresale menos de la cantidad que anula la fuerza horizontal, aparecerá una fuerza que llevará a la chapa y al modulo a separarse del imán.

Las figuras que van desde la Fig. 15 a la Fig. 19 ilustran otro problema que el presente conjunto identifica y resuelve.

La Fig. 15 muestra de manera esquemática un conjunto no optimizado, en concreto el conjunto del documento FR 2412128 Al , que ya se ha comentado anteriormente. La figura muestra un imán 41 en el que coinciden cuatro chapas ferromagnéticas de cuatro componentes. Estas chapas, además de experimentar fuerza desequilibradora 44 (se ha dibujado sólo un vector 44 por simplificar el dibujo), como ya se ha puesto de manifiesto en la Fig. 10, no están dimensionadas de forma óptima con respecto al imán 41. Tal y como ya se ha indicado al analizar el estado de la técnica conocido, estos conjuntos tienen imanes muy grandes, que desperdician material magnético, lo cual acarrea todos los inconvenientes expuestos en los apartados 3.2.1 , 3.2.2, 3.2.4 y 3.3.2.

La Fig. 16 muestra de manera esquemática, es decir, sin los circuitos impresos de soporte, otro imán 41 de tamaño no optimizado en el que coinciden cuatro chapas ferromagnéticas 702.

Aunque las chapas que apoyan en él no sienten ninguna fuerza desequilibradora horizontal, pues se encuentran en su posición de equilibrio, con una parte fuera sobresaliendo del imán tal y como determinan las leyes de la Magnetostática el imán no está optimizado, ocupa mucho espacio y además está desaprovechando material magnético.

La Fig. 17 muestra otro conjunto de dimensiones no óptimas. Las chapas están apuntadas, pero el imán sigue siendo de grandes dimensiones, y además las chapas sienten fuerza

desequilibradora 44 porque sobresalen del imán más de lo que corresponde a la posición de equilibrio, que aproximadamente sería lo representado en la figura 14B (se ha representado sólo una fuerza 44 por aumentar la claridad). La Fig. 18 representa el modo de realización preferente de los módulos del conjunto propuesto. En la Fig. 18, al igual que en la Fig. 14, no se han representando las bases de circuito impreso para aumentar la claridad. Esta figura muestra con nitidez cuatro módulos que confluyen en un imán 41 , cada uno con su terminal 702. Dado que las chapas 702 tienen forma apuntada con ángulo de 90° y dado que la forma de la chapa es un sector circular de 90° de una circunferencia

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) que cubre toda la superficie del imán, y dado que cada chapa sobresale del imán la cantidad necesaria para anular las fuerzas desequilibradoras en la posición deseada, esa es una geometría que maximiza la fuerza de atracción vertical de los imanes, que minimiza el tamaño del imán y que anula las fuerzas horizontales.

La Fig. 19 muestra un modo de realización que optimiza el tamaño de los imanes, pero que no resuelve el problema de las fuerzas horizontales. Este sería el modo de realización que se muestra en la Fig. 1 1. Aunque se ha expuesto un modo de realización preferente que resuelve el problema de las fuerzas horizontales desequilibradoras y el problema de la optimización del tamaño del imán mediante una forma determinada de las chapas ferromagnéticas, otras formas son posibles. A continuación se explica mediante un ejemplo qué otra forma podría tener la parte de la chapa 702 que hace contacto con el imán 41.

En las fíguras 20A y 20B se muestra otra chapa ferromagnética 702 que resuelve el problema de las fuerzas horizontales y el problema de la optimización del tamaño de los imanes. La forma de la chapa de la figura 20A se ha generado a partir de un lado 7021. Este lado puede ser recto, curvo, mixto, quebrado, etc. En la figura 20A se ha dibujado curvo. El lado 7021 se gira 90° con respecto al punto 7023 que se encuentra en uno de los extremos del lado 7021. El resultado de girar el lado 7021 es el lado 7022. El tercer lado de la chapa 702 es el arco de 90° con centro en el centro de rotación de la chapa 7023 que genera el extremo del lado 7021 que no es el centro de rotación 7023. Tal y como se puede observar en la figura 20B, cuando los centros de rotación de cuatro de estas chapas coinciden en un punto, estando las chapas dispuestas una a continuación de otra, sin superponerse, cada lado de una de las chapas contacta con el lado de la siguiente chapa sin dejar ningún espacio entre medias. Esto hace que cuando cuatro de estas chapas coinciden sobre un imán 41 cuyo radio sea inferior al del conjunto de las chapas en la medida justa para que quede fuera del imán la parte necesaria de cada chapa para hacer que en la posición deseada desaparezcan las fuerzas desequilibradoras, toda la superficie del imán está en contacto con material ferromagnético y el tamaño del imán se optimiza, pues se puede conseguir la misma fuerza de atracción vertical de las chapas con menor material magnético.

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) La figura 20C muestra otra manera de realizar las chapas. En dicho modo de realización se optimiza el tamaño del imán, pero no se eliminan las fuerzas horizontales, que deberían ser neutralizadas. El círculo con trazos discontinuos representa al imán 41 situado debajo de las chapas.

La figura 20D muestra otro modo de realización de las chapas 702. En este modo de realización el centro de rotación es un punto 7023 exterior al lado 7021 de partida. Esto hace que el extremo del lado 7021 más próximo al centro de rotación 7023 genere un arco interno 7024. En la figura 20E se puede apreciar que al coincidir cuatro chapas de este modo de realización en un punto, aparece una zona central circular no cubierta por las chapas 702. Esta zona central, aunque desperdicia parte del material magnético del imán y hace que el conjunto sea mayor, hace posible que se pueda introducir por el centro de la confluencia de las cuatro chapas la punta de un téster o multímetro para realizar medidas de tensión, intensidad, etc. También es posible crear una zona central libre a partir del modo de realización de la figura 20A, o del modo de realización preferente, simplemente matando la punta de las chapas 702. En tal caso la zona central no sería circular, pero cumpliría la misma función.

La figura 20F muestra otro modo de realización, similar al de las figuras 20D y 20E, pero que no resuelve el problema de las fuerzas horizontales.

La Fig. 21A muestra el modo de realización preferente de los módulos del conjunto.

La Fig. 21C muestra el modo de realización preferente de la Fig. 21A, pero de manera explosionada. El módulo 71 se compone de una base 710 que es un circuito impreso de una sola cara. La forma de la base 710 es alargada y apuntada. Las puntas forman un ángulo de 90° de tal modo que cuando cuatro de estos módulos confluyen en un imán 41, cubren totalmente los 360° del círculo del imán. La cara del circuito impreso 710 en el que se encuentran las pistas de cobre cuenta con las siguientes zonas: huellas de cobre 712 para soldar las chapas ferromagnéticas 702. Huellas de cobre 713 para soldar el componente electrónico de montaje superficial 701. Los módulos del conjunto montan de manera preferente componentes electrónicos de montaje superficial para poder fabricar los módulos de manera automática con máquinas pick and place. Las huellas de cobre 712 están unidas a las huellas de cobre 713 mediante pistas 714, que también son de cobre. Tanto las huellas como las pistas forman parte de la capa de cobre que trae el circuito impreso originalmente. Estas pistas y estas huellas se forman mediante las técnicas

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) conocidas convencionales de fabricación de circuitos impresos: ataque con ácido, mecanizado, etc.

Aunque ni en la Fig. 21 A ni en la Fig. 21C se ha dibujado el estaño para simplificar, el estaño es el material con el que se sueldan al cobre tanto las chapas 702 como el componente electrónico 701.

La Fig. 21B muestra el reverso del módulo 71 representado en la Fig. 21 A. Sobre la cara lisa del circuito impreso se imprime el símbolo del componente electrónico, con su valor 716. Esta leyenda se imprime de manera automática mediante las técnicas conocidas de serigrafíado, que se realizan al fabricar de manera automática los circuitos impresos. El módulo representado en la Fig. 21 B es en concreto un módulo de resistencia, de una resistencia de 100 ΚΩ.

La Fig. 21D muestra el módulo 71 colocado en posición apoyado y atraído por los imanes 41 , uno en cada extremo. La figura también muestra un pulsador 65 y una bombilla 63. La figura trata de ilustrar el paso de la corriente por la superficie del imán 41. Se han dibujado unas líneas de corriente 67 por la superficie del imán.

La Fig. 22A muestra un módulo realizado según la manera preferente, pero que monta un componente de tres terminales en vez de uno de dos; podría ser por ejemplo, un transistor bipolar de montaje superficial, por ejemplo un transistor MMBT2222A con un encapsulado SOT-23, fabricado por Fairchild Semiconductor ®.

La Fig. 22B muestra un módulo de transistor similar al de la Fig. 22A, pero con la diferencia de que el terminal de la base del transistor cuenta con dos chapas 702 dispuestas en esquinas opuestas. Este módulo de transistor tiene la ventaja de que la base es accesible desde los dos semiplanos que quedan separados por la línea que va desde el colector al emisor.

La Fig. 23A y la Fig. 23B muestran otro modo de realizar los módulos del conjunto. La figura ilustra un módulo 72 realizado sobre un circuito impreso de doble cara 720, que sirve de soporte para las chapas ferromagnéticas 702 y para el componente electrónico 701. En este modo de realización el componente electrónico 701 va dispuesto en la cara opuesta a las chapas ferromagnéticas. Ambas caras se comunican en ciertos puntos a través de vías de estaño 723. La Fig. 23A muestra el anverso del módulo 72. En esta vista apreciamos tres zonas en la capa de

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) cobre de la cara superior; una es la zona 724 que rodea a la vía de cobre, otra zona es la huella 726 para soldar los terminales del componente electrónico 701 y otra zona es la pista 725 que une las dos partes anteriores, 724 y 726. Además, en la cara superior del componente 72 puede verse el símbolo del componente montado, así como su valor. En este caso la leyenda 727 representa una resistencia de 100 ΚΩ. Esta leyenda 727 se imprime según las técnicas convencionales de fabricación de circuitos impresos. El módulo electrónico se ha desplazado en este modo de realización hacia arriba, para dejar más espacio a la leyenda 727.

La Fig. 23B muestra el reverso del módulo 72, es decir, la parte inferior. En esta vista se aprecian las dos chapas ferromagnéticas 702 así como sus huellas 722, formadas en la capa de cobre del circuito impreso. La huella 722 se une con la zona de cobre 724 que rodea a la vía 723 mediante la pista 725.

Aunque el módulo mostrado en la Fig. 23A y en la Fig. 23B es más complejo que el módulo de la realización preferente, tiene la ventaja de que el componente es visible y no queda oculto por debajo de la base del módulo. Esto hace que el usuario tenga más proximidad a los componentes; será más fácil comprobar si se calientan, tomar medidas de tensión, etc. Por el contrario, como ya se ha indicado, los módulos son más complejos y caros: hay que partir de un panel de dos caras de cobre, realizar vías, etc.

En la Fig. 24A y en la Fig. 24B se muestra otro modo de realizar los módulos. En este caso la base es un circuito impreso de doble cara 730. Cada una de las caras lleva su componente electrónico 701 y sus chapas ferromagnéticas 702. Es decir, un módulo, dependiendo de qué cara se coloque hacia abajo, tendrá un componente u otro conectado al circuito. En estos módulos 73 la leyenda que se ve cuando el módulo se encuentra en posición se corresponde con el componente que está en la otra cara y viceversa. En este tipo de módulos 73 el circuito impreso no lleva vías. Aunque no se ha dibujado, otro modo de realización posible es con vías. En tal modo de realización el componente y sus chapas estarían en caras opuestas, y la leyenda estaría en la misma cara que el componente electrónico.

La Fig. 25A y la Fig. 25B muestran un cuarto modo de realización. En este caso el módulo 75 está realizado con un circuito impreso 750 de una sola cara de cobre. El circuito impreso 750 está perforado en tantos puntos como patillas tenga el componente a montar. Es decir, este modo de realización es para montar componentes de patillas, no componentes de montaje superficial.

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) El componente de patillas se ha dibujado en la Fig. 25A con la referencia 705, y sus patillas llevan la marca 7051. El circuito impreso está perforado por los agujeros 7053. Estos agujeros están metalizados para que al soldar, el estaño ascienda por capilaridad y llene el espacio que queda entre las patillas 7051 y el agujero 7053.

La Fig. 25B muestra el reverso del módulo 75; en ella se pueden apreciar las huellas 7054 formadas en la capa de cobre para fijar por soldadura las chapas 702. Estas huellas 7054 también están taladradas para que pasen por ellas las patillas 7051 de los componentes que monta el módulo 75. Estas patillas se sueldan a la huella de cobre mediante estaño, que normalmente forma un cono, un menisco 7052.

La Fig. 26A, la Fig. 26B y la Fig. 26C muestran otro modo de realizar los módulos. Los módulos 81 así formados tienen por base un circuito impreso de dos caras. En la Fig. 26A puede apreciarse la cara superior del circuito impreso 810. En esta cara superior se puede apreciar el componente electrónico SMD 701 así como las dos vías de estaño 81 1. Estas vías comunican los terminales del componente 701 con la cara inferior del circuito impreso 810 de manera análoga a como se realiza en la Fig. 23A y en la Fig. 23B.

La Fig. 26B muestra el reverso de la Fig. 26A, y la Fig. 26C es un explosionado de la Fig. 26B. En la Fig. 26C puede apreciarse el agujero 812 de la vía de estaño 81 1. En el reverso del circuito impreso 810 se forman las huellas de cobre 814 para soldar con estaño las chapas

ferromagnéticas 801. Dado que estas chapas ferromagnéticas 801 son más extensas que el área de contacto con el imán 41 cuando el módulo se encuentra en la posición deseada, aparecen fuerzas desequ i libradoras. El problema de las fuerzas desequilibradoras de este modo de realización concreto se ilustra en la Fig. 1 1. Las chapas 801 , al igual que las chapas 702, tienen forma apuntada con un ángulo de 90°. El circuito impreso 810 tiene forma rectangular, lo cual simplifica su fabricación, pues su contorno puede realizarse por fresado, o por scoring. Los circuitos impresos de los modos de realización indicados anteriormente sólo pueden realizarse por fresado.

En la Fig. 26C se aprecia que las huellas de cobre 814 ocupan toda la superficie inferior del circuito impreso, salvo una pequeña zona de separación 815 entre ambas huellas 814 para romper la continuidad eléctrica. Esta zona es una franja perpendicular a la línea que une las puntas de las chapas 801. Se puede considerar que las chapas ferromagnéticas tienen dos partes:

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) una parte cubierta por el circuito impreso 810, y una zona descubierta. La zona que queda cubierta por el circuito impreso se hace coincidir con la huella de cobre 814. En este modo de realización, al estar una parte de la chapa en voladizo, aparecen mayores tensiones en la unión chapa-cobre y en la unión cobre-fibra de vidrio del circuito impreso. Por lo tanto, es necesario maximizar la superficie de cobre y la superficie de contacto chapa-cobre. Por este motivo la huella de cobre 814 es considerablemente más extensa que la huella de las chapas 702. En esta figura 26C también se aprecia con claridad los terminales 817 del componente electrónico SMD.

El modo de realización que recogen la Fig. 26A, la Fig. 26B y la Fig. 26C presenta el problema de las fuerzas horizontales desequilibradoras. Para resolver este problema los módulos 81 cuentan con unos topes 813, que pueden ser plásticos o metálicos, o incluso pueden ser un resalte formado por la propia chapa, es decir, un doblez formado en la propia chapa. Estos topes impiden que el módulo o los imanes pierdan la posición deseada. Los topes 813 están fijados a las chapas ferromagnéticas 801 en la cara con la que contactan con el imán. Los topes 813 son alargados y se disponen en dirección perpendicular a la línea que une las puntas de las chapas. Los topes 813 tienen una pared vertical a la chapa 801 , que se encuentra separada de la punta de la chapa una distancia que es el radio del imán 41, tal y como se aprecia en la Fig. 26D.

La Fig. 26D muestra una chapa 801 con su tope 813 haciendo contacto contra la pared del imán 41 y neutralizando la fuerza desequilibradora horizontal 44. Tal y como se aprecia en la Fig.

26D, la pared vertical externa del tope 813 se encuentra a una distancia R de la punta de la chapa 801, siendo R el radio del imán 41.

Aunque en el modo de realización que se acaba de comentar aparecen fuerzas desequilibradoras que hay que neutralizar, se dan también algunas ventajas importantes. Por ejemplo, en este modo de realización, como las chapas 801 muestran una parte descubierta, es muy fácil realizar mediciones de tensión con las puntas de un multímetro. También es fácil realizar derivaciones y conectar cables para hacer montajes temporales. Esto es posible hacerlo con los primeros modos de realización expuestos, pero siempre que en un imán no estén ocupados los cuatro sectores circulares. Si están ocupados todos los sectores circulares, realizar una medida o una derivación no es inmediato. Para poder medir bien con la punta de un téster o de un multímetro, se puede optar por realizar los módulos según se ha señalado al comentar la Fig. 20D Y 20E: hacer que el centro de rotación 7023 no coincida con un extremo del lado a girar 7021 , o bien, matar las puntas de las chapas 702.

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) La Fig. 27 A, la Fig. 27B y la Fig. 27C muestran otro modo de realización con chapas 801 en voladizo. Los módulos 85 así realizados son muy similares a los módulos 81 que se acaban de presentar. La principal diferencia es que no montan componentes SMD sino componentes de patillas. Estas figuras muestran en concreto un componente 705 de dos patillas 7051. El circuito impreso 850 que hace de base tiene tantos agujeros metalizados (Plated Through Hole, PTH) 7053 como patillas 7051 tiene el componente 705. Para poder soldar las chapas al circuito impreso, las chapas presentan unos orificios 852 circulares ligeramente mayores que el diámetro del menisco de estaño 7052. Igualmente, los topes 813 que se colocan en el módulo de la realización anterior tienen ahora una pequeña hendidura 853, del mismo diámetro que los agujeros 852 de las chapas 801.

Las figuras comprendidas entre la Fig. 28A y la Fig. 29E muestran distintos modos de realizar puentes de conexión. Los puentes de conexión, tal y como ya se ha indicado, unen

eléctricamente dos nodos de la red de contactos. La forma más sencilla de realizar estos puentes es mediante una chapa ferromagnética. Por ejemplo, la Fig. 29A muestra un puente de chapa de forma cuadrada, para unir dos imanes adyacentes de una fila o de una columna de la red de contactos. El problema de estos puentes de chapa es que aparecen fuerzas horizontales desequilibradoras. Para contrarrestar estas fuerzas, la Fig. 29B y la Fig. 29C muestran la chapa de la Fig. 29A con topes 813 unidos a la chapa del puente 802. La Fig. 29C se diferencia de la Fig. 29B simplemente en que se han recortado las puntas del módulo que no son las puntas de contacto, y por lo tanto no tiene forma cuadrada.

La Fig. 29D y la Fig. 29E muestran puentes realizados del mismo modo, pero que unen puntos diferentes. Así por ejemplo, la Fig. 29D une dos puntos de la red de contactos de una fila o de una columna, pero que no se encuentran adyacentes, sino separados por un punto. La Fig. 29E muestra un puente que une dos puntos de la red de contactos que se encuentran en columnas adyacentes, pero en filas separadas por una fila. Estos puentes se han incluido sólo a modo de ejemplo, pero cualquier experto en la materia comprenderá fácilmente que son posibles muchas otras formas para unir puntos más alejados entre sí.

La Fig. 28A y la Fig. 28B muestran dos puentes realizados con circuito impreso. Estos puentes están realizados según la manera preferente de realizar los módulos, es decir, con chapas 702 optimizadas para que no aparezcan fuerzas horizontales desequilibradoras. Los puentes tienen

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) por base el circuito impreso de una sola cara 710. En la capa de cobre se forman las huellas 712 para soldar las chapas ferromagnéticas 702. Estas huellas se unen mediante la pista 714. Dado que en estos puentes no aparecen fuerzas desequilibradoras, no es preciso montar topes 813. El puente de la Fig. 28A une dos puntos de la misma fila o columna separados por un punto, y el puente de la Fig. 28B une dos puntos de columnas/filas adyacentes, pero separados por una fila/columna.

La Fig. 30A, 30B, 30C y 30D muestran otra manera muy ventajosa de realizar los módulos. Los módulos que recogen dichas figuras están formados con chapas 902 y 952 que sobresalen de los circuitos impresos base 921, 911, 951 y 931. Todas estas chapas 902 y 951 sobresalen de los imanes 41 cuando los módulos se encuentran en la posición deseada, es decir, con las puntas en el centro de las caras de los imanes. Por lo tanto, aparecen fuerzas desequilibradoras que hay que neutralizar. En estos módulos dichas fuerzas se neutralizan empleando el mismo circuito impreso. Es decir, no es preciso crear unos resaltes en las caras de las chapas que hacen contacto con los imanes 41 tal y como se hace en algunos de los modos de realización presentados anteriormente.

La Fig. 30A muestra un modo de realización con un circuito impreso de doble cara 921. El componente electrónico 701 es un componente de montaje superficial (SMD). La fijación del componente 701 sobre la cara no vista del componente 92 en la Fig. 30A es similar a la fijación del componente 701 en las figuras 26A, 26B y 26C. Igualmente la comunicación de los terminales del componente 701 con las chapas 902 mediante pistas de cobre y vías es similar al de las figuras 26A, 26B y 26C. La particularidad de este modo de realización es que el tope que neutraliza la fuerza horizontal en la posición representada en la Fig. 30A es la pared 903 del circuito impreso 921. Esta pared 903 actúa como un tope perpendicular a la chapa 902 por la cara que contacta con el imán 41. La pared 903 está situada en dirección perpendicular a la bisectriz de la punta de la chapa 902 y está situada a una distancia de la punta igual al radio del cilindro del imán, de tal modo que el contacto del imán con la pared 903 se produce justo cuando el módulo está en la posición deseada, en la posición representada en la figura 30A, de manera análoga a como sucede en la Fig. 26D. El símbolo del componente electrónico 701 y su valor se imprimen sobre un elemento aislante plano 901 que se fija sobre la superficie de las chapas 902. Es importante apreciar que a diferencia del modo de realización recogido en las figuras 26A, 26B y 26C, ahora el componente electrónico 701 queda por debajo del circuito impreso cuando el módulo está en posición, y por lo tanto no se ve. Por tal motivo, y dado que este módulo 92

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) cuando está en posición muestra principalmente chapa, no es posible serigrafiar el símbolo del componente y su valor sobre el circuito impreso. Por tal motivo hay que recurrir a un elemento adicional 901. La Fig. 30B muestra otro modo de realización similar al de la Fig. 30A, pero empleando un circuito impreso 91 1 de una sola cara. El módulo 91 así formado tiene tanto las chapas ferromagnéticas 902 como el componente electrónico de montaje superficial 701 soldadas a la única cara con pistas de cobre del circuito impreso 91 1. Tanto el componente 701 como las chapas 902 están unidos a las huellas de cobre 912 formadas en el circuito impreso. Este módulo 91 también tiene que recurrir a un elemento adicional 901 para mostrar el símbolo y el valor del componente electrónico 701. El módulo 91 también neutraliza la fuerza horizontal

desequilibradora mediante la pared 903 del circuito impreso del mismo modo que en la Fig. 30A.

La Fig. 30C muestra otro modo de realización similar a los dos anteriores. La particularidad del módulo 95 es que el componente 705 no es SMD sino de patillas 7051. Las chapas 952 del módulo 95 están agujereadas al igual que las chapas del módulo 85 de las figuras 27A-C. El módulo 95 tiene por base un circuito impreso 951 de una sola cara. Las chapas 952 están unidas a las huellas de cobre (no mostradas) que se forman sobre el circuito impreso 951. El módulo 95 también neutraliza la fuerza horizontal desequilibradora mediante la pared 903 del circuito impreso del mismo modo que en la Fig. 30A.

La Fig. 30D muestra un módulo 93 con una particularidad que no presenta ningún otro modo de realización de los expuestos hasta este momento. El módulo 93 se basa en un circuito impreso 931 de una sola cara. Sobre esta única cara se fijan las chapas 902 de forma similar a como se hace en los módulos 91 y 92. Lo particular del módulo 93 es que el componente electrónico 701 no se suelda al circuito impreso, sino que se suelda a las chapas ferromagnéticas 902, cada terminal a una chapa distinta. Para ello la separación entre las chapas 902 debe ser lo

suficientemente pequeña para que el componente 701 pueda tocar ambos lados de la

discontinuidad. Para que la soldadura se pueda efectuar con facilidad, las chapas ferromagnéticas deben estar recubiertas de un material soldable, como por ejemplo, estaño. Aunque no se ha dibujado, tanto el módulo 93 como el módulo 95 tienen que recurrir a un elemento plano 901 para indicar el símbolo y el valor del componente electrónico.

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) La Fig. 31 A y la Fig. 31B muestran la forma en la que se entregan los módulos en el juego. Los módulos se agrupan en circuitos impresos de conjunto 1000 según el tipo de circuito impreso en el que se basan los módulos. Así por ejemplo, todos los módulos que se basan en circuitos impresos de una sola cara se fabrican a partir de un circuito impreso de conjunto de una sola cara. En vez de entregar con el juego cada módulo suelto, se entregan circuitos impresos de conjunto 1000. Es tarea del comprador separar los módulos del circuito impreso de conjunto. En la Fig. 31A y la Fig. 3 IB se ha representado un circuito impreso de conjunto 1000 que contiene varios módulos 71 de la realización preferente. Cada módulo 71 está unido al circuito impreso de conjunto por dos nervios 1003. El comprador debe cortar estos nervios con las manos o con una herramienta manual. Los nervios 1003 son el resultado de no terminar de fresar el contorno de los módulos 71 con las máquinas de fabricación automáticas. El camino que estas fresas crean en el circuito impreso de conjunto 1000 está marcado con la referencia 1004.

La Fig. 31A y la Fig. 3 IB son una muestra muy concreta de circuito impreso de conjunto y no se debe entender en sentido estricto. Se han dibujado exclusivamente módulos rectos (como las resistencias 1006, o los diodos 1005) es decir, que unen puntos de una sola fila o columna. Por otro lado, sólo se han representado los componentes más sencillos, como las resistencias y los diodos; no se han dibujado transistores, ni puentes, ni componentes de patillas, etc. Todos estos componentes también tendrían cabida. Lo que sí se han dibujado son módulos vacíos 1002, es decir, módulos que no tienen ningún componente soldado. Estos módulos son muy útiles, pues permiten al comprador soldar los componentes que él considere oportunos y que no se suministran con el juego. Los módulos vacíos 1002 representados son para montar componentes SMD a las huellas 713, pero también es posible obtener módulos vacíos para componentes de patillas o incluso módulos que montan un componente de patillas y otro SMD. En la Fig. 3 IB se ve el reverso de los módulos 71 con las leyendas serigrafiadas. Los módulos vacíos 1002 no tienen ningún símbolo ni valor, pues es el comprador el que debe escribir o pegar un letrero con esta información.

Otro problema que puede aparecer con alguno de los módulos presentados es el siguiente.

Cuando un módulo monta un componente electrónico con más de tres terminales, puede suceder que alguna de las chapas no haga contacto con su imán correspondiente debido a que las caras de los imanes no estén en el mismo plano, o que las chapas no estén en un mismo plano. Para resolver este problema es necesario recurrir a los modos de realización que tienen chapas en voladizo (801 , 902, 951). Los modos de realización que no tienen chapas en voladizo

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) difícilmente resolverán este problema, pues el circuito impreso es un elemento poco flexible. Para poder absorber estas posibles irregularidades es necesario contar con chapas que puedan flexar ligeramente en la dirección perpendicular al plano de las chapas. Esta flexión se produce por la atracción magnética que ejercen los imanes. Para favorecer todavía más dicha flexión es necesario crear un debilitamiento en las chapas en voladizo.

Las figuras 32A, 32B y 32C muestran tres maneras de realizar dichos debilitamientos. En la Fig. 32A, el debilitamiento 818 es una ranura alargada que discurre en la dirección perpendicular a la bisectriz de la punta de la chapa (801, 902, 951). En la Fig. 32B el debilitamiento 819 es un entalle que deja la punta de la chapa unida al resto de la chapa sólo por una zona central. La Fig. 32C es una hilera de perforaciones 820 realizada en la dirección perpendicular a la bisectriz de la punta de la chapa.

HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26)