ES2390287A1 - Juego de módulos para construir circuitos electrónicos didácticos - Google Patents

Abstract

Juego de módulos para construir circuitos electrónicos didácticos que se basa en un panel ferromagnético (10) que tiene dibujado en su superficie una matriz (11) representando una red de puntos de contacto. Sobre el panel (10) se puede situar el esquema (21) del circuito a montar y por encima se coloca una hoja de plástico transparente (30) sobre la que se colocan unos imanes (40, 41) que se sujetan por la atracción del panel (10) y a la vez sujetan la hoja plástica (30). Para fijar en posición horizontal los imanes (41) se sitúa una hoja de plástico transparente agujereada (50). Sobre los imanes (41) se colocan unos módulos (71, 72, 73, 75, 81, 85, 91, 92, 93, 95) basados en un circuito impreso que lleva soldadas chapas ferromagnéticas. Al coincidir sobre un imán (41) dos o más módulos, se establece una conexión eléctrica gracias a que la superficie del imán es conductora. Las chapas están diseñadas para que los módulos mantengan una posición de equilibrio determinada cuando apoyan sobre un imán (41).

Description

Juego de modulos para construir circuitos electronicos didacticos.

1.- Campo de la tecnica

El juego que se presenta se encuadra dentro de los juegos didacticos que montan fisica y realmente circuitos electronicos a partir de elementos electronicos modulares intercambiables. Estos modulos se unen entre si sobre un panel base que sirve de soporte al conjunto. Los mencionados sistemas se diferencian claramente de otros sistemas didacticos que emplean un ordenador para simular circuitos.

2.- Estado de la tecnica conocido

Son conocidos en el estado de la tecnica numerosos sistemas para aprender electronica montando circuitos; a continuacion se recoge una clasificacion de los mas importantes siguiendo el excelente analisis topologico que realiza D. Reinhard Niehoff en su pagina web (http:/lweb.archive.org/web/20071017020557/erinacom.de/elektronik/system/schaltung/schaltung.html). Posteriormente se analizaran los documentos encontrados mas proximos del estado de la tecnica.

2.1.- Clasificaci6n de los sistemas conocidos

2.1.1.- Sistemas en los que las uniones entre elementos se realizan por cableado (Verdrahtungssysteme en Aleman).

En estos sistemas el panel base realiza solamente una funcion de soporte de las piezas modulares; el panel no tiene ninguna funcion electrica. Dentro de estos podemos distinguir: 2.1.1.1.- Sistemas abiertos (Offenes Verdrahtungssystem): en ellos, los elementos modulares que se van a utilizar se eligen de un "almacen" y se fijan al panel. Los elementos seleccionados se unen posteriormente mediante cables unifilares, multifilares, alambres, etc. En muchos de estos sistemas los componentes electronicos van fijados sobre pequenas pletinas no conductoras; esto protege a los componentes y hace que sean mas faciles de manejar. Sobre estas pletinas se pueden fijar medios para realizar los contactos electricos entre las patillas de los componentes electronicos y los cables de union con otros componentes. Normalmente, para realizar los contactos electricos se emplean piezas que permiten conectar mas de un cable con la patilla. Son tipicos los sistemas que emplean clemas o elementos enchufables de multiples 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 electricas. Una ventaja de este sistema es que se pueden disponer los elementos muy cerca o muy lejos unos de otros facilmente. Esto puede ser interesante, por ejemplo, para minimizar emisiones electromagneticas, 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 clemas de tornillos, posteriormente con clemas de hojas metalicas 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 metodo 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 Verdrahtungssystem): en estos sistemas todos los componentes electronicos estan fijados de manera inamovible en un panel. Junto a cada componente tambien estan fijados los medios para unir el componente a los cables de interconexion. Estos medios de conexion estan vinculados de manera permanente con las patillas de los componentes electronicos. 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 dificil reconocer el esquema electrico y entender su funcionamiento. A menudo se forma una autentica marana de cables, donde ademas es muy facil cometer errores. Otro inconveniente es que muchas de las conexiones se tienen que realizar con largos cables debido a que los componentes estan 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 fabrica. 2.1.2.- Sistemas de red de contactos (Knotenraster): 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 solo desempena una funcion de soporte, sino tambien una funcion electrica. La red de contactos del panel puede tomar distintas formas y los contactos pueden realizarse por distintos metodos (clemas, muelles, presillas, tornillos, etc.). Los sistemas de conexion en red son sin duda los mas elegantes sobre todo porque los montajes son muy visuales y se parecen al esquema. Otra ventaja es que es muy facil sustituir un elemento por otro de la misma familia pero de distinto valor. Existen distintos tipos de redes de contactos, a continuacion se citan las mas importantes:

2.1.2.1.- Red de puntos de contacto (Einfache Knotenraster): esta es la red mas 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 electronicos. De esta manera, cuando dos o mas 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 mas patillas. Los muelles, las clemas, etc., lo que hacen es apretar las patillas entre si. 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 direccion del plano del panel. Es decir, los medios deben realizar un contacto con independencia de la direccion de acceso de la patilla. Para este fin sirven, por ejemplo, los muelles colocados en posicion vertical con respecto al panel o las clemas (Klemmen en Aleman). En segundo lugar, los componentes electronicos deben ser adecuados; no sirven, entre otros, los componentes electronicos 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 mas representativos del sistema de puntos de contactos es el sistema Philips, que domino el sector aproximadamente entre los anos 1963 y 1983. Lo mas caracteristico 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 asi un contacto electrico. Aunque en el sistema Philips solo se montan los contactos en los puntos en los que es preciso, este detalle no cambia el principio de funcionamiento, de modo que este metodo 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 solo un contacto, y cada contacto toca solo una patilla, o ninguna. La conexion electrica entre patillas se logra porque los contactos estan unidos entre si dentro o sobre el panel. Normalmente los contactos estan 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 faciles de manejar. Sin embargo, es un sistema que requiere mucho espacio, sobre todo para los componentes que presentan mas de dos contactos. El sistema en cruz, debido al gran espacio que precisa, se emplea sobre todo en el ambito profesional, como escuelas y universidades, y mas concretamente, para realizar montajes delante de una clase, de manera demostrativa. Para los contactos se suelen utilizar los conocidos contactos de 4 mm tipo banana.

2.1.2.3.- Red de cuadrados (Quadratknotenraster): este sistema es similar al anterior. Tan solo 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 consecuencia: ahora cada contacto puede aceptar tanto modulos horizontales como verticales. Esto permite disponer las piezas de una manera mucho mas versatil y ocupar menos espacio. En contrapartida, los montajes pierden algo de la claridad que tenian en las redes en cruz. Un ejemplo muy conocido de este tipo es el sistema espanol Scatron. Los detalles pueden encontrarse en el documento de patente ES 445733 A1.

2.1.2.4.- Red de tiras de contactos (Streifenraster): aqui los contactos se disponen en lineas, bien horizontales, o bien verticales. El numero de contactos en cada tira puede variar de unos sistemas a otros, pero el numero mas habitual es cuatro o cinco. La disposicion en linea facilita la realizacion de los contactos, pues permite emplear carriles o tambien zocalos 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 Ingles): las redes de tiras recuerdan mucho a las placas de montaje experimentales que se encuentran en las tiendas de electronica. Estas placas suelen estar formadas por tiras de cinco contactos y no de cuatro. Estas tiras estan muy proximas unas de otra, la distancia tipica es 2.54 mm, 0.1 pulgadas, que es la separacion estandar de las patillas de los circuitos integrados. De este modo, los circuitos integrados se pueden enchufar directamente a la placa sin emplear ningun tipo de adaptador o zocalo. Es importante senalar que estas placas son mas 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 caracter bidimensional. Para lograr una red bidimensional con estas placas de montaje, es preciso disponer unas al lado de otras. Ademas, en estas placas siempre es preciso emplear muchos cables para conectar componentes que se encuentran alejados. Esta es una practica muy habitual, y casi se podria decir que aun cuando por geometria se encuadran dentro de los sistemas de red, en realidad serian un sistema de cableado. Al igual que en los sistemas de cableado, los montajes realizados sobre estas placas son muy dificiles 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 solo de dos contactos, por lo tanto, cada grupo permite exclusivamente la interconexion, la comunicacion, de dos patillas de componentes electronicos. Si se necesita realizar una ramificacion se deben conectar piezas especiales. El principal inconveniente de este sistema es el precio y el amplio espacio necesario para el montaje. Como ejemplo mas famoso de este tipo se puede citar el sistema Lectron. En este sistema los contactos no se realizan en el panel, sino que tienen lugar en los laterales de las piezas que alojan los componentes electronicos. Las piezas de alojamiento son cubicas, y los contactos se realizan en los laterales de los cubos que ademas de una cara metalica tienen imanes para que el contacto se forme con facilidad.

2.1.3.- Caracteristicas ideales

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

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

Hay sistemas en los que una vez montado el circuito, aunque este funcione, es dificil seguir visualmente el camino de la corriente y apreciar la topologia. Un reconocimiento rapido, sencillo e intuitivo es fundamental para captar lo que el circuito quiere ensenar. Ello es tambien es muy importante para reconocer errores y para comparar el montaje con el modelo de papel que figura en las instrucciones.

Que sea facil montar el circuito a partir de un plano esquematico de papel.

Este punto esta relacionado con el anterior. Cuando quien esta montando el circuito no entiende bien su funcionamiento, se tiene que basar en el modelo, en las instrucciones de montaje. Cuanto mas clara sea la representacion en papel del montaje a realizar, mas facil sera su ejecucion.

Que sea facil realizar montajes propios, es decir, sin un modelo, sin libro de instrucciones.

Los montajes propios deberian poder realizarse lo mas rapida y facilmente posible. Si para montar un circuito propio es necesario realizar una planificacion previa exhaustiva, es posible que tal dificultad bloquee los impulsos creadores y experimentadores del aprendiz. Esto es especialmente critico cuando hay que realizar correcciones o modificaciones de la topologia.

Que se puedan sustituir facilmente unos elementos por otros.

Cuando se esta aprendiendo electronica, o cuando se estan 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 mas recogidos queden los montajes, cuanta menos extension ocupen, mas complejos seran los circuitos que se puedan montar en un panel determinado. Por el mismo motivo, cuanto menos ocupen los montajes, menor sera el tamano que se necesite de panel, y por lo tanto, menos ocupara el sistema educativo, el juego o juguete de aprendizaje.

Que los componentes electronicos esten bien identificados.

Es importante que se puedan leer con facilidad las leyendas o marcas de los distintos modulos o piezas. Esto es importante para elegir las piezas correctas, y tambien para entender bien el circuito una vez montado.

2.1.4.- Encuadramiento del sistema propuesto

Teniendo en cuenta la clasificacion anterior, el sistema que se propone seria en cuanto a topologia 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 ferromagnetico en ciertos puntos de la cuadricula de la red. Cuando sobre esta superficie coinciden los terminales ferromagneticos de los modulos, se produce un contacto electrico. En cada punto de contacto pueden coincidir cuatro terminales distintos, cada uno de un modulo. Los terminales que confluyen en un punto estan separados noventa grados. Al igual que sucede en el sistema Philips ya mencionado, la red de puntos en este caso tampoco cuenta con un iman en cada punto de manera permanente, sino que se disponen imanes alli donde es preciso realizar un contacto, segun el circuito de que se trate. Asi se reduce el numero de imanes que debe contener el sistema, abaratandose el producto.

La invencion podria considerarse tambien una red de cruces, pues aunque los contactos se realizan en la superficie de un iman, que se asemeja a un punto, en general no hay contacto terminal-terminal directo sino que lo mas habitual es que el contacto sea terminal-iman-terminal.

2.2.- Documentos mas pr6ximos

Hasta este punto se ha realizado una descripcion general del estado de la tecnica conocido. A continuacion se comentan dos documentos que se consideran especialmente proximos a la invencion propuesta.

Son conocidos en el estado de la tecnica sistemas que fijan los componentes a una base metalica ferromagnetica empleando imanes. Los dos documentos que se consideran mas proximos a la presente invencion son el documento frances FR 2412128 A1 de la compania Telemecanique Electrique, publicado el 13 de Julio de 1979, y el documento WO 98/25253 A1 de L. Black et al., publicado el 11 de Junio de 1998.

2.2.1.- El documento FR 2412128 A1 muestra un sistema para ensenar Electrotecnia montando circuitos electricos simples. El sistema esta disenado para emplear grandes instrumentos, como amperimetros y voltimetros de aguja, lamparas, interruptores, etc. Los componentes se sujetan sobre un panel ferromagnetico que se dispone en posicion 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 pequena capa de cobre en la cara que no contacta con el panel, es decir, en la cara que tocan los componentes electricos. Los componentes se sujetan a los imanes por unas chapas ferromagneticas, que realizan una funcion de sujecion mecanica y tambien de conexion electrica. Cuando en la capa de cobre de un iman coinciden dos o mas chapas conductoras de dos o mas componentes, se produce una union electrica. Tambien existen chapas que unen electricamente imanes, y que no forman parte de ningun componente. Es decir, estas chapas realizan la funcion de un puente electrico.

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

Para evitar cortocircuitos entre las distintas chapas electricas de un mismo componente, se preve tambien la posibilidad de disponer un aislante electrico recubriendo la zona en la que las chapas estan mas proximas.

2.2.2.- El documento WO 98/25253 A1 muestra un sistema para realizar circuitos electricos y electronicos con fines ludicos y educativos. El sistema es muy similar al del documento frances anteriormente expuesto: cuenta con un panel base ferromagnetico, sobre el que se fijan unas tiras magneticas 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 estanado. Al igual que en el documento frances, las tiras magneticas se pueden unir mediante chapas conductoras o mediante componentes. Es decir, los imanes realizan una funcion mecanica, pues sujetan los componentes y las chapas, y tambien realizan una funcion electrica, pues unen electricamente los elementos que en ellos confluyen. Los componentes electricos

o electronicos estan 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 atraidos por estos.

En un modo de realizacion, las patillas de los componentes atraviesan la base aislante por unos orificios que en la cara opuesta estan rodeados por una pista de cobre, como es habitual en los circuitos impresos. Estas pistas de cobre conectan cada patilla con la pista de contacto de un remache. El conjunto es soldado por ola de estano. Los remaches son fijados despues de la soldadura para formar una union electrica 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.- Explicaci6n de la invenci6n y del problema tecnico planteado

Tal y como se ha indicado en el apartado anterior, son conocidos distintos sistemas para aprender electronica que existen o que han existido. Estos metodos didacticos, que tambien podrian considerarse juguetes, son mas conocidos en unos paises que en otros. Asi por ejemplo, Alemania es uno de los paises que mas oferta ha tenido y tiene. Por el contrario, en Espana actualmente no existe ningun sistema que este ampliamente divulgado y que sea famoso. El sistema que mas divulgacion ha tenido es seguramente el sistema Scatron, que fue muy conocido por los ninos y jovenes durante los anos 80.

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

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

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

La informatica, los juegos de ordenador, las videoconsolas, los simuladores, el chat, la programacion o la simple navegacion por las paginas de Internet llenan hoy casi el cien por cien del tiempo de ocio y de estudio de los jovenes.

El coste de los sistemas.

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

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 formacion. Se considera que merece la pena el esfuerzo, pues por muy bien que simule un ordenador, siempre es mucho mas proximo, bonito y educativo montar circuitos reales. La experiencia de construir una radio, o de montar un circuito con celulas fotoelectricas, por ejemplo, es algo que nunca olvida el joven que tiene una vocacion tecnica.

El espacio que ocupan los sistemas.

Todos los sistemas conocidos, salvo las incomodas placas de montaje experimentales (breadboards en Ingles), son muy voluminosos. Esto hace que despues de haber adquirido el sistema, o de haber recibido el juguete como regalo, a los pocos dias 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 pequenos y los jovenes no disponen de mucho sitio en su cuarto para experimentar. La presente invencion pretende que el sistema ocupe unas tres veces lo que ocupa una calculadora cientifica, o lo que ocupa un libro mediano. Asi, el sistema podra pasar a ser un companero de estudio, al igual que la calculadora o el libro. Esto tambien permitira 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 tecnologia o de electronica. Ademas, 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, solo se puede alojar y comercializar en cajas baratas, normalmente de carton, que con el uso pronto se deterioran.

3.2.- Problemas que presentan los dos documentos mas pr6ximos indicados

Hasta este punto se han indicado los problemas que presentan actualmente todos los sistemas para ensenar electronica. A continuacion se ponen de relieve los problemas que presentan los sistemas mas proximos a la invencion 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 estan relacionados y vinculados para minimizar las dimensiones del conjunto ni para optimizar el gasto de materiales, la facilidad de uso y la economia del producto.

3.2.2.- Es dificil colocar con precisi6n los imanes sobre el panel ferromagnetico. Si los imanes se desplazan sobre el panel, el elevado rozamiento hace que sea preciso realizar gran fuerza para mover los imanes. Cuanta mas fuerza se realiza, menos precision en la colocacion se obtiene y mas correcciones de deben hacer. Por otro lado, dado que normalmente el contacto iman-panel tiene un alto coeficiente de rozamiento, tiene lugar un fuerte desgaste del panel o de su pintura. Tambien se danan 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. Ademas, el mismo papel se deterioraria con el rozamiento. El problema del rozamiento y la precision en la colocacion es tanto mas acusado cuanto mayor es la fuerza del iman. Sin embargo, interesa tener imanes potentes, pues ello asegura una buena fijacion al panel y una buena fijacion de los componentes a los imanes. Si el metodo que se emplea para situar los imanes es mediante separacion del panel y posterior colocacion en el panel, los problemas son otros. Por un lado, para poder sujetar los imanes con los dedos, es preciso que estos sean de unas dimensiones minimas, lo cual aumenta el coste de los imanes, aumenta el tamano del panel, de los componentes, etc. Por otro lado, levantar y colocar imanes entrana ciertos riesgos. Sucede a menudo que al ir a colocar un iman sobre una superficie ferromagnetica, el iman se escapa de los dedos, se acelera bruscamente y choca con fuerza contra la superficie. Dado que los imanes son fragiles por naturaleza, a menudo se producen roturas de los mismos. Tambien 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 estos entre dos imanes o entre un iman y un objeto ferromagnetico. Otro problema que presentan los imanes grandes y potentes es que durante el transporte o durante la operacion pueden interferir facilmente con objetos sensibles al magnetismo, como tarjetas de credito, discos de datos, etc. Por todo lo mencionado, es conveniente emplear imanes lo mas pequenos posible y que tengan la fuerza estrictamente necesaria, no mas.

3.2.3.- Aparici6n de fuerzas horizontales desequilibradoras. En los modos de realizacion 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 iman, el iman atrae la chapa no solo en direccion perpendicular al panel, sino tambien en una direccion paralela al plano del panel. La posicion final de equilibrio normalmente deja al otro terminal del componente fuera del alcance del otro iman. Dicho de otra manera, las chapas, al ser atraidas por el iman, buscan una posicion de equilibrio estable que no es la posicion que ocupan cuando todas las chapas de un componente estan situadas sobre su iman correspondiente. Esto ocasiona una cierta dificultad a la hora de situar los componentes. A su vez, los componentes ejercen una atraccion sobre los imanes en una direccion paralela al plano del panel. Esta atraccion, si el rozamiento entre los imanes y el panel no es grande, puede causar 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 iman la chapa de un terminal, esta encuentre una posicion de equilibrio estable que coincida con la posicion que adopta cuando todos los terminales de ese componente estan unidos a su iman correspondiente.

3.2.4.- Fijaci6n de componentes sometidos a esfuerzo en un circuito impreso. El documento W098/25253 fija los remaches ferromagneticos al circuito impreso. Esto tiene el inconveniente de que si los imanes son potentes, al retirar el modulo de los imanes, el circuito impreso puede sufrir una deformacion importante, e incluso fracturarse. Tambien puede sufrir la capa de cobre del circuito impreso, que podria separarse de la base de fibra de vidrio, fenomeno conocido por el termino ingles de peeling. Tambien podria desoldarse el remache de la capa de cobre. La solicitacion mecanica a la que esta sometido el circuito impreso es tanto mayor cuanto mas potentes son los imanes y tambien cuanto mayores son las dimensiones de los modulos.

3.2.5.- Ninguno de los documentos puede fabricarse automaticamente. Los componentes de estos documentos no son componentes SMD (Surface Mounted Device), y por lo tanto no se pueden fabricar con maquinas "pick and place". El documento WO 98/25253, aunque mas 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 automaticamente. Segun la descripcion, estos remaches se colocan despues de soldar por ola la placa.

3.3.- Explicaci6n de la invenci6n

El sistema presente pretende dar solucion a los problemas expuestos de manera general al comienzo de este apartado y a los problemas especificos de los dos documentos mas proximos del estado de la tecnica. Ademas, este sistema incorpora mejoras que no estan inspiradas en ninguno de los problemas anteriores.

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

3.3.1.- Soluci6n al problema de las fuerzas horizontales desequilibradoras: en un modo de realizacion propuesto, las chapas que van soldadas al circuito impreso tienen una forma tal que cuando el modulo se encuentra en la posicion deseada sobre un iman, hay una parte de la chapa que sobresale del iman. Esta parte que sobresale tiene un area y una forma determinadas por las leyes de la Magnetostatica para que en dicha posicion la componente de la fuerza de atraccion iman-chapa paralela a la superficie de la chapa se anule. Si estando la chapa en la posicion deseada sobresale un area demasiado grande, la fuerza de atraccion llevara la chapa hacia el iman y si por el contrario sobresale poco o nada de chapa del iman, la fuerza de atraccion iman-chapa llevara a la chapa hacia fuera del iman.

En otros modos de realizacion estando el modulo en la posicion deseada si que existe una fuerza horizontal, pero se neutraliza por un resalte que esta unido a la chapa.

3.3.2.- Optimizaci6n del tamaro de los imanes: el tamano optimo de los imanes esta vinculado a la forma de la red de contactos, es decir, a la separacion horizontal y vertical que existe entre los nodos de la red. Esta distancia recibe el nombre de "parametro de la matriz" o "parametro de red" dentro del presente documento. Una limitacion del tamano de los imanes es que su anchura no puede ser igual o superior al parametro de la matriz, para evitar que dos imanes adyacentes hagan contacto entre si. Por el mismo motivo, los modulos lineales, los que solo unen nodos de una fila o de una columna, tienen una anchura igual o inferior al parametro de la matriz. El ancho de los terminales siempre debe ser inferior al parametro de la matriz, para que dos terminales adyacentes no hagan contacto entre si. Tambien 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 realizacion preferente la forma es apuntada, de noventa grados, y el vertice se encuentra en el plano de simetria del terminal. La forma y el tamano de los imanes se fijan para que al coincidir sobre un iman cuatro terminales de manera simetrica y con las puntas situadas en el centro del iman, estos cubran el 100% de la superficie superior horizontal del iman, asi no se desperdicia material magnetico. Aunque en las figuras que siguen se han dibujado siempre imanes cilindricos, tambien es posible emplear imanes prismaticos de base poligonal regular. Si se emplean imanes poligonales con modulos que tienen los topes en las chapas, el numero de lados del poligono debe ser multiplo de cuatro, para que asi la pared del tope haga contacto en una cara y no solo en una linea.

3.3.3.- Soluci6n al problema de la colocaci6n 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. Asi los imanes deslizan facilmente, disminuyendose el desgaste del panel, de los imanes, y del papel que contiene el esquema electrico. Asi la colocacion de los imanes se realiza siempre por deslizamiento y de manera suave. Basta apoyar un dedo sobre los imanes y deslizados hasta la posicion deseada que esta marcada en el papel del esquema.

3.3.4.- Soluci6n al problema de la descolocaci6n de los imanes. Aunque una vez colocado un modulo sobre un iman no surjan fuerzas horizontales, o estas se neutralicen, siempre es facil que al colocar o retirar los modulos, los imanes pierdan su posicion. Esto es especialmente facil 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 caracteristicas que la anterior, pero agujereada. La hoja tiene un agujero con el contorno de un iman en cada uno de los puntos de la red de contactos. Esta hoja se coloca despues 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. Asi se evita que los imanes se descoloquen al situar y retirar componentes de los imanes. De esta manera, ademas 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 dificil separar dos imanes pequenos y potentes cuando se han juntado. Esta hoja permite colocar y retirar los modulos segun una direccion horizontal al plano del panel, segun el plano de la cara superior del iman.

3.3.5.- Soluci6n al problema de la fijaci6n de elementos ferromagneticos en el circuito impreso. La hoja de plastico agujereada que se ha comentado en el apartado anterior tambien resuelve el problema de la fijacion de componentes ferromagneticos en un circuito impreso. La hoja perforada permite retirar (y tambien colocar) los modulos de los imanes tirando en la direccion paralela al panel, en la direccion paralela a la cara superior plana del iman. Esto no es posible con los sistemas anteriores, pues si se colocan o retiran los modulos en direccion paralela al panel, los imanes se deslizan y se descolocan. La fuerza que hay que hacer para retirar los modulos de esta manera es mucho menor de la que hay que realizar para retirarlos tirando segun la direccion perpendicular a la cara superior del iman. Hay que indicar que soldar directamente chapas ferromagneticas al circuito impreso es algo que no se conocia en el estado de la tecnica. Los circuitos impresos estan disenados para cumplir una funcion electrica, pero no mecanica. Ademas, la capa de cobre de los circuitos no esta disenada 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:

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La soldadura de estaro que existe entre la capa de cobre del circuito impreso y el elemento ferromagnetico no se ve sometida a un esfuerzo tan grande. Ademas este esfuerzo esta aplicado en la direccion paralela a la superficie de la capa de cobre, y no en la direccion perpendicular.

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La uni6n que existe entre la fibra de vidrio del circuito impreso y la capa de cobre que va unida a esta fibra de vidrio va a soportar un menor esfuerzo. Ademas este esfuerzo esta aplicado en la direccion paralela a la superficie de la capa de cobre, y no en la direccion perpendicular. De esta manera se evita el problema de la separacion de la capa de cobre, efecto conocido como peeling.

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Dado que el esfuerzo es menor y segun una direcci6n mas favorable, se pueden disponer los elementos ferromagneticos simplemente soldados a la capa de cobre del circuito impreso. Es importante resaltar que en el documento WO 98/25253 los componentes ferromagneticos son remaches que atraviesan el circuito impreso. Sin

embargo, fijar los elementos ferromagneticos exclusivamente a la capa de cobre para poder fabricar los modulos con una maquina "pick and place" seria una opcion arriesgada si no se dispusiera la hoja perforada. La razon es que retirar los componentes tirando de ellos en direccion perpendicular a los imanes somete a las uniones del circuito impreso a altas solicitaciones.

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Dado que el esfuerzo es menor y segun una direcci6n mas favorable, se pueden disponer los elementos ferromagneticos sobresaliendo del circuito impreso. Esta solucion seria impensable si los modulos se retiraran tirando segun la direccion perpendicular, pues el elemento ferromagnetico, al tener un brazo de palanca, someteria a la union de estano y a la union que existe entre la fibra de vidrio del circuito impreso y la capa de cobre a unas tensiones muy elevadas, que danarian el modulo.

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Se pueden emplear circuitos impresos de menor espesor, que son mas economicos y que se mecanizan mas rapidamente. Gracias a este efecto, y a que tanto los componentes electronicos como los elementos ferromagneticos son mas pequenos que en los documentos anteriores, es posible emplear circuitos impresos de 0.8 milimetros y no de 1.6 milimetros, que es el espesor mas habitual.

4.- Breve descripci6n de las figuras

La Fig. 1 muestra el primer paso para montar un circuito: la insercion del esquema del circuito.

La Fig. 2 muestra el segundo paso: la colocacion de los imanes en los nodos.

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

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

La Fig. 5 muestra el conjunto del panel explosionado.

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 iman y la chapa cuando el componente se encuentra en la posicion correcta.

La Fig. 7 muestra como una chapa que no esta bien disenada busca una posicion de equilibrio que no es la posicion deseada, que no es la posicion correcta.

La Fig. 8 muestra un componente bien disenado colocado sobre un iman en la posicion 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 posicion de reposo deseada incluso cuando se retira la sujecion.

Las figuras 10 a 19 muestran distintos casos para ilustrar la aparicion de fuerzas desequilibradoras.

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

Las figuras 21A-D y 22A-B muestran el modo de realizacion preferente de los modulos electronicos.

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

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

Las figuras 27 A-C muestran un modo de realizacion 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 electricos.

Las figuras 30A-D muestran variantes de un modo de realizacion 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 modulos electronicos sujetos por nervios.

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

5.- Exposici6n detallada de al menos un modo de realizaci6n

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 posicion horizontal. El panel 10 es una chapa de material ferromagnetico. En una realizacion preferente, este panel 10 ferromagnetico esta pintado por ambas caras, y la cara superior ademas muestra una matriz ortogonal 11 que en cada nodo de la matriz presenta el contorno de los imanes 40. En este caso la matriz 11 es una matriz de circulos porque los imanes son cilindricos. Esta red de circulos representa la red de contactos posibles, pues como ya se ha comentado anteriormente, el presente conjunto es topologicamente una red de contactos. No obstante, esta red de circulos 11 dibujada sobre el panel 10 solo se usa si se quiere realizar un circuito sin guia, sin esquema. Cuando se quiera montar un circuito segun un esquema determinado, para seguir los ejemplos de una guia, 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 explicacion del funcionamiento del circuito, por donde 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 KG, la marca 27 un condensador electrolitico de 470 microfaradios, y las marcas 26 muestran pulsadores.

La Fig. 1 tambien muestra como por encima de la hoja de papel 20 se coloca una hoja de material plastico transparente 30, por ejemplo de acetato transparente, que se sujeta al panel ferromagnetico 10 por la presion 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 plastico transparente, apretando a esta contra el panel, pero todos proximos en un borde de la hoja 30, y del panel 10. Asi, la hoja de plastico transparente 30 queda fijada al panel 10 por la presion 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 plastico transparente 30.

La hoja de papel 20 es ligeramente mas 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.

Los imanes 40 son imanes que tienen de manera preferente forma cilindrica, aunque podrian tambien adoptar otras formas, como por ejemplo, forma prismatica recta de base cuadrada, o de cualquier otro poligono regular con numero de lados multiplo de cuatro. Los imanes 40 tienen preferentemente una polarizacion 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 estan proximos sentiran una repulsion. Asi se evita tener que separarlos, lo cual no siempre es facil.

La Fig. 2 muestra la hoja de papel 20 situada en posicion sobre el panel 10. Sobre la hoja 20 esta situada la hoja transparente 30. Como la hoja 20 es mas estrecha que el panel10 y que la hoja 30, puede verse una franja 12 de la red de contactos del panel 11. En esta zona, sobre el plastico 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 proporcion aproximada que permite lograr el objetivo de conseguir un juego de reducidas dimensiones, similar al tamano de un libro, o el triple de una calculadora cientifica. El solicitante ha encontrado que la separacion optima entre los nodos de la red de contactos es 7.62 mm. Se ha buscado siempre que esta distancia sea un multiplo de 2.54 mm (0.1 pulgada), pues 2.54 mm es la separacion tipica que presentan los pines de muchos componentes electronicos.

Con la separacion mencionada 7.62 mm, que es el triple de 2.54 mm, se obtiene un panel que para el tamano aproximado de un libro mediano tiene suficientes nodos como para montar circuitos de complejidad avanzada. Ademas, con 7.62 mm se da un fenomeno muy ventajoso, y es que dos imanes cilindricos iguales, de neodimio calidad N52, niquelados, de 5 mm de diametro y 2 mm de altura, apoyados sobre una hoja de plastico transparente, atraidos por un panel ferromagnetico al otro lado de la hoja, con el mismo polo hacia el panel, experimentan una fuerza de repulsion que no es lo suficientemente grande como para aumentar tal distancia. Si los imanes se situan con polos distintos hacia el panel la fuerza de atraccion tampoco vence la fuerza de rozamiento. Si los imanes se colocan a menos de 7.62 mm la fuerza de repulsion separa los imanes. Por lo tanto la medida de 7.62 mm no es arbitraria sino que es la menor que cumple con los requisitos mencionados:

que origine una red que limitada a un tamano de aproximadamente 210 x 210 mm tenga mas de 20 filas y 20 columnas

que permita emplear imanes manejables (en este caso, como la separacion es 7.62 mm los imanes, que deben

ser de un diametro menor, son de 5 mm, dimension muy habitual en el mercado y que permite manejar

perfectamente los imanes desplazandolos con un dedo)

que los imanes situados sobre la hoja de plastico transparente a dicha distancia no se separen ni se junten.

En la Fig. 2 hay representada una mano con un dedo 42 arrastrando un iman 40 sobre el plastico transparente 30 para colocarlo en la posicion 22 marcada en el esquema 21. Los imanes que se encuentran en posicion estan referenciados con el numero 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 danarian por el rozamiento de los imanes 40 al deslizarse sobre ella. La hoja 30 tambien 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 facilmente con un dedo y que se situen en las posiciones correctas con movimientos suaves. Por otro lado, la hoja transparente 30 es un buen aislante electrico y no absorbe humedad. En climas humedos la hoja de papel20 puede absorber humedad del ambiente, aumentando la conductividad electrica. Esto perjudicaria el funcionamiento del circuito electrico.

La Fig. 3 muestra todos los imanes 41 en sus posiciones. Una vez alcanzado este punto, se coloca sobre la hoja de plastico transparente 30 otra hoja de plastico transparente 50, pero que tiene una red de agujeros 51 del mismo diametro que los imanes 40 y 41. Al colocar la hoja agujereada 50 sobre la hoja de plastico 30, los imanes 41 que se encuentran en posicion atraviesan la hoja 50 por ciertos agujeros 51. La hoja agujereada 50 tambien es mas 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 funcion impedir que los imanes 41 pierdan su posicion sobre la hoja 30. Si no estuviera esta hoja 50, los imanes podrian perder su posicion deslizandose sobre la hoja 30 por varios motivos: esfuerzos ejercidos al retirar o colocar los modulos, atraccion ejercida por las chapas ferromagneticas de los modulos, etc. La hoja agujereada transparente 50 no se encuentra fijada por presion, sino que mantiene su posicion por los agujeros 51 y por los imanes 41. Es decir, si un iman 41 trata de descolocarse, la hoja 50 se lo impide porque como el resto de imanes 41 mantienen su posicion, la hoja 50 queda trabada en los agujeros 51 de los imanes 41 que mantienen la posicion. La hoja 50 se encuentra siempre libre en la direccion vertical, es decir, solo 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 esta los imanes 41 en posicion y los imanes no utilizados 40 en la zona de almacenamiento 12. La hoja de plastico transparente agujereada 50 tambien se encuentra en posicion, contactando con la otra hoja transparente 30, y atravesando a los imanes 41 por ciertos agujeros 51. La Fig. 4 tambien muestra algunos modulos colocados en posicion. Asi por ejemplo, los pulsadores 65 ya estan fijados a sus respectivos imanes 41, asi como la resistencia 62, y el transistor

61. Una mano 66 esta colocando en posicion el modulo de bombilla 63 en posicion. Los modulos dibujados en esta figura se corresponden con un modo de realizacion de los mismos, pero otros modos son posibles. Una vez colocado el modulo de bombilla 63 solo faltaria conectar las alimentaciones electricas, que no se han representado y el circuito estaria listo para funcionar. En concreto, el funcionamiento del circuito elegido seria el siguiente: cuando se pulsa el pulsador que esta 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 traves de la base del transistor 61. Al circular una pequena 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 rapidamente 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 modulos a otros a traves de los imanes. Los imanes 41 son preferentemente de neodimio con un recubrimiento de niquel 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 modulos de chapas de los conjuntos conocidos. En la Fig. 6 se ha ilustrado una chapa puente 47, es decir, un modulo que no tiene componente electronico, y que sirve para unir dos puntos de la red de contactos. Se ha elegido este elemento, para simplificar la explicacion. Sin embargo, el problema que se va a explicar tiene lugar con este elemento, y con muchos otros que no estan optimizados. En concreto este problema sucede siempre que la chapa ferromagnetica sobresalga en exceso del iman cuando el modulo se encuentra en la posicion deseada y siempre que no se haya dotado a la chapa de elementos de retencion para neutralizar la fuerza horizontal desequilibradora. La figura muestra un panel ferromagnetico 10 sobre el que se ha fijado un iman 41 en una posicion deseada. Tambien se colocaria sobre el panel 10 la hoja de papel 20 y la hoja de plastico transparente 30 (no representados para simplificar la figura). Una mano 45 sostiene a la chapa ferromagnetica 47 en una posicion deseada sobre el iman 41. Esta posicion deseada es aquella en la que la cara inferior de la chapa 4 7 hace contacto con la cara superior del iman 41 y ademas la punta 48 de la chapa 4 7 se encuentra en el centro de la cara circular superior del iman 41.

Como se puede apreciar en la Fig. 6, cuando la mano 45 sostiene la chapa 47 en la posicion deseada, aparecen dos fuerzas sobre la chapa 47: la fuerza horizontal44 y la fuerza vertical 49. La fuerza vertical 49 es deseable, y es la que asegura un contacto fisico y electrico entre la chapa 47 y la superficie conductora del iman 41. Sin embargo, las fuerzas horizontales 44 y 43 no son deseables. Esta fuerza aparece porque la parte que sobresale del iman 41 es excesiva y supera el area que anula las fuerzas horizontales 44 y 43. Es decir, la posicion deseada no es la posicion de equilibrio. De la misma manera, el iman 41 siente una fuerza 43 del mismo modulo y direccion que 44, pero de sentido contrario. Estas dos fuerzas 43 y 44 hacen que los imanes pierdan su posicion sobre la hoja 30 (si no se dispone de una hoja agujereada 50) o que los modulos pierdan su posicion deseada cuando estan apoyados en un solo iman. Es decir, cuando un modulo como la chapa 47 esta apoyado sobre dos imanes, uno en cada extremo, aparece una fuerza en cada punta, que se contrarrestan y anulan. Aunque cuando el modulo apoya en dos imanes las fuerzas se contrarrestan es muy conveniente anular las fuerzas que aparecen cuando el modulo se enfrenta a un solo iman, pues se evita que un modulo descoloque a los que ya estan en situacion, que se formen cortocircuitos, etc.

La Fig. 7 muestra la chapa 4 7 de la Fig. 6 reposando en su posicion de equilibrio, que no es la posicion deseada. Aqui se ha supuesto que el iman 41 mantiene su posicion inicial. En la posicion de equilibrio las fuerzas horizontales 43 y 44 han desaparecido, o son tan pequenas que no pueden superar el rozamiento entre la chapa y el iman. La unica fuerza que sigue existiendo es la fuerza vertical 49 que atrae a la chapa contra la superficie horizontal del iman

41. Esta es la fuerza deseable.

La Fig. 8 muestra un modo de realizacion de los modulos 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 modulo 71 en la posicion deseada sobre el iman 41. La posicion deseada, como ya se ha indicado antes, es aquella en la que la parte inferior del modulo 71 apoya sobre la cara superior del iman 41 y ademas, la punta 718 del modulo 71 se encuentra sobre el centro de la cara superior circular del iman 41. Como se puede apreciar en la figura 8, cuando el modulo 71 se encuentra en la posicion deseada, no aparece ninguna fuerza paralela al plano del panel 10. La unica fuerza que ejerce el iman 41 sobre el modulo 71 es la fuerza de atraccion perpendicular al plano del panel 10, perpendicular a la cara superior del iman, perpendicular al modulo 71. Esta es la fuerza 49, que es una fuerza deseable.

La Fig. 9 ilustra como el modulo 71 mantiene su posicion deseada aunque la mano 45 se retire. La razon por la que no aparecen fuerzas horizontales en la posicion deseada es porque en este modo de realizacion el panel cuenta con una chapa 702 optimizada. La chapa ferromagnetica 702, cuando el modulo se encuentra en la posicion deseada sobre el iman, sobresale una cantidad y de una forma determinadas tales que no aparece fuerza horizontal alguna. Este detalle se explicara mejor posteriormente.

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

La Fig. 11 muestra como aparecen tambien fuerzas horizontales en otro modo de realizacion de los modulos propuestos. En este modo de realizacion, el modulo 81 esta formado con una base de circuito impreso 810 en el que por la cara inferior se han soldado dos terminales de chapa ferromagnetica 801. Estas chapas estan apuntadas, al igual que la chapa 702, pero sobresalen del iman en exceso cuando el modulo esta en la posicion deseada. Para simplificar, el modulo 81 se ha representado aqui sin componente electronico, solo se han representado sus chapas.

En la Fig. 12 se ha representado una parte de la Fig. 11, pero de manera mas esquematica. Se ha representado solo la chapa 801 y el iman 41. Asi se puede considerar que la chapa 801 esta dividida en dos zonas: la zona A, y la zona B. La zona A es la zona que contacta con el iman cuando el modulo se encuentra en la posicion deseada, y la zona B es la zona que sobresale, la zona que vuela del iman. Esta zona B, dado que es demasiado grande, al sentir la atraccion en direccion horizontal hacia el iman es la que crea la fuerza horizontal desequilibradora 44. La fuerza 43 es de igual modulo y direccion que la fuerza 44, pero de sentido contrario, y es la fuerza que la chapa 801 ejerce sobre el iman en la direccion horizontal.

La Fig. 13A muestra de manera simplificada un modulo 71 segun la realizacion preferente montado sobre un iman

41. El conjunto esta visto en planta y representa lo mismo que la Fig. 9. Se puede ver con claridad como la chapa 702 sobresale del iman 41 la cantidad justa que hace que en la posicion deseada la fuerza horizontal se anule. La cantidad exacta de chapa que debe sobresalir del iman es funcion del espesor y material de la chapa, del material del iman, del rozamiento de su superficie, etc. La forma de la chapa que logra que en la posicion deseada no exista fuerza desequilibradora no es unica. Es decir, existen multiples 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 informaticos que permiten saber cual es la fuerza de atraccion entre dos o mas elementos. Uno de los mas conocidos es el programa Maxwell ®, de la empresa Ansys ®.Un experto en la materia sabria sin ninguna duda determinar formas y tamanos de la chapa para que en la posicion deseada no existiera fuerza horizontal desequilibradora. El radio de este sector circular, como se ha indicado, depende de los parametros antes mencionados, pero en las pruebas realizadas se ha comprobado que el tamano de este sector con respecto al iman es aproximadamente el que muestra la figura 13A.

Las Figs. 13B y 13C muestran otros modos de realizacion en los que la parte de la chapa 702 que sobresale del iman 41 tiene una forma distinta a la de la Fig. 13A. 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 posicion deseada la fuerza horizontal se anula.

Las figuras 14A, 14B y 14C son una representacion de la Fig. 9, pero todavia mas simplificada. Aqui se muestra solo la chapa 702 y el iman 41. Con esta simplificacion es totalmente claro que la chapa 702 sobresale solo lo justo del iman 41 para que en la posicion deseada la fuerza horizontal desequilibradora se anule. Si una chapa de un modulo se encuentra en la posicion deseada, es decir, con la punta en el centro del iman, pero sobresale del iman mas de lo justo, mas de lo que representan a modo de ejemplo las figuras mencionadas, aparecera una fuerza que llevara a la chapa y al modulo hacia el iman. Si por el contrario, la chapa no sobresale del iman, o sobresale menos de la cantidad que anula la fuerza horizontal, aparecera una fuerza que llevara a la chapa y al modulo a separarse del iman.

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 esquematica un conjunto no optimizado, en concreto el conjunto del documento FR 2412128 A1, que ya se ha comentado anteriormente. La figura muestra un iman 41 en el que coinciden cuatro chapas ferromagneticas de cuatro componentes. Estas chapas, ademas de experimentar fuerza desequilibradora 44 (se ha dibujado solo un vector 44 por simplificar el dibujo), como ya se ha puesto de manifiesto en la Fig. 10, no estan dimensionadas de forma optima con respecto al iman 41. Tal y como ya se ha indicado al analizar el estado de la tecnica conocido, estos conjuntos tienen imanes muy grandes, que desperdician material magnetico, 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 esquematica, es decir, sin los circuitos impresos de soporte, otro iman 41 de tamano no optimizado en el que coinciden cuatro chapas ferromagneticas 702. Aunque las chapas que apoyan en el no sienten ninguna fuerza desequilibradora horizontal, pues se encuentran en su posicion de equilibrio, con una parte fuera sobresaliendo del iman tal y como determinan las leyes de la Magnetostatica el iman no esta optimizado, ocupa mucho espacio y ademas esta desaprovechando material magnetico.

La Fig. 17 muestra otro conjunto de dimensiones no optimas. Las chapas estan apuntadas, pero el iman sigue siendo de grandes dimensiones, y ademas las chapas sienten fuerza desequilibradora 44 porque sobresalen del iman mas de lo que corresponde a la posicion de equilibrio, que aproximadamente seria lo representado en la figura 14B (se ha representado solo una fuerza 44 por aumentar la claridad).

La Fig. 18 representa el modo de realizacion preferente de los modulos 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 modulos que confluyen en un iman 41, cada uno con su terminal 702. Dado que las chapas 702 tienen forma apuntada con angulo de 90° y dado que la forma de la chapa es un sector circular de 90° de una circunferencia que cubre toda la superficie del iman, y dado que cada chapa sobresale del iman la cantidad necesaria para anular las fuerzas desequilibradoras en la posicion deseada, esa es una geometria que maximiza la fuerza de atraccion vertical de los imanes, que minimiza el tamano del iman y que anula las fuerzas horizontales.

La Fig. 19 muestra un modo de realizacion que optimiza el tamano de los imanes, pero que no resuelve el problema de las fuerzas horizontales. Este seria el modo de realizacion que se muestra en la Fig. 11.

Aunque se ha expuesto un modo de realizacion preferente que resuelve el problema de las fuerzas horizontales desequilibradoras y el problema de la optimizacion del tamano del iman mediante una forma determinada de las chapas ferromagneticas, otras formas son posibles. A continuacion se explica mediante un ejemplo que otra forma podria tener la parte de la chapa 702 que hace contacto con el iman 41.

En las figuras 20A y 20B se muestra otra chapa ferromagnetica 702 que resuelve el problema de las fuerzas horizontales y el problema de la optimizacion del tamano 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 rotacion de la chapa 7023 que genera el extremo del lado 7021 que no es el centro de rotacion 7023.

Tal y como se puede observar en la figura 20B, cuando los centros de rotacion de cuatro de estas chapas coinciden en un punto, estando las chapas dispuestas una a continuacion de otra, sin superponerse, cada lado de una de las chapas contacta con el lado de la siguiente chapa sin dejar ningun espacio entre medias. Esto hace que cuando cuatro de estas chapas coinciden sobre un iman 41 cuyo radio sea inferior al del conjunto de las chapas en la medida justa para que quede fuera del iman la parte necesaria de cada chapa para hacer que en la posicion deseada desaparezcan las fuerzas desequilibradoras, toda la superficie del iman esta en contacto con material ferromagnetico y el tamano del iman se optimiza, pues se puede conseguir la misma fuerza de atraccion vertical de las chapas con menor material magnetico.

La figura 20C muestra otra manera de realizar las chapas. En dicho modo de realizacion se optimiza el tamano del iman, pero no se eliminan las fuerzas horizontales, que deberian ser neutralizadas. El circulo con trazos discontinuos representa al iman 41 situado debajo de las chapas.

La figura 20D muestra otro modo de realizacion de las chapas 702. En este modo de realizacion el centro de rotacion es un punto 7023 exterior al lado 7021 de partida. Esto hace que el extremo del lado 7021 mas proximo al centro de rotacion 7023 genere un arco interno 7024. En la figura 20E se puede apreciar que al coincidir cuatro chapas de este modo de realizacion en un punto, aparece una zona central circular no cubierta por las chapas 702. Esta zona central, aunque desperdicia parte del material magnetico del iman 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 tester o multimetro para realizar medidas de tension, intensidad, etc. Tambien es posible crear una zona central libre a partir del modo de realizacion de la figura 20A, o del modo de realizacion preferente, simplemente matando la punta de las chapas 702. En tal caso la zona central no seria circular, pero cumpliria la misma funcion.

La figura 20F muestra otro modo de realizacion, 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 realizacion preferente de los modulos del conjunto.

La Fig. 21C muestra el modo de realizacion preferente de la Fig. 21A, pero de manera explosionada. El modulo 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 angulo de 90° de tal modo que cuando cuatro de estos modulos confluyen en un iman 41, cubren totalmente los 360° del circulo del iman. 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 ferromagneticas

702. Huellas de cobre 713 para soldar el componente electronico de montaje superficial 70 l. Los modulos del conjunto montan de manera preferente componentes electronicos de montaje superficial para poder fabricar los modulos de manera automatica con maquinas piek and place. Las huellas de cobre 712 estan unidas a las huellas de cobre 713 mediante pistas 714, que tambien 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 tecnicas conocidas convencionales de fabricacion de circuitos impresos: ataque con acido, mecanizado, etc.

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

La Fig. 21B muestra el reverso del modulo 71 representado en la Fig. 21A. Sobre la cara lisa del circuito impreso se imprime el simbolo del componente electronico, con su valor 716. Esta leyenda se imprime de manera automatica mediante las tecnicas conocidas de serigrafiado, que se realizan al fabricar de manera automatica los circuitos impresos. El modulo representado en la Fig. 21B es en concreto un modulo de resistencia, de una resistencia de 100 KG.

La Fig. 21D muestra el modulo 71 colocado en posicion apoyado y atraido por los imanes 41, uno en cada extremo. La figura tambien muestra un pulsador 65 y una bombilla 63. La figura trata de ilustrar el paso de la corriente por la superficie del iman 41. Se han dibujado unas lineas de corriente 67 por la superficie del iman.

La Fig. 22A muestra un modulo realizado segun la manera preferente, pero que monta un componente de tres terminales en vez de uno de dos; podria 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 modulo 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 modulo de transistor tiene la ventaja de que la base es accesible desde los dos semiplanos que quedan separados por la linea que va desde el colector al emisor.

La Fig. 23A y la Fig. 23B muestran otro modo de realizar los modulos del conjunto. La figura ilustra un modulo 72 realizado sobre un circuito impreso de doble cara 720, que sirve de soporte para las chapas ferromagneticas 702 y para el componente electronico 701. En este modo de realizacion el componente electronico 701 va dispuesto en la cara opuesta a las chapas ferromagneticas. Ambas caras se comunican en ciertos puntos a traves de vias de estano

723. La Fig. 23A muestra el anverso del modulo 72. En esta vista apreciamos tres zonas en la capa de cobre de la cara superior; una es la zona 724 que rodea a la via de cobre, otra zona es la huella 726 para soldar los terminales del componente electronico 701 y otra zona es la pista 725 que une las dos partes anteriores, 724 y 726. Ademas, en la cara superior del componente 72 puede verse el simbolo del componente montado, asi como su valor. En este caso la leyenda 727 representa una resistencia de 100 KG. Esta leyenda 727 se imprime segun las tecnicas convencionales de fabricacion de circuitos impresos. El modulo electronico se ha desplazado en este modo de realizacion hacia arriba, para dejar mas espacio a la leyenda 727.

La Fig. 23B muestra el reverso del modulo 72, es decir, la parte inferior. En esta vista se aprecian las dos chapas ferromagneticas 702 asi 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 via 723 mediante la pista 725.

Aunque el modulo mostrado en la Fig. 23A y en la Fig. 23B es mas complejo que el modulo de la realizacion preferente, tiene la ventaja de que el componente es visible y no queda oculto por debajo de la base del modulo. Esto hace que el usuario tenga mas proximidad a los componentes; sera mas facil comprobar si se calientan, tomar medidas de tension, etc. Por el contrario, como ya se ha indicado, los modulos son mas complejos y caros: hay que partir de un panel de dos caras de cobre, realizar vias, etc.

En la Fig. 24A y en la Fig. 24B se muestra otro modo de realizar los modulos. En este caso la base es un circuito impreso de doble cara 730. Cada una de las caras lleva su componente electronico 701 y sus chapas ferromagneticas 702. Es decir, un modulo, dependiendo de que cara se coloque hacia abajo, tendra un componente u otro conectado al circuito. En estos modulos 73 la leyenda que se ve cuando el modulo se encuentra en posicion se corresponde con el componente que esta en la otra cara y viceversa. En este tipo de modulos 73 el circuito impreso no lleva vias. Aunque no se ha dibujado, otro modo de realizacion posible es con vias. En tal modo de realizacion el componente y sus chapas estarian en caras opuestas, y la leyenda estaria en la misma cara que el componente electronico.

La Fig. 25A y la Fig. 25B muestran un cuarto modo de realizacion. En este caso el modulo 7 5 esta realizado con un circuito impreso 750 de una sola cara de cobre. El circuito impreso 750 esta perforado en tantos puntos como patillas tenga el componente a montar. Es decir, este modo de realizacion es para montar componentes de patillas, no componentes de montaje superficial.

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 esta perforado por los agujeros 7053. Estos agujeros estan metalizados para que al soldar, el estano ascienda por capilaridad y llene el espacio que queda entre las patillas 7051 y el agujero 7053.

La Fig. 25B muestra el reverso del modulo 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 tambien estan taladradas para que pasen por ellas las patillas 7051 de los componentes que monta el modulo 75. Estas patillas se sueldan a la huella de cobre mediante estano, que normalmente forma un cono, un menisco 7052.

La Fig. 26A, la Fig. 26B y la Fig. 26C muestran otro modo de realizar los modulos. Los modulos 81 asi 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 electronico SMD 701 asi como las dos vias de estano 811. Estas vias comunican los terminales del componente 701 con la cara inferior del circuito impreso 810 de manera analoga 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 via de estano 811. En el reverso del circuito impreso 810 se forman las huellas de cobre 814 para soldar con estano las chapas ferromagneticas 80 l. Dado que estas chapas ferromagneticas 801 son mas extensas que el area de contacto con el iman 41 cuando el modulo se encuentra en la posicion deseada, aparecen fuerzas desequilibradoras. El problema de las fuerzas desequilibradoras de este modo de realizacion concreto se ilustra en la Fig. 11. Las chapas 801, al igual que las chapas 702, tienen forma apuntada con un angulo de 90°. El circuito impreso 810 tiene forma rectangular, lo cual simplifica su fabricacion, pues su contorno puede realizarse por fresado, o por scoring. Los circuitos impresos de los modos de realizacion indicados anteriormente solo 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 pequena zona de separacion 815 entre ambas huellas 814 para romper la continuidad electrica. Esta zona es una franja perpendicular a la linea que une las puntas de las chapas 801. Se puede considerar que las chapas ferromagneticas tienen dos partes: 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 realizacion, al estar una parte de la chapa en voladizo, aparecen mayores tensiones en la union chapa-cobre y en la union 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 mas extensa que la huella de las chapas 702. En esta figura 26C tambien se aprecia con claridad los terminales 817 del componente electronico SMD.

El modo de realizacion 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 modulos 81 cuentan con unos topes 813, que pueden ser plasticos o metalicos, 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 modulo o los imanes pierdan la posicion deseada. Los topes 813 estan fijados a las chapas ferromagneticas 801 en la cara con la que contactan con el iman. Los topes 813 son alargados y se disponen en direccion perpendicular a la linea 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 iman 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 iman 41 y neutralizando la fuerza desequilibradora horizontal44. Tal y como se aprecia en la Fig. 26D, la pared vertical externa del tope 813 se encuentra a una distancia de la punta de la chapa 801, siendo R el radio del iman 41.

Aunque en el modo de realizacion que se acaba de comentar aparecen fuerzas desequilibradoras que hay que neutralizar, se dan tambien algunas ventajas importantes. Por ejemplo, en este modo de realizacion, como las chapas 801 muestran una parte descubierta, es muy facil realizar mediciones de tension con las puntas de un multimetro. Tambien es facil realizar derivaciones y conectar cables para hacer montajes temporales. Esto es posible hacerlo con los primeros modos de realizacion expuestos, pero siempre que en un iman no esten ocupados los cuatro sectores circulares. Si estan ocupados todos los sectores circulares, realizar una medida o una derivacion no es inmediato. Para poder medir bien con la punta de un tester o de un multimetro, se puede optar por realizar los modulos segun se ha senalado al comentar la Fig. 20D y 20E: hacer que el centro de rotacion 7023 no coincida con un extremo del lado a girar 7021, o bien, matar las puntas de las chapas 702.

La Fig. 27A, la Fig. 27B y la Fig. 27C muestran otro modo de realizacion con chapas 801 en voladizo. Los modulos 85 asi realizados son muy similares a los modulos 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 diametro del menisco de estano 7052. Igualmente, los topes 813 que se colocan en el modulo de la realizacion anterior tienen ahora una pequena hendidura 853, del mismo diametro 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 conexion. Los puentes de conexion, tal y como ya se ha indicado, unen electricamente dos nodos de la red de contactos. La forma mas sencilla de realizar estos puentes es mediante una chapa ferromagnetica. 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 modulo 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. Asi 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 solo a modo de ejemplo, pero cualquier experto en la materia comprendera facilmente que son posibles muchas otras formas para unir puntos mas alejados entre si.

La Fig. 28A y la Fig. 28B muestran dos puentes realizados con circuito impreso. Estos puentes estan realizados segun la manera preferente de realizar los modulos, es decir, con chapas 702 optimizadas para que no aparezcan fuerzas horizontales desequilibradoras. Los puentes tienen por base el circuito impreso de una sola cara 710. En la capa de cobre se forman las huellas 712 para soldar las chapas ferromagneticas 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 modulos. Los modulos que recogen dichas figuras estan 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 modulos se encuentran en la posicion 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 modulos 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 corno se hace en algunos de los modos de realizacion presentados anteriormente.

La Fig. 30A muestra un modo de realizacion con un circuito impreso de doble cara 921. El componente electronico 701 es un componente de montaje superficial (SMD). La fijacion del componente 701 sobre la cara no vista del componente 92 en la Fig. 30A es similar a la fijacion del componente 701 en las figuras 26A, 26B y 26C. Igualmente la comunicacion de los terminales del componente 701 con las chapas 902 mediante pistas de cobre y vias es similar al de las figuras 26A, 26B y 26C. La particularidad de este modo de realizacion es que el tope que neutraliza la fuerza horizontal en la posicion representada en la Fig. 30A es la pared 903 del circuito impreso 921. Esta pared 903 actua corno un tope perpendicular a la chapa 902 por la cara que contacta con el iman 41. La pared 903 esta situada en direccion perpendicular a la bisectriz de la punta de la chapa 902 y esta situada a una distancia de la punta igual al radio del cilindro del iman, de tal modo que el contacto del iman con la pared 903 se produce justo cuando el modulo esta en la posicion deseada, en la posicion representada en la figura 30A, de manera analoga a corno sucede en la Fig. 26D. El simbolo del componente electronico 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 realizacion recogido en las figuras 26A, 26B y 26C, ahora el componente electronico 701 queda por debajo del circuito impreso cuando el modulo esta en posicion, y por lo tanto no se ve. Por tal motivo, y dado que este modulo 92 cuando esta en posicion muestra principalmente chapa, no es posible serigrafiar el simbolo 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 realizacion similar al de la Fig. 30A, pero empleando un circuito impreso 911 de una sola cara. El modulo 91 asi formado tiene tanto las chapas ferromagneticas 902 como el componente electronico de montaje superficial 701 soldadas a la unica cara con pistas de cobre del circuito impreso 911. Tanto el componente 701 como las chapas 902 estan unidos a las huellas de cobre 912 formadas en el circuito impreso. Este modulo 91 tambien tiene que recurrir a un elemento adicional 901 para mostrar el simbolo y el valor del componente electronico 701. El modulo 91 tambien 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 realizacion similar a los dos anteriores. La particularidad del modulo 95 es que el componente 705 no es SMD sino de patillas 7051. Las chapas 952 del modulo 95 estan agujereadas al igual que las chapas del modulo 85 de las figuras 27 A-C. El modulo 95 tiene por base un circuito impreso 951 de una sola cara. Las chapas 952 estan unidas a las huellas de cobre (no mostradas) que se forman sobre el circuito impreso 951. El modulo 95 tambien 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 modulo 93 con una particularidad que no presenta ningun otro modo de realizacion de los expuestos hasta este momento. El modulo 93 se basa en un circuito impreso 931 de una sola cara. Sobre esta unica cara se fijan las chapas 902 de forma similar a como se hace en los modulos 91 y 92. Lo particular del modulo 93 es que el componente electronico 701 no se suelda al circuito impreso, sino que se suelda a las chapas ferromagneticas 902, cada terminal a una chapa distinta. Para ello la separacion entre las chapas 902 debe ser lo suficientemente pequena para que el componente 701 pueda tocar ambos lados de la discontinuidad. Para que la soldadura se pueda efectuar con facilidad, las chapas ferromagneticas deben estar recubiertas de un material soldable, como por ejemplo, estano. Aunque no se ha dibujado, tanto el modulo 93 como el modulo 95 tienen que recurrir a un elemento plano 901 para indicar el simbolo y el valor del componente electronico.

La Fig. 31A y la Fig. 31B muestran la forma en la que se entregan los modulos en el juego. Los modulos se agrupan en circuitos impresos de conjunto 1000 segun el tipo de circuito impreso en el que se basan los modulos. Asi por ejemplo, todos los modulos 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 modulo suelto, se entregan circuitos impresos de conjunto 1000. Es tarea del comprador separar los modulos del circuito impreso de conjunto. En la Fig. 31A y la Fig. 31B se ha representado un circuito impreso de conjunto 1000 que contiene varios modulos 71 de la realizacion preferente. Cada modulo 71 esta 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 modulos 71 con las maquinas de fabricacion automaticas. El camino que estas fresas crean en el circuito impreso de conjunto 1000 esta marcado con la referencia 1004.

La Fig. 31Ay la Fig. 31B son una muestra muy concreta de circuito impreso de conjunto y no se debe entender en sentido estricto. Se han dibujado exclusivamente modulos rectos (como las resistencias 1006, o los diodos 1005) es decir, que unen puntos de una sola fila o columna. Por otro lado, solo se han representado los componentes mas sencillos, como las resistencias y los diodos; no se han dibujado transistores, ni puentes, ni componentes de patillas, etc. Todos estos componentes tambien tendrian cabida. Lo que si se han dibujado son modulos vacios 1002, es decir, modulos que no tienen ningun componente soldado. Estos modulos son muy utiles, pues permiten al comprador soldar los componentes que el considere oportunos y que no se suministran con el juego. Los modulos vacios 1002 representados son para montar componentes SMD a las huellas 713, pero tambien es posible obtener modulos vacios para componentes de patillas o incluso modulos que montan un componente de patillas y otro SMD. En la Fig. 31B se ve el reverso de los modulos 71 con las leyendas serigrafiadas. Los modulos vacios 1002 no tienen ningun simbolo ni valor, pues es el comprador el que debe escribir o pegar un letrero con esta informacion.

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

Cuando un modulo monta un componente electronico con mas de tres terminales, puede suceder que alguna de las chapas no haga contacto con su iman correspondiente debido a que las caras de los imanes no esten en el mismo plano, o que las chapas no esten en un mismo plano. Para resolver este problema es necesario recurrir a los modos de realizacion que tienen chapas en voladizo (801, 902, 951). Los modos de realizacion que no tienen chapas en voladizo dificilmente resolveran 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 direccion perpendicular al plano de las chapas. Esta flexion se produce por la atraccion magnetica que ejercen los imanes. Para favorecer todavia mas dicha flexion 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 direccion 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 solo por una zona central. La Fig. 32C es una hilera de perforaciones 820 realizada en la direccion perpendicular a la bisectriz de la punta de la chapa.

Claims (19)

1. REIVINDICACIONES

   1. Modulo para construir circuitos electronicos didacticos caracterizado porque

   comprende un circuito impreso base (710, 720, 730, 810, 850, 911, 921, 931, 951) con medios (713, 726, 7053, 912, 902) en los que se pueden soldar los terminales (817, 7051) de un componente electronico (701, 703, 705)

   comprende chapas ferromagneticas (702, 801, 902, 952) soldadas al circuito impreso para fijar por atraccion magnetica el modulo a al menos un iman (41) de superficie conductora, siendo dichas chapas a la vez terminales electricos para el modulo, que conectan electricamente la superficie conductora de dicho iman (41) con un punto del circuito impreso (712, 722, 7054, 814, 912) y una pista del circuito impreso conecta ese punto con los medios (713, 726, 7053, 912, 902) en los que se puede soldar un terminal (817, 7051) de un componente electronico (701, 703, 705)

   cada chapa ferromagnetica (702, 801, 902, 952) tiene un lado (7022) que coincide con la rotacion de 90° de otro de los lados (7021) alrededor de un punto de rotacion (7023) que es un vertice del contorno de la chapa o un punto exterior a la chapa, de tal modo que cuando sobre la cara plana de un iman (41) apoyan sin superponerse cuatro chapas, cada una de un modulo distinto, cada una de ellas dispuesta de tal modo que el mencionado punto de rotacion (7023) coincide con el centro de la cara plana del iman (41), el contorno de cada chapa hace contacto con el contorno de la siguiente sin dejar ningun espacio entre contornos adyacentes y ademas el tamano del iman (41) con respecto a las chapas es tal que toda su superficie esta en contacto con chapas ferromagneticas salvo una zona central (7025) que queda descubierta cuando el punto de rotacion (7023) es exterior al contorno de las chapas ferromagneticas

   las chapas ferromagneticas (702, 801,902, 952) son de una forma o configuracion tal que cuando la chapa de un modulo se apoya por su extremo mas proximo al centro de rotacion de la chapa (7023) sobre la cara plana de un iman (41), aparece una fuerza magnetica de atraccion mutua entre el iman y la chapa, fuerza cuya componente paralela a la cara plana del iman y de la chapa (44) lleva a la chapa hasta una posicion con respecto al iman que es una posicion de equilibrio en la cual dicha componente de la fuerza de atraccion mutua (44) desaparece o es neutralizada por un resalte (813, 903) que sobresale de la chapa (801, 802, 902, 952) por la cara con la que contacta con el iman (41), y en esta posicion de equilibrio el punto de rotacion (7023) de la chapa coincide con el centro del iman

   el circuito impreso base (710, 720, 730, 810, 850, 911, 921, 931, 951) es de tal forma que cuando una chapa de un modulo tiene su centro de rotacion (7023) sobre el centro de la cara de un iman (41), el contorno del circuito impreso que se encuentra dentro del contorno del iman no es mayor que el contorno de la chapa que se encuentra dentro del contorno del iman.

2. 2.

   Modulo electronico (71, 72, 73, 75) segun la primera reivindicacion caracterizado porque

   las chapas ferromagneticas (702) son de tal forma que cuando apoyan sobre un iman (41) y su centro de rotacion (7023) coincide con el centro de la cara de dicho iman (41), una parte de la chapa sobresale del iman, siendo dicha parte que sobresale de un area y forma tales que en tal posicion no existe fuerza de atraccion magnetica (43, 44) entre el iman (41) y la chapa (702) segun la direccion paralela al plano del iman (41) o de la chapa (702).

3. 3.

   Modulo electronico (91, 92, 93, 95) segun la primera reivindicacion caracterizado porque

   el resalte que sobresale de la chapa (902, 952) es el propio circuito impreso (921, 911, 951, 931), cuyo borde

   (903) actua como una pared perpendicular al plano de las chapas ferromagneticas (902, 952).

4. 4.

   Modulo electronico (71, 72, 73, 75, 81, 85, 91, 92, 93, 95) segun las reivindicaciones anteriores caracterizado porque

   las chapas ferromagneticas tienen una forma de punta, con lados rectos a 90° que se cruzan en el centro de rotacion (7023).

5. 5.

   Modulo electronico (71, 91) segun las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque

   el circuito impreso base es un circuito de una sola cara (710, 911) sobre la que estan soldadas las chapas de material ferromagnetico (702, 902) y que cuenta con unas huellas de cobre (713, 912) para poder soldar un componente electronico de montaje superficial (SMD) (701, 703).

6. 6.

   Modulo electronico (72, 81, 92) segun las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el circuito impreso base es un circuito de doble cara (720, 810, 921) las chapas de material ferromagnetico estan soldadas en una cara del circuito impreso y en la cara opuesta del

   circuito impreso se encuentran unas huellas de cobre (726) para poder soldar un componente electronico del tipo de montaje superficial (SMD) (701, 703) ambas caras se comunican a traves de vias (723, 811).

7. 7.

   Modulo electronico (73) segun las reivindicaciones 2 o 4 caracterizado porque el circuito impreso base es un circuito de doble cara (730) en cada cara hay soldadas chapas ferromagneticas (702) y cada cara cuenta con huellas para soldar un

   componente electronico de montaje superficial (SMD) (701, 703) cada componente esta soldado directamente a las chapas de su misma cara o a las chapas de la cara opuesta de manera indirecta a traves de vias.

8. 8.

   Modulo electronico (75) segun la reivindicacion 2, caracterizado porque

   el circuito impreso base (750) es un circuito de una sola cara que cuenta con orificios metalizados (PTH) (7053) en los que se pueden soldar las patillas (7051) de un componente electronico de patillas (705) el componente va dispuesto en la cara opuesta a las chapas ferromagneticas (702) los orificios metalizados (7053) se comunican con las chapas ferromagneticas a traves de pistas de cobre

   formadas en la cara en la que van dispuestas las chapas ferromagneticas.
9. 9. Modulo electronico (85, 95) segun las reivindicaciones 1, 3 o 4, caracterizado porque

   el circuito impreso (850, 951) es un circuito de una sola cara que cuenta con orificios metalizados (PTH) en los que se pueden soldar las patillas (7051) de un componente electronico de patillas (705)

   las chapas ferromagneticas (801, 952) estan perforadas para que pasen a traves de ellas las patillas del componente.

10. 10.

    Modulo electronico (93) segun la reivindicacion 3 o 4, caracterizado porque el circuito impreso es un circuito de una sola cara (931) las chapas ferromagneticas se sueldan a las huellas de cobre formadas sobre la unica cara con pistas que

    presenta el circuito impreso (931) sobre las chapas ferromagneticas (902) se suelda un componente electronico de montaje superficial (701, 703), cada terminal del componente a una chapa distinta.

11. 11.

    Modulo electronico segun las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque

    las chapas de al menos una cara estan unidas directamente, sin pasar por ningun componente electronico, actuando en tal caso el modulo como un puente electrico

12. 12.

    Modulo electronico segun las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque

    cuando la chapas ferromagneticas (801, 902, 951) sobresalen del circuito impreso, estas presentan un debilitamiento (818, 819, 820) para aumentar la flexion de la punta de la chapa en la direccion perpendicular al plano de la chapa, flexion que permite a los modulos con mas de tres terminales absorber los pequenos errores de planitud de los imanes (41) o de las chapas (801, 902, 951).

13. 13.

    Modulo electronico segun las reivindicaciones anteriores caracterizado porque

    en los medios (713, 726, 7053, 912, 902) en los que se pueden soldar los terminales de un componente electronico se encuentran soldados los terminales (817, 7051) de un componente electronico (701, 703, 705).

14. 14.

    Juego de modulos para construir circuitos electronicos didacticos que comprende un panel base ferromagnetico

    (10) y una serie de imanes (40, 41) de superficie conductora sujetos a dicho panel (10) y sobre los cuales se sujetan de manera desmontable los modulos electronicos expuestos en la primera reivindicacion y sus dependientes, asi como los puentes y las alimentaciones necesarias para realizar un circuito, actuando la superficie conductora de los imanes (41) como conexion electrica de los terminales que en ellos coinciden caracterizado porque

    el panel base ferromagnetico (10) tiene un recubrimiento aislante y tiene marcado en su cara superior una matriz (11) con el contorno de un iman (40, 41) en cada nodo de la matriz, dicha matriz (11) representa una red de puntos de contacto que indica donde se pueden situar los imanes (41) que soportan los modulos electronicos cuando se esta realizando un circuito sin esquema guia

    sobre el panel (10) se puede colocar una hoja (20) con el esquema (21) del circuito que se quiere montar, y encima del panel (10), o encima del conjunto de panel (10) y hoja (20), va dispuesta una hoja de plastico transparente (30), aislante y lisa, que tiene la misma forma que el panel base (10) y que se sujeta al panel gracias a la presion que los imanes de superficie conductora (40, 41) ejercen sobre ella contra el panel base

    (10)

    sobre la hoja de plastico transparente (30) se situan todos los imanes de superficie conductora que forman el juego, los que se emplean en el circuito (41) se encuentran situados sobre las posiciones deseadas por el usuario o en las posiciones indicadas por la hoja de papel (22), los imanes que no se usan (40) se encuentran situados en un margen de la hoja de plastico transparente en una zona (12) separada de la zona que pueden ocupar los imanes que intervienen en circuitos.
15. 15. Juego de modulos para construir circuitos electronicos didacticos segun la reivindicacion 14 caracterizado porque

    cuenta con una segunda hoja de plastico (50) transparente y aislante que presenta una matriz ortogonal de agujeros (51) de la misma forma que el contorno de los imanes (40, 41), siendo la separacion entre los agujeros la misma que existe entre los nodos de la matriz (11) del panel base (10)

    la hoja de plastico agujereada (50) esta colocada directamente sobre la primera hoja de plastico (30) y de tal manera, que los imanes (41) colocados sobre esta primera hoja de plastico (30) que intervienen en el circuito electrico ocupando posiciones concretas (22) de la red de puntos de contacto, pasan a traves de los agujeros

    (51) practicados en ella

    la hoja de plastico agujereada (50) impide que los imanes (41) que la atraviesan pierdan su posicion sobre la primera hoja de plastico transparente (30) cuando se colocan sobre ellos modulos electronicos o cuando estos son retirados.

16. 16.

    Juego de modulos para construir circuitos electronicos didacticos segun la reivindicacion 15 caracterizado porque

    la separacion entre dos nodos adyacentes de la red de puntos de contacto (11) y la separacion entre dos agujeros (51) adyacentes de la hoja de plastico perforada (50) es 7.62 mm.

17. 17.

    Juego de modulos para construir circuitos electronicos didacticos segun las reivindicaciones anteriores caracterizado porque

    los imanes (40, 41) son de forma prismatica recta, de base circular o poligonal regular con un numero de lados multiplo de cuatro

    tanto la cara superior como la inferior son planas y perpendiculares al eje del prisma

    la polarizacion de los imanes es axial

    todos los imanes tienen marcado el mismo polo de manera visible para asi colocar todos los imanes sobre el panel con el mismo polo hacia arriba y que la fuerza que aparezca entre ellos sea una fuerza de repulsion

    al menos una cara de los imanes es conductora.
18. 18. Juego de modulos para construir circuitos electronicos didacticos segun las reivindicaciones anteriores caracterizado porque

    los diversos modulos electronicos que se suministran con el juego se encuentran panelados en circuitos 5 impresos de conjunto (1000)

    los modulos electronicos cuyo circuito impreso base es de una sola cara (71, 75, 85, 91, 93, 95) estan panelados en un circuito impreso de conjunto de una sola cara

    10 los modulos electronicos cuyo circuito impreso base es de dos caras (72, 73, 81, 92) estan panelados en un circuito impreso de conjunto de dos caras

    los modulos estan unidos a sus circuitos impresos de conjunto (1000) mediante nervios o zonas debilitadas (1003) que se pueden romper facilmente con la mano o con una herramienta manual sencilla

    15 las leyendas con el simbolo del componente o con su valor estan serigrafiadas directamente sobre los circuitos impresos.

    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

    N.º solicitud: 201250018

    ESPAÑA

    Fecha de presentación de la solicitud: 15.12.2010

    Fecha de prioridad:

    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

    51 Int. Cl. : G09B23/18 (2006.01)

    DOCUMENTOS RELEVANTES

    Categoría

    56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas

    A

    WO 9825253 A1 (CHAPMAN DENNIS ALAN et al.) 11.06.1998, 1-18

    reivindicaciones 1-9; figuras 1-5.

    A

    FR 2412128 A! (TELEMECANIQUE ELECTRIQUE) 13.07.1979, 1-18

    página 1, línea 1 – página 5, línea 25; figuras 1-3.

    A

    GB 1217885 A (INTERTRADING CORP ESTABLISHMEN) 31.12.1970, 1-18

    reivindicaciones 1-29; figura 1.

    A

    EP 0526090 A2 (LEKTRO TECHNOLOGY LIMITED) 03.02.1993, 1-18

    reivindicación 1.

    A

    GB 2442251 A (DUNN STEWART) 02.04.2008, 1-18

    reivindicación 1.

    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:

    Fecha de realización del informe 22.10.2012

    Examinador A. M. Navarro Farell Página 1/5

    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

    Nº de solicitud: 201250018

    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) G09B Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de

    búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC

    Informe del Estado de la Técnica Página 2/5

    OPINIÓN ESCRITA

    Nº de solicitud: 201250018

    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 27.08.2012

    Declaración

    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)

    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-18 SI NO

    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)

    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-18 SI NO

    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).

    Base de la Opinión.-

    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

    Informe del Estado de la Técnica Página 3/5

    OPINIÓN ESCRITA

    Nº de solicitud: 201250018

    1. Documentos considerados.-

    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

    Documento

    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación

    D01

    WO9825253 A1 (CHAPMAN DENNIS ALAN et al.) 11.06.1998

    D02

    FR2412128 A! (TELEMECANIQUE ELECTRIQUE) 13.07.1979

    D03

    GB1217885 A (INTERTRADING CORP ESTABLISHMEN) 31.12.1970

    D04

    EP0526090 A2 (LEKTRO TECHNOLOGY LIMITED) 03.02.1993

    D05

    GB 2442251 A (DUNN STEWART) 02.04.2008

19. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración

    Se considera D01 el documento de la técnica anterior más próximo al objeto reivindicado. El documento D1 describe lo siguiente: Un sistema para construir circuitos electrónicos didácticos que comprende una base (5) de Material ferro magnético. Sobre esta base (5) se colocan tiras magnéticas (2) que tienen una capa conductora (2b) en la parte superior, la cual puede ser un recubrimiento o tira metálica. La capa es una tira conductora hecha de cobre. Las tiras magnéticas (2) pueden estar conectadas por chapas conductoras o por componentes. (Ver página 5, línea 9 a página 6 línea 6, página 6 línea 22 a página 9 línea 12 y figura 1) los imanes permanentes tienen tanto una función mecánica como eléctrica puesto que conectan eléctricamente los distintos componentes. Los componentes eléctricos o electrónicos (4) se encuentran montados en una base aislante (7) y están conectados eléctricamente a remaches de acero (8) que atraviesan la base aislante. Estos remaches son los que hacen el contacto con la capa conductora (2b) de los imanes permanentes debido a la atracción magnética entre ellos. Las patillas (9) de los componentes atraviesan la base aislante (7) a través de orificios que en su cara opuesta están rodeados por una pista de cobre (11, 12). Estas pistas de cobre conectan cada patilla del componente con la pista de contacto del remache. La unión se encuentra soldada por ola de estaño. Los remaches son fijados después de la soldadura para realizar una unión eléctrica con la pista de cobre. Alternativamente, la base aislante de cada componente electrónico puede estar recubierta en su parte inferior con tiras de un material conductor conectadas al componente. La reivindicación independiente número 1 difiere del documento base en lo siguiente. -comprende chapas ferromagnéticas (702, 801, 902, 952) soldadas al circuito impreso base (710, 720, 730, 810, 850, 911, 921, 931, 951) -cada chapa ferromagnética (702, 801, 902, 952) tiene un lado (7022) que coincide con la rotación de 90º de otro de los lados (7021) alrededor de un punto de rotación (7023) que es un vértice del contorno de la chapa o un punto exterior a la chapa, de tal modo que cuando sobre la cara plana de un imán (41) apoyan sin superponerse cuatro chapas, cada una de un módulo distinto, cada una de ellas dispuesta de tal modo que el mencionado punto de rotación (7023) coincide con el centro de la cara plana del imán (41), el contorno de cada chapa hace contacto con el contorno de la siguiente sin dejar ningún espacio entre contornos adyacentes y además el tamaño del imán (41) con respecto a las chapas es tal que toda su superficie está en contacto con chapas ferromagnéticas salvo una zona central (7025) que queda descubierta cuando el punto de rotación (7023) es exterior al contorno de las chapas ferromagnéticas -las chapas ferromagnéticas (702, 801, 902, 952) son de una forma o configuración tal que cuando la chapa de un módulo se apoya por su extremo más próximo al centro de rotación de la chapa (7023) sobre la cara plana de un imán (41), aparece una fuerza magnética de atracción mutua entre el imán y la chapa, fuerza cuya componente paralela a la cara plana del imán y de la chapa (44) lleva a la chapa hasta una posición con respecto al imán que es una posición de equilibrio en la cual dicha componente de la fuerza de atracción mutua (44) desaparece o es neutralizada por un resalte (813, 903) que sobresale de la chapa (801, 802, 902, 952) por la cara con la que contacta con el imán (41), y en esta posición de equilibrio el punto de rotación (7023) de la chapa coincide con el centro del imán -el circuito impreso base (710, 720, 730, 810, 850, 911, 921, 931, 951) es de tal forma que cuando una chapa de un módulo tiene su centro de rotación (7023) sobre el centro de la cara de un imán (41), el contorno del circuito impreso que se encuentra dentro del contorno del imán no es mayor que el contorno de la chapa que se encuentra dentro del contorno del imán Por tanto, el contenido de esta reivindicación es nuevo conforme al Artículo 6 de la Ley de Patentes.

    Informe del Estado de la Técnica Página 4/5

    OPINIÓN ESCRITA

    Nº de solicitud: 201250018

    Los efectos técnicos de estas diferencias son los siguientes: -Las dimensiones y formas de los módulos y de los imanes están relacionados y vinculados para minimizar las dimensiones del conjunto y para optimizar el gasto de materiales, la facilidad de uso y la economía del producto. -Desaparecen o se neutralizan las fuerzas horizontales desequilibradoras que tienden a retirar los módulos de la posición deseada de equilibrio. En el documento D1, si se coloca un módulo encima de un imán, el imán atrae al módulo no sólo en dirección perpendicular al panel, sino también en una dirección paralela al plano del panel. La posición final de equilibrio deja al otro terminal del componente fuera del alcance del otro imán. Dicho de otra manera, los remaches, al ser atraídos por el imán, buscan una posición de equilibrio estable que no es la posición que ocupan cuando todos los remaches de un componente están situados sobre su imán correspondiente. Esto ocasiona una 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. -Los módulos pueden fabricarse automáticamente, pues las chapas ferromagnéticas (702, 801,902, 952) son componentes SMD (Surface Mounted Device), lo cual permite fabricar los módulos con máquinas tipo “pick and place”. Partiendo de D01 el problema técnico objetivo que tendría que resolver un experto en la materia sería precisamente optimizar las dimensiones de los módulos en relación con los imanes, neutralizar o hacer desaparecer las fuerzas horizontales y fabricar los módulos automáticamente. La solución planteada por la solicitud que se analiza no se considera que se encuentre dentro del conocimiento general de un experto en la materia que partiera del documento D1 en la fecha en la que la solicitud se presentó. Por otro lado, ninguno de los documentos estudiados divulga esta solución y por lo tanto no se puede considerar que combinando alguno de ellos con D1 se pudiera llegar a la solución propuesta. En consecuencia, la primera reivindicación gozaría de actividad inventiva tal y como establece el Artículo 8 de la Ley de Patentes. Dado que el resto de reivindicaciones incorpora el contenido de la primera reivindicación, dichas reivindicaciones gozarían igualmente de novedad y de actividad inventiva Art. 6 y 8 L.P.

    Informe del Estado de la Técnica Página 5/5