Electrónica analógica Componentes y circuitos básicos
1.- Resistencias. Son componentes cuya función es ofrecer oposición al paso de la corriente eléctrica. Su valor se mide en ohmios (Ω). Las más comunes son las fijas, aunque también existen otras cuyo valor varía de distintas maneras. 1.1.- Fijas. Se fabrican normalmente con grafito y resina epoxi. Sus valores resistivos y tolerancias se identifican mediante unas bandas de colores dibujadas en su superficie. 1.2.- Potenciómetros. Son resistencias con tres terminales que varían su valor resistivo al mover un cursor accesible desde el exterior. Se emplean para ajustar la resistencia de los circuitos electrónicos a los valores exactos. Para ello se emplea el terminal central y cualquiera de los dos terminales de los extremos.
En el circuito inferior el potenciómetro tiene un valor en sus extremos de 500 Ω. Al desplazar el cursor central, pasamos del valor máximo (circuito 1), en el que la corriente que circula no es suficiente para encender la lámpara, al valor mínimo (circuito 2), en el que la corriente es mucho mayor y la lámpara se ilumina.
1.3.- Termistores. Son resistencias variables con la temperatura. Las NTC aumentan su resistencia al disminuir la temperatura y las PTC disminuyen la resistencia cuando lo hace la temperatura. En el circuito inferior la resistencia NTC aumenta su resistencia al descender la temperatura e impide en gran medida el paso de la corriente (circuito 1). Al aumentar la temperatura disminuye la resistencia y permite el paso de la corriente hacia la lámpara, que se ilumina.
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1.4.- LDR. Resistencias dependientes de la luz. Son componentes electrónicos que disminuyen su resistencia al aumentar el nivel de luz. Se emplean mucho para el encendido y apagado de alumbrado público, y en sistemas domóticos.
PTC NTC LDR En el circuito inferior, la resistencia LDR está poco iluminada, por lo que su resistencia es alta e impide el paso de la corriente. La lámpara se encuentra apagada. Al aumentar la iluminación su resistencia disminuye, circula más corriente y se enciende la lámpara.
2.- Condensadores. Son componentes formados por dos placas metálicas o armaduras, separadas por un material aislante o dieléctrico. Su función, cuando se conectan a un circuito, es almacenar cargas eléctricas cuando circula la corriente y devolverlas al circuito cuando por este no hay corriente.
En el circuito inferior, al encender el interruptor se enciende la lámpara y se va cargando el condensador. Cuando abrimos el interruptor el condensador devuelve al circuito la energía eléctrica que ha absorbido. La lámpara permanece encendida hasta que se descarga el condensador.
3.- Componentes electromagnéticos. Son los que están formados por arrollamientos o devanados de cables que al ser atravesados por una corriente se transforman en imanes, provocando un movimiento. Algunos de los más empleados en electrónica son los motores, los timbres y los relés.
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3.1.- Motores. Son dispositivos formados por imanes y devanados que al ser atravesados por la corriente producen un movimiento de giro alrededor sobre un eje. Aumentan su velocidad al aumentar el voltaje aplicado. Los más sencillos funcionan a tensiones entre 2 y 12 v.
En el circuito inferior dispone de un motor que, al aplicarle la tensión de una pila, gira en un sentido. Cuando se cambia la polaridad de la pila, cambia de sentido de giro.
3.2.- Timbres y zumbadores. En este caso, el devanado forma un electroimán, que provoca un movimiento de atracción y retroceso por parte de una lámina cuando se ve atravesado por una corriente. Esto produce un sonido discontinuo.
3.3.- Relés. Están compuestos por un electroimán (1) que atrae una chapa metálica (2) cuando se ve atravesado por una corriente. Esta chapa a su vez mueve un contacto central (4), que deja de estar unido al contacto (3) y pasa a conectar con el contacto (5). Este sistema se emplea para conectar y desconectar circuitos empleando distintas combinaciones.
En el siguiente circuito el interruptor se encuentra abierto. El relé no recibe tensión y por lo tanto se encuentra en su posición de reposo, con el contacto 4 conectado al 3. De esta manera queda cerrado el circuito de la lámpara 1, que se enciende. Cuando conectamos el interruptor, el electroimán se escita y cambia la postura de los contactos. En este caso el 4 deja de conectar con el 3 para hacerlo con el 5. Se apaga la lámpara 1 y se enciende la 2.
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Otro circuito muy común es el sistema de reenganche, que emplea un pulsador normalmente abierto (N.A.) para conectar el circuito y otro normalmente cerrado (N.C.) para desconectarlo. Se emplea en la industria para accionar máquinas o para el cambio de sentido de giro de los motores. En el circuito 1 de la figura inferior se ha pulsado el N.A., por lo que se ha activado el relé. Un juego de contactos se ha empleado en reenganchar el sistema y otro juego para conectar la lámpara. Cuando se pulsa NC se desconecta el relé y se desactiva el reenganche y la lámpara.
4.- Diodos. Son componentes semiconductores de dos terminales que se caracterizan porque dejan pasar la corriente cuando esta viene en un sentido, pero impiden su paso cuando viene en sentido contrario. Existen varios tipos. 4.1.- Diodo normal. Se emplea para transformar la corriente alterna en continua y para proteger a otros componentes. En la figura inferior se observa que cuando el diodo está conectado correctamente, permite el paso de la corriente, por lo que se enciende la lámpara. Cuando se conecta inversamente, no permite el paso y la lámpara permanece apagada.
4.2.- LED. El diodo emisor de luz se emplea como piloto en numerosos electrodomésticos. Realiza la misma función de dejar pasar la corriente en un solo sentido y además se ilumina cuando esto ocurre. 4
En la figura inferior se observa que el diodo LED sólo funciona si está bien conectado. Además emite luz cuando permite el paso de la corriente.
5.- Transistores. Son componentes semiconductores de tres terminales: emisor, base y colector. Actúan como amplificadores de señal. Cuando se aplica un pequeño voltaje entre la base y el emisor, circula también una pequeña corriente entre estos. Este efecto se provoca que entre colector y emisor circule una corriente mucho más grande.
Se dice que el transistor tiene tres modos de funcionamiento: 1- Corte. Si no se aplica ningún voltaje entre la base y el emisor, no circula corriente (Ib), y por lo tanto tampoco entre colector y emisor (Ic). 2- Amplificación. Cuando circula la corriente de base (Ib), la de colector (Ic) es mucho mayor. Se llama β o amplificación al número de veces que es mayor una corriente que otra. 3- Saturación. Cuando el transistor ha llegado a su tope de amplificación. Aunque se aumente la corriente de base (Ib), ya no crece la corriente de colector (Ic). En el circuito 1 de la figura inferior el transistor está en corte, ya que no hay voltaje aplicado entre la base y el emisor. En el circuito 2 circula una corriente de base que activa la corriente de colector, mucho mayor. En este caso la amplificación es β = 1570/15,7 = 100
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Electrónica analógica Ejercicios 1.- ¿Qué es un potenciómetro?. 2.- ¿Cómo se varía su valor resistivo? 3.- Indica los elementos que forman parte del circuito de la derecha. 4.- ¿Cómo conseguiremos que el motor gire más lentamente? 5- Al girar más lentamente, ¿El aparato de medida marcará un valor más alto o más bajo?¿Por qué?
6.- Indica las partes de un relé. ¿Cómo funciona? 7.- Indica los elementos que forman parte del circuito de la derecha. 8.-Explica como funciona. 9.- Si sustituimos los bombillas, ¿Qué ocurrirá?
LEDs
por
10.- Explica que son las resistencias NTC y PTC. Dibuja su símbolo. 11.- Indica los elementos que forman parte del circuito de la izquierda. 12.- Explica cómo funciona. 13.- ¿Qué ocurrirá si la temperatura sube?
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14.- Explica cómo funciona una resistencia LDR. 15.- Indica los elementos que forman parte del circuito de la derecha. 16.- Explica el funcionamiento del circuito. 17.-¿Qué ocurrirá si baja el nivel de luz?
18.- Define semiconductor. 19.- ¿Qué indican las iniciales L.E.D.? ¿Cómo funciona? 20.- Indica los elementos que componen el circuito de la izquierda. 21.- Explica el funcionamiento del circuito. 22.- Si cambiamos la polaridad de la pila, ¿Qué LEDs se encenderán? 23.- ¿Qué es un condensador? 24.- ¿Qué es la capacidad? 25.- Indica los elementos que componen el circuito de la izquierda. 26.- Explica cómo funciona el circuito. 27.- Si cambiamos el condensador por otro de más capacidad, ¿Qué ocurrirá? 28.- ¿Cómo transistor?
se
llaman
los
terminales
de
un
29.- ¿Qué tipos de transistores hay? 30.- ¿Cómo se comporta un transistor en la zona de corte? ¿Y en la de saturación? 31.- Indica los elementos que forman parte del circuito de la izquierda. 32.- Explica el funcionamiento del circuito cuando hace calor y cuando hace frío.
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Electrónica analógica Proyectos y prácticas a realizar en el taller
Propuesta 1. Diseñar y construir un juego de pulso mediante el empleo de un relé y de un sistema de reenganche.
Para la construcción del proyecto se ha de realizar el circuito electrónico indicado abajo. Además, se podrán emplear otros materiales como papel, cartulina, plástico, madera o metal, así como operadores, escuadras, tirafondos, etc.
Antes de comenzar la fase de construcción del proyecto, deberéis presentar al profesor el diseño mediante el esquema general de funcionamiento y las dimensiones de las piezas más importantes, acompañado de los materiales necesarios y de un plan de trabajo en el que se especificará de que parte se va a encargar cada uno, y un reparto de las responsabilidades (coordinador, limpieza y herramientas). Es importante que el diseño no sobrepase las dimensiones de la balda del almacén en la que va a ir alojado. Se valorará el correcto funcionamiento, la originalidad y la variedad de materiales y técnicas de montaje empleados. 8
Propuesta 2. Diseñar y construir un juego de reflejos. En el juego participan tres personas: dos jugadores y un operario, cuya mano no tiene que verse cuando active el interruptor y se encienda la lámpara L. Los jugadores, con los dedos suspendidos a dos centímetros de sus respectivos pulsadores, vigilarán la activación de la lámpara L. En ese momento pulsarán lo más rápido posible y esperarán que se encienda su lámpara. Al encenderse la lámpara de uno de los concursantes, se desconectará el circuito del otro, impidiendo que se encienda su lámpara.
Para la construcción del proyecto se ha de realizar el circuito electrónico indicado abajo. Además, se podrán emplear otros materiales como papel, cartulina, plástico, madera o metal, así como operadores, escuadras, tirafondos, etc.
Antes de comenzar la fase de construcción del proyecto, deberéis presentar al profesor el diseño mediante el esquema general de funcionamiento y las dimensiones de las piezas más importantes, acompañado de los materiales necesarios y de un plan de trabajo en el que se especificará de que parte se va a encargar cada uno, y un reparto de las responsabilidades (coordinador, limpieza y herramientas). Es importante que el diseño no sobrepase las dimensiones de la balda del almacén en la que va a ir alojado. Se valorará el correcto funcionamiento, la originalidad y la variedad de materiales y técnicas de montaje empleados.
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Propuesta 3. Diseñar y construir una maqueta que simule el encendido de un alumbrado público mediante el empleo de un circuito crepuscular, de tal manera que encienda el alumbrado de noche y lo apague de día.
Para la construcción del proyecto se ha de realizar el circuito electrónico indicado abajo. Además, se podrán emplear otros materiales como papel, cartulina, plástico, madera o metal, así como operadores, escuadras, tirafondos, etc.
Antes de comenzar la fase de construcción del proyecto, deberéis presentar al profesor el diseño mediante el esquema general de funcionamiento y las dimensiones de las piezas más importantes, acompañado de los materiales necesarios y de un plan de trabajo en el que se especificará de que parte se va a encargar cada uno, y un reparto de las responsabilidades (coordinador, limpieza y herramientas). Es importante que el diseño no sobrepase las dimensiones de la balda del almacén en la que va a ir alojado. Se valorará el correcto funcionamiento, la originalidad y la variedad de materiales y técnicas de montaje empleados.
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Práctica 1.- Comprobación del funcionamiento de una resistencia LDR Materiales necesarios: LDR, placa protoboard, polímetro, luxómetro, lámpara y fuente de alimentación. Tomamos una resistencia LDR y la conectamos a una placa protoboard. La aislamos en una caja para que esté a oscuras. Con el polímetro medimos su resistencia. Aplicamos una luz variable que vamos aumentando paulatinamente hasta un valor máximo. Medimos la resistencia para todos los valores y lo apuntamos en una tabla.
Finalmente hacemos una gráfica en la que aparezcan por un lado los valores de resistencia y por otro los de luz o tensión aplicada a la lámpara. Tensión aplicada a la lámpara
Intensidad luminosa
Gráfica
Visto bueno profesor__________ 11
Resistencia del LDR
Práctica 2.- Comprobación del funcionamiento de un termistor Materiales necesarios: NTC o PTC, placa protoboard, polímetro, termómetro, fuente de calor. Tomamos un termistor y lo conectamos a una placa protoboard. Lo introducimos en un frigorífico en una caja. Pasado un rato lo extraemos y medimos su temperatura y resistencia. En contacto con el exterior irá aumentando su temperatura, por lo que medimos sus valores de resistencia hasta llegar a la temperatura ambiente. Aplicamos una fuente de calor y seguimos midiendo hasta que alcance una temperatura máxima.
Finalmente hacemos una gráfica en la que aparezcan por un lado los valores de resistencia y por otro los de temperatura. Temperatura
Valor resistivo NTC
Gráfica
Visto bueno profesor________
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Práctica 3.- Carga y descarga de un condensador Materiales necesarios: Fuente de alimentación, placa protoboard, conmutador, resistencias, condensador electrolítico y LED. El montaje de todos los componentes se puede hacer en la placa protoboard, salvo el caso del conmutador, que deberá ir fuera. En la posición del conmutador 1, el circuito conecta la pila o fuente de alimentación con el condensador, que se va cargando. Cuando se cambia el conmutador a la posición 2, el condensador devuelve la energía eléctrica al circuito a través del diodo LED, que inicialmente se enciende y luego se va apagando poco a poco.
Visto bueno del profesor________ Práctica 4.- Polarización de un diodo Materiales necesarios: Fuente de alimentación, placa protoboard, interruptor, diodos LED. Vamos a realizar el montaje de un circuito con varios diodos conectados directa e inversamente, para comprobar como unos funcionan y otros no. El circuito a montar en la placa es el siguiente:
Visto bueno del profesor________ Práctica 5.- Montaje de un circuito impreso Para esta práctica el profesor definirá que materiales hacen falta además de la placa de circuito impreso, los rotuladores de marcado y los ácidos para atacar la placa. Visto bueno profesor_______
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Electr贸nica anal贸gica Trabajo para realizar en casa
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