Electrónica Digital - Curso Visual y Práctico - Muestra Gratis

Argentina $ 7,50.- (Recargo por envío al interior de $ 0,20.-) // México $ 25.-

INTRODUCCIÓN AL CURSO La salida laboral Electrónica Digital El taller Las herramientas

1-tapa.indd Sec2:1

07/06/2010 11:31:00

DESPLIEGUE VISUAL DE LA OBRA Infografías, diagramas y procedimientos paso a paso son algunos de los elementos que componen esta colección de ágil lectura, de contenidos profundos y gran despliegue visual.

Paso a paso Creemos que la teoría y la práctica son dos caras de la misma moneda. Es por eso que hemos destinado una gran porción de esta obra a los trabajos manuales. Podremos aplicar la teoría a la práctica mediante procedimientos.

Fotografía y diagramas Los contenidos teóricos y prácticos que encontraremos a lo largo de la colección son ilustrados con fotografías tomadas de cada procedimiento, para facilitar el seguimiento de los pasos y la comprensión. Además, los diagramas son el complemento fundamental para cubrir los aspectos teóricos.

8-9.indd Sec1:2

07/06/2010 10:48:54

Información detallada 09

Las guías visuales son un recurso fundamental para comprender los detalles de un mismo aspecto. Cuando necesitemos explicar una configuración, reconocer un objeto o un proceso, descubriremos que, en la obra, hay una guía visual que lo explica claramente.

INTRODUCCIÓN AL CURSO

Las explicaciones acerca de los procesos más complejos se representan en forma visual, para garantizar la comprensión de lo explicado. Cada infografía, de gran impacto visual, tiene el objetivo de trasmitir los conocimientos de una manera simple, profunda y dinámica.

Clase 01

Infografías 3D

Esquemas Los gráficos esquemáticos son elementos muy necesarios a la hora de plantar un diseño de un circuito electrónico sobre el PCB. Aprenderemos a entenderlos y cómo utilizarlos para convertirnos en verdaderos profesionales.

> LLEER, EER, OBSE OBSERVAR Y COMPRENDER La m mejor ejor manera de convertirse en una persona calificada es comprender los cconceptos onceptos teó teóricos y observar cómo se aplican en la práctica. Para esto es ne necesario ecesario apre apreciar visualmente cada uno de los procesos y sus detalles.

Es po por or eso que, een esta colección, encontraremos un importante despliegue visual visua al dado por la las infografías, los diagramas y las guías visuales.

8-9.indd Sec1:3

07/06/2010 10:49:04

EL TALLER ELECTRÓNICO Para el montaje del taller ideal, deberemos tener en cuenta los siguientes factores.

Aire comprimido

Refrigeración Conviene trabajar en un ambiente cómodo y seco para evitar el deterioro de herramientas y componentes. Es muy útil contar con un equipo de aire acondicionado en nuestro taller.

Matafuegos Matafuegos siempre a mano y de Clase C para incendios de origen eléctrico (de CO2 o de tipo Polvo ABC), debidamente cargados y controlados cada seis meses. Darle una correcta utilización es fundamental en situaciones de emergencia.

Mesa de trabajo Cómoda, amplia, limpia y ordenada.

Siempre de madera o de material aislante y, mucho mejor, con estantes. Debe estar bien iluminada, en lo posible, cerca de una ventana.

18-19.indd 2

260 cm

140 cm 150 cm

Osciloscopio

Tester digital

Fuente

Herramientas

Medición de señales análogo/digitales variables en el tiempo. Ofrece al menos 2 canales de entrada para análisis temporales, transitorios y de forma de onda de una señal.

Económico y moderno, nos permitirá realizar las medidas más habituales con muy buena exactitud: medidas de tensión, corriente, resistencia y prueba de continuidad.

Para alimentación y prueba de circuitos de continua. Nos ofrece tensiones variables de 0 a 25V (10A máx.), tensiones de trabajo fijas de +-5V y limitación de corriente ajustable.

Indispensables para el día a día: pinzas de agarre, alicates, destornilladores varios, pinza de precisión para SMD y alcohol isopropílico para limpieza.

01/02/2010 11:52:33 a.m.

Estos cómodos clasificadores de elementos nos permitirán mantener ordenado el taller, teniendo siempre a disposición los componentes en forma ágil y rápida.

19

Gaveteros

Plaquetas vírgenes Percloruro férrico Disyuntor Flux

Clase 01

Es imprescindible contar con un disyuntor en la entrada de la casa y, al menos, un interruptor termomagnético individual, en la sección del taller, para trabajar con riesgo mínimo. El dimensionado debe realizarlo personal matriculado.

Tomacorrientes Se necesitan una puesta a tierra general en buen estado y tomacorrientes de 3 bocas en la instalación. Las zapatillas se ubicarán de manera que permitan fácil acceso, evitando cruces de cables.

Lupa artic articulada Muy útil par para tareas de soldado through-hole y superficial. Se utiliza para observar observ el estado final de soldaduras y para facilitar las Zlas soldadu maniobras ssobre los diferentes electrónicos. circuitos ele

Bas se de apoyo Base dell so oldador soldador

Percloruro Ácido utilizado para la remoción de cobre de una placa de impreso virgen, en soluciones caseras. Se utiliza como “baño” luego de transferir la “máscara” de conexiones a la placa.

18-19.indd 3

Rollo de esta estaño año

Soldador

Desoldador

Aleación eutéctica 60% omo para estaño / 40% plomo soldar. Completamente maleable y de bajo punto de fusión (183 ºC).

Tipo lápiz pa para tareas generales. C generales Conexión AC a 220V, de 20 a 30W y punta cerámica. Se recomienda el uso de base de apoyo y esponja de celulosa húmeda para limpieza de la punta.

Elemento mecánico para extracción de estaño de las soldaduras. Genera vacío liberando el resorte de una bomba, succionando el estaño fundido por el calor del soldador.

INTRODUCCIÓN AL CURSO

Jabalina a tierra

01/02/2010 11:52:35 a.m.

EL CIRCUITO IMPRESO (PCB) El circuito impreso o PCB (Printed Circuit Board) es una placa especialmente diseñada para el montaje, conexión eléctrica y soporte mecánico de los componentes de un circuito electrónico. En su composición básica, está formado por una capa de cobre montada sobre un sustrato aislante (Pértinax o Fibra de vidrio).

Silkscreen

Sustrato Los más económicos y de fabricación casera, son aquellos realizados sobre sustrato de papel impregnado de resina fenólica (Pértinax).

Grabado de colores (generalmente blanco) sobre la superficie de un impreso, utilizado para identificar los componentes en el futuro ensamblado, indicando nombre y polaridad.

Vías Son pequeños orificios de conexión entre capas.

Relación de aspecto (aspect ratio) Es el cociente entre el grosor de la placa de impreso y el diámetro de la perforación más pequeña.

FR-4 Existen también los llamados impresos “doble capa” –double layer-. Son generalmente de sustrato de fibra de vidrio del tipo FR-4 (“Flame retardant” : retardante de llama de factor 4) .

Pistas Mínimo de ancho: 10 mils - 0,254 mm Separación entre pistas: 10 mils - 0,254 mm

Lado de componente (component side) El lado o cara de un circuito en donde se montarán la mayoría de los componentes.

Vías Pads

Pueden diseñarse de diferentes tamaños pero siempre es preferible adaptarse a los tamaños estándar proveídos por los fabricantes para abaratar costos

Diámetro superior mínimo: 55 mils - 1,397 mm

Diámetro superior mínimo: 50 mils - 1,27 mm

Tolerancia de perforación del diámetro: 2 mils - 0,05 mm

Tamaño mínimo de perforación: 27,6 mils - 0,70 mm

Ejemplo de especificaciones de un fabricante. Existe la posibilidad de trabajar con pistas más finas y vías más pequeñas

16-17.indd 2

01/02/2010 01:53:20 p.m.

TIPOS DE VIAS

Blind via

Inner via Son conexiones internas en impresos multicapa. No son visibles en la superficie

Pad Área de material conductor en un PCB designado para el montaje de componentes.

Puede ser una patita de un footprint de un componente SMD o una perforación metalizada para montar un componente (resistencia, capacitor, etc.) ó un integrado through-hole.

PTH (Plated Through Hole)

Foots prints

Perforación de cobre metalizado que atraviesa de lado a lado un impreso, con la finalidad de brindar conexión eléctrica entre los arreglos de pistas de ambas caras. Pueden corresponder a pads ó vías.

Huellas de montaje para componentes de montaje superficial (SMT)

Signal layer Generalmente esta capa externa se usa para ruteado general.

Prepreg Es una delgada capa de fibra de vidrio impregnada de resina epoxi, aplicada entre 2 capas internas o “cores” de un PCB multilayer. Funciona como pegamento en el proceso de “laminación” del fabricante.

Corona (annular ring) Es el anillo circular remanente luego de la perforación de un pad. Es de sustrato conductivo y superficie metalizado.

Clase 02

17

Son vías ciegas que conectan una capa exterior con una interior

Capa interna de un PCB multicapa. En impresos de 4 capas se las destina a planos de tierra o alimentación, aunque puede ser usada para ruteado general.

Core Internal layer Prepreg Signal layer

CONSTRUCCIÓN DE CIRCUITOS

Internal layer

Four-Layer PCB (PCB 4 capas):

o a .

Es un impreso que cuenta con 4 capas de interconexión. Generalmente se utilizan 2 para ruteado general (las 2 externas) y 2 para planos de tierra y alimentación respectivamente (las internas).

Propiedades eléctricas Constante dieléctrica (Er)

-

16-17.indd 3

4.7

1 Mhz

4.35

500 Mhz

4.34

1 Ghz

Propiedades físicas

Propiedades térmicas

Resistencia eléctrica de la superficie (min)

2 x 10 ^5 Mohms

TG: Temperatura de transición del vidrio

Resistencia volumétrica (min)

2 x 10 ^7 Mohms

Coeficiente de expansion térmica

Ruptura dieléctrica

55 kV

Resistencia al arco

100 segundos

Eje X:

14 ppm /ºC Ambient to Tg

Eje X:

13 ppm /ºC Ambient to Tg

Eje y:

175 ppm /ºC Ambient to 288

135 ºC

UL94-V-0

Flamabilidad: Absorción humedad

de

<0.25%

Resistencia a la torsión 1) 40000 psi LW 2)50000 psi CW

01/02/2010 01:53:21 p.m.

TÉCNICAS DE SOLDADO Una técnica es una serie de pasos a seguir que nos aseguran la resolución de una tarea en forma apropiada. Las siguientes son técnicas de soldado de componentes e integrados through-hole y SMD. Veamos de qué se trata.

22-23.indd 2

01/02/2010 06:38:51 p.m.

22-23.indd 3

01/02/2010 06:38:53 p.m.

CONSTRUCCIÃ&#x201C;N DE CIRCUITOS

Clase 02

23

05

ARMADO DE UN PROGRAMADOR PARA MICROCONTROLADORES PIC 03. Luego de haber soldado los zócalos, continuamos con el montaje de los resistores de 1K5 y 10K. Recordemos que el resistor de 1K5 tiene los colores marrónverde-rojo-dorado, mientras que el de 10K tiene marrón-negronaranja-dorado.

07

04. Para evitar que los resistores caigan al voltear el PCB, al realizar

09

las soldaduras, debemos abrir sus terminales a 45 grados y, luego, soldarlas y cortarlas. Es importante que todos los componentes queden con sus cuerpos firmes contra la superficie del PCB.

05. A continuación, montamos los diodos 1N4148, y zeners 5V1 y 6V2 aplicando la misma técnica que con los resistores. Prestemos especial atención a la posición de los cátodos, indicados por la línea negra sobre el encapsulado.

De no hacerlo, corremos el riesgo de ponerlos al revés.

11

06. En el siguiente paso vamos a montar el diodo LED y los transistores siguiendo las técnicas anteriormente vistas. Hay que tener cuidado con la posición en que los coloquemos. En el caso del diodo LED, el cátodo se identifica observando el encapsulado, donde hay un polo achatado.

ED_10_ALTA.indd 22

15/03/2010 14:00:49

PASO A PASO

06

07. El siguiente paso es el armado del cable plano sobre la ficha DB9. Para montarla, usaremos sólo seis conductores, que soldaremos a cada terminal de la ficha. Debemos hacer coincidir el color, según el código de colores de los resistores, con el número del terminal. De esta forma, será más sencillo identificarlo al soldarlo en el PCB. 08. Una vez soldados los conductores, atornillamos la brida o seguro metálico que evita el deslizamiento, y montamos el conjunto en las tapas, que le dan cuerpo al conector y protegen las conexiones.

08

09. Montamos en el conector los tornillos de fijación con sus respectivos refuerzos metálicos. Éstos nos permitirán fijar luego el conector a la ficha DB9 de la PC. El refuerzo metálico le dará mayor resistencia mecánica a la ficha, pues al atornillarla, los tornillos harán fuerza sobre los refuerzos y no sobre las tapas plásticas.

Este programador nos será útil para trabajar con cualquier microcontrolador de 18 y 48 patas.

10 10. Finalmente, cerramos las tapas y colocamos los tornillos que las sujetan. Debemos ponerlos en contraposición, es decir, haciendo que ingrese uno desde arriba y el otro desde abajo; esto facilita el armado del conector.

11. Una vez que efectuamos el monta-

12

je de la ficha, soldamos las conexiones entre los distintos componentes, realizando los caminos de estaño.

Al completar todas las conexiones, debería de quedarnos el circuito como se muestra en la imagen.

12. Finalmente, éste es el programador terminado, con todos sus componentes. Podemos ver los zócalos donde luego instalaremos los microcontroladores por programar; y el LED, que nos indicará visualmente la fase de programación. El resto de los elementos controlan la programación y generan el voltaje correspondiente.

ED_10_ALTA.indd 23

15/03/2010 14:00:51

ETHERNET Y TCP/IP CON PIC18F97J60 Tenemos a nuestra disposición una amplia gama de herramientas y dispositivos para desarrollar completas soluciones de conectividad vía Ethernet y TCP/IP. En esta ocasión veremos una tarjeta de desarrollo basada en PIC18F97J60.

MICROCONTROLADOR PIC18F97J60 Es el corazón de la placa. Permite controlar, transmitir y recibir datos vía Ethernet. Funciona en base a un reloj de 25 MHz.

Physical Layer Device (PHY) Encargado de codificar / decodificar la información proveniente de la red Ethernet.

Medium Access Controller (MAC) Encargado de empaquetar los datos aplicando el estándar IEEE 802.3

PWM 5x 10-bit it timer 5x 8/16-b ART 2x-LIN-U s C 128 Kbyte 2x-SPI/P Flash

7J60 PiC18F9 E OR C U C M 10 MIPS

Mux

16 ch C 10-bit AD

4 Kbytes RAM

Memoria RAM 8 KB Memoria temporal utilizada para almacenar paquetes de datos.

Display LCD de 2 líneas de 16 caracteres cada una Sensor de temperatura Conector para display LCD externo opcional Conectores RJ-11 para utilizar con MPLAB ICD2 Botón de reinicio Puerto serie LED testigo de encendido

Fuente de alimentación integrada Potenciómetros

6-7.indd 2

Pulsadores

6/1/10 12:25:17 AM

La tarjeta de desarrollo que ofrece Microchip permite realizar gran cantidad de soluciones de conectividad vía Ethernet o Internet.

Es posible montar un servidor web para realizar numerosas tareas, como: monitoreo de señales y variables, activación de equipos a distancia, y registro de eventos y sucesos, por ejemplo.

07

APLICACIONES

DMZ

Internet

Firewall Server

PÁGINA DE EJEMPLO DE ACCESO VÍA INTERNET Conectores RJ-45 (10BaseT) individuales para el microcontrolador y controlador Ethernet

Controlador Ethernet.

Además del microcontrolador, la placa posee un controlador ENC28J60 extra para utilizar en aplicaciones externas mediante una interfaz SPI.

Microchip ofrece ece ejemplos y librerías para aprovechar el potencial de la placa de desarrollo. Mediante el TCP/IP Stack Demo Application es posible ejecutar una página web para interactuar con la tarjeta y realizar acciones en línea. La página na de ejemplo posee algunos bloques que permiten al usuario interactuar y reflejar los cambios en la tarjeta electrónica: por ejemplo, en este caso, el recuadro punteado permite ver el estado de los LEDs y cambiarlo. Lo mismo sucede para los os botones. La opción del potenciómetro muestra un valor numérico ico de acuerdo con la posición del eje (el cual se puede variar).

TELEMETRÍA Y CONTROL REMOTO CON PIC

Clase 21

Hub / Switch

Conector de acceso directo a los puertos del microcontrolador.

Área de prototipo

6-7.indd 3

6/1/10 12:25:19 AM

MECĂ NICA DE UN ROBOT Un robot contiene muchos elementos mecĂĄnicos que le permiten desplazarse y generar todo tipo de movimientos. Vamos a conocerlos para poder realizar diseĂąos eďŹ cientes.

Motor CC Convierte la energĂ­a elĂŠctrica en mecĂĄnica, traducida en un movimiento rotativo.

Motor paso a paso Es un tipo especial de motor que permite girar su eje en ĂĄngulos (pasos) dependiendo de los impulsos elĂŠctricos que se apliquen en sus entradas de control.

Engranaje Rueda dentada que permite transmitir movimiento entre componentes de una mĂĄquina.

Polea Rueda maciza con un canal en su borde que permite transmitir fuerza utilizando una correa.

CH>>

Servomotor Motor controlado que permite ubicarse en cualquier posiciĂłn dentro de su rango y permanecer en ella hasta la llegada de nuevas Ăłrdenes.

T

HUMANO VS. ROBO Brazo humano

Hombro Codo MuĂąeca Mano

Brazo Humano

Brazo robot

Dedos

19

El diseĂąo de un brazo robĂłtico intenta imitar al del ser humano. EstĂĄ compuesto por las mismas articulaciones, aunque todavĂ­a es bastante limitado en cuanto a la naturalidad de sus movimientos.

Antebrazo Cintura

Alambre Muscular Son alambres metĂĄlicos que se expanden nden y contraen como un mĂşsculo cuando sufren una variaciĂłn de temperatura, lograda haciĂŠndoles circular una corriente elĂŠctrica.

Oruga Dispositivo de tracciĂłn formado por una es cinta ďŹ&#x201A;exible construida con eslabones s. y acoplada mediante ruedas dentadas.

Permite movilizar elementos en terrenos irregulares.

CONSTRUCCIĂ&#x201C;N DE UN ROBOT SEGUIDOR

Formado por un electroimĂĄn que, al nte recibir seĂąal, permite mover linealmente un eje central.

Clase 26

Solenoide

RulemĂĄn Elemento mecĂĄnico que permite acoplar un eje con otra pieza, para reducir la fricciĂłn y facilitar el desplazamiento.

CH>>

16 16. Del lado inferior del robot, presentamos y pegamos la baterĂ­a a la base usando la pistola de plĂĄstico. QuedarĂĄ ubicada entre los tornillos de fijaciĂłn del motor y la rueda libre.

17. Teniendo cuidado de que los cables provenientes de la baterĂ­a no se toquen, conectamos ĂŠsta a la bornera de alimentaciĂłn. Los cables que vienen de la parte inferir del robot pueden sujetarse a la madera mediante grampas o pegarse con plĂĄstico.

18

18. Colocamos la rueda libre utilizando dos tuercas (una de cada lado). Ă&#x2030;stas nos permitirĂĄn ajustar la altura de la base respecto del piso. Si elevamos la parte trasera del robot, acercamos los sensores al piso; por el contrario, si bajamos la base, los sensores se alejan del piso. Esto permite ajustar la sensibilidad de los sensores junto con el potenciĂłmetro.

20

CH>>

PASO A PASO 17 19. Para colocar las ruedas, es recomendable que el eje del motor ajuste perfectamente en ella. Si no logramos una sujeciรณn firme, es recomendable utilizar bujes a medida. En algunas situaciones, los separadores de las placas son una buena soluciรณn para usar como bujes.

20. ร sta es una vista de cรณmo quedarรก el robot, observado desde la parte inferior. Es importante notar la posiciรณn de la baterรญa, ya que si estรก muy prรณxima al frente del robot, rozarรก contra el piso e impedirรก el avance.

Los separadores de las placas son una buena soluciรณn para usar como bujes.

21. Utilizando cinta aisladora de

19

2 cm de ancho de uso comercial, trazamos un circuito cerrado con curvas o cruces, para realizar pruebas de funcionamiento, detectar y corregir cualquier desperfecto que surja.

21

CH>>