electronica practica users

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ElEctronics from scratchIn this book we will learn the basics of Electronics as well as the practical aspects to bear in mind when dealing with analysis, simulation and construction of electronic circuits. Furthermore, we will be trained on how to use tools and electronic measuring instruments.

CoNCEptos bsICos dE ELECtrNICA

Uso dEL mULtmEtro y EL osCILosCopIo

EL tALLEr IdEAL y LAs hErrAmIENtAs NECEsArIAs

dIsEo y ArmAdo dE UNA FUENtE dE ALImENtACIN

C o l e C C i n U s e r s e l e C t r n i C a

AprendA A AnAlizAr, simulAry construir circuitosAprendA A AnAlizAr, simulAr, simulAr, simul r

ElEctrnicaprctica

ElEc

trn

ica

prc

tica

ElEctrnica prctica

aDEms

en este libro recorreremos los conceptos bsicos de la electrnica y sus aspectos prcticos. entraremos en el taller y veremos en detalle las herramientas y los instrumentos imprescindibles. Adems, conoceremos en profundidad el anlisis, la construccin y la simulacin de circuitos en la pc.

DEntro DEl libro EncontrarEl taller electrnico Las herramientas Circuitos electrnicos protoboard Construccin de circuitos impresos tcnicas de soldado Instrumentos de medicin Uso del multmetro digital El osciloscopio diseo de circuitos impresos diseo y simulacin simulacin del cargador de bateras diseo de una fuente de alimentacin Los reguladores de voltaje

microcontrolaDorEsFuncionamiento, programacin y aplicaciones prcticas

proyEctos con microcontrolaDorEsAprenda a desarrollar sus propias aplicaciones

nEtworking con microcontrolaDorEsdescubra cmo acceder remotamente a sus equipos

aDEms

sobrE la colEccin: ElEctrnica Aprendizaje guiado mediante explicaciones claras y concisas proyectos prcticos basados en necesidades reales consejos de los profesionales infografas y procedimientos paso a paso producciones fotogrficas profesionales

N I V E L D E U S U A R I O

intermedioBsiCo avanzado experto

CoNtIENE EjEmpLos prCtICospArA poNEr mANos A LA obrA!

>> HARDWARE>> 192 PGINAS>> ISBN 978-987-1773-22-0

Esta obra presenta las

diferencias entre los sistemas

analgicos y los digitales.

Adems, analizaremos los

conceptos y los dispositivos

fundamentales en los que se

basa la electrnica digital,

ingresaremos en el mundo de las

memorias y aprenderemos cmo

programar microcontroladores.

FUNCIONAMIENTO, PROGRAMACIN Y APLICACIONES PRCTICAS

SOBRE LA COLECCIN: USERS ELECTRNICA

Aprendizaje guiado mediante explicaciones claras y concisas .Proyectos prcticos basados en necesidades reales .

Consejos de los profesionales .Producciones fotogrficas profesionales .

Infografas y procedimientos paso a paso .

LIBRO Electronica 1 VIOLETA - COLECCION FLUO 15x19 - BOMBO RT - Feb 10.indd 1LIBRO Electronica 1 VIOLETA - COLECCION FLUO 15x19 - BOMBO RT - Feb 10.indd 1 08/04/2011 13:11:5108/04/2011 13:11:51

Preliminares_Electronica.qxp 04/07/2011 16:01 Pgina 1

TTULO: Electrnica prctica

COLECCIN: desde Cero

FORMATO: 15 X 19 cm

PGINAS: 192

Electrnica prctica / coordinado por Daniel Benchimol.- 1a ed. - Buenos Aires: Fox Andina; Dalaga, 2011.v. 17, 192 p. ; 19x15 cm. - (Desde cero; 17)ISBN 978-987-1773-21-3

1. Informtica. I. Daniel Benchimol, coord.CDD 005.3

Copyright MMXI. Es una publicacin de Fox Andina en coedicin conDALAGA S.A. Hecho el depsito que marca la ley 11723. Todos los dere-chos reservados. Esta publicacin no puede ser reproducida ni en todo nien parte, por ningn medio actual o futuro sin el permiso previo y porescrito de Fox Andina S.A. Su infraccin est penada por las leyes 11723y 25446. La editorial no asume responsabilidad alguna por cualquierconsecuencia derivada de la fabricacin, funcionamiento y/o utilizacinde los servicios y productos que se describen y/o analizan.Todas las mar-cas mencionadas en este libro son propiedad exclusiva de sus respecti-vos dueos. Impreso en Argentina. Libro de edicin argentina. Primeraimpresin realizada en Sevagraf, Costa Rica 5226, Grand Bourg, MalvinasArgentinas, Pcia. de Buenos Aires en VII, MMXI.

ISBN 978-987-1773-21-3


Pr logo

La electrnica comenz con el diodo de vaco, cuan-do John Ambrose Fleming coloc una lmina dentrode una bombilla para evitar el ennegrecimiento en laampolla de vidrio. Pas ms de un siglo de estainvencin y la electrnica evolucion a pasos agi-gantados, hasta llegar a la actual era digital.

Ingresar en el universo de la Electrnica Digital esdescubrir cmo se componen y funcionan muchosde los dispositivos tecnolgicos que se utilizan en laactualidad, tanto en el mbito hogareo como en elindustrial y en el de entretenimiento. El bajo costode aplicacin, la versatilidad y la eficiencia de los sis-temas digitales permiten su aplicacin en las com-putadoras, en los equipos de telefona, en los decomunicaciones y en una larga lista de dispositivos

de alta complejidad. Estos aspectos son solo algu-nos de los motivos por los cuales invitamos a los lec-tores a recorrer este apasionante mundo.

Tanto el aficionado a la Electrnica como el hobbistaaqul que tiene algunas nociones tericas y prcti-cas en sistemas digitales encontrarn, en este libro,las herramientas para realizar sus primeros proyectos.

El material terico y prctico que abarca esta obrase alinea en un solo sentido: explicar todos losfundamentos de la Electrnica Digital y su aplica-cin real y prctica. Por medio de un despliegueeditorial de alto impacto visual y de gil lectura, ellector encontrar una respuesta para cada una delas preguntas que se plantee.

Prlogo al contenido

3


4PREL IMINARES

El libro de un vistazo

Este libro est enfocado a aficionados de la electrnica, hobbistas y a todo aquel que tiene algunas nocionestericas y prcticas en sistemas digitales. A lo largo de la obra, veremos cmo aplicar los conocimientosadquiridos mediante proyectos prcticos..

CAPTULO 1ELECTRNICA DIGITAL

Conoceremos las primeras nociones de electrnicadigital, cules son sus alcances y los lmites que debe-mos respetar.Veremos las herramientas ms importan-tes y qu instrumentos no nos pueden faltar.

CAPTULO 2CONSTRUCCIN DE CIRCUITOS

Comprender las bases de la composicin de los cir-cuitos digitales resulta de suma importancia parapoder abordar, ms adelante, los procesos complejos.

CAPTULO 3INSTRUMENTOS DE MEDICIN

En este captulo, explicaremos cules son lasmedidas que podemos realizar sobre un circuito,cul es la manera apropiada de hacerlo y qu ins-trumentos necesitamos.


5E l l ib ro de un v i s tazo

CAPTULO 4DISEO DE CIRCUITOS IMPRESOS

Conoceremos las caractersticas, funciones y limita-ciones de algunos paquetes de diseo para la crea-cin, edicin y gestin de proyectos electrnicos.

CAPTULO 5SIMULACIN DE CIRCUITOS EN LA PC

En esta clase explicaremos qu es la simulacin decircuitos, su utilidad en el proceso de diseo y cmosimular un circuito, utilizando el software ISIS.

CAPTULO 6FUENTES DE ALIMENTACIN

La fuente de alimentacin es la encargada de prove-er la tensin adecuada para el correcto funciona-miento de un circuito. Conoceremos sus caractersti-cas y funciones.

APNDICEEL MERCADO LABORAL

En este apndice, describiremos el amplio abanicolaboral sobre el cual se desarrollaran las personas conconocimientos en electrnica.

SERVICIOSAL LECTOR

En este ltimo apartado, encontraremos un ndicetemtica que nos ayudar a encontrar de forma msrpida y precisa los principales conceptos de la obra.


6PREL IMINARES

Contenido del libro

Prlogo al contenido 003

El libro de un vistazo 004

Introduccin a Sitios web 010

CAPTULO 1ELECTRNICA DIGITAL 011

La electrnica digital 012

El concepto 013

Los componentes 014

El taller 016

Sobre la seguridad 017

Las herramientas 020

Soldador y accesorios 022

Los instrumentos 023

Accesorios y complementos 025

Multiple choice 026

CAPTULO 2CONSTRUCCIN DE CIRCUITOS 027

Primeros pasos 028

Circuitos electrnicos 028

Los componentes 028

El esquemtico 029

El PCB 029

La transferencia del trazado a la placa 030

La perforacin y el estaado 030

El protoboard 031

Topologa 031

Accesorios tiles 032

Limitaciones 033

Uso del protoboard 033

Alimentacin del circuito 034

Colocacin de componentes 034

Consejos finales 035

Cmo trabajar con el protoboard 036

Circuito impreso universal 041

UPCB 045

Montaje del circuito 045

Circuito impreso en detalle 046

Mtodo de Fabricacin casera 046

Fabricacin profesional 046

Construccin de un circuito impreso 047

Soldadura para electrnica 047

Material para soldar 052

Proceso de soldado 052

Desoldado 053

Multiple choice 056

CAPTULO 3INSTRUMENTOS DE MEDICIN 057

Instrumentos de medicin 058

Instrumentos analgicos 058


Conten ido de l l ib ro

Alcance de tensin

del instrumento analgico 058

Cifra en Ohm/Volt 059

Infografa 3: Instrumentos de medicin 060

Ampermetro analgico 062

ndice de clase de un

instrumento analgico 062

El multmetro digital 063

Principio de funcionamiento 063

Uso del multmetro digital 064

Cargador de bateras Ni-Cd 067

Comprobaciones de continuidad 068

Parmetros de componentes 068

Mediciones con el circuito alimentado 070

Medicin de la corriente de carga Ic 071

Medicin sobre la batera

durante la carga 072

El osciloscopio 072

Mediciones con osciloscopio 072

Tipos de osciloscopios 072

Osciloscopio analgico 072

Osciloscopio de

almacenamiento digital (DSO) 072

Osciloscopio de fsforo

digital (DPO) 074

Funcionamiento del osciloscopio 074

Ancho de banda 075

Disparo 075

Los ojos del osciloscopio 075

Calibracin 076

Clips de masa 077

Mediciones de formas de onda 078

Medicin de tensin y frecuencia 079

Medicin de tensin 079

Medicin de frecuencia 079

Multiple choice 080

CAPTULO 4DISEO DE CIRCUITOS IMPRESOS 081

Diseo de circuitos impresos en la PC 082

Mtodo de diseo tradicional 082

Entornos de diseo CAD 084

El mdulo de captura

de esquemticos 085

El mdulo de CAD 086

El control de errores 086

Cadsoft EAGLE 087

Interfaz de los mdulos 088

Componentes disponibles 089

Diseo de un circuito esquemtico 089

Creacin de libreras 091

Generacin del circuito impreso 093

Funcin de ruteo automtico 094

Manejo de capas 095

Cmo utilizar CadSoftEAGLE 095

Diseo de una PCB 095

Limitaciones de la versin freeware 104

Reglas de ruteo 105

Sistema mtrico y mils 106

Tipos de encapsulados ms comunes 107

Multiple choice 108

CAPTULO 5SIMULACIN DE CIRCUITOS EN LA PC 109

Diseo y simulacin 110

Proceso de diseo 110

Ventajas de la simulacin de circuitos 112

7


PREL IMINARES

Modelado de circuitos electrnicos 112

Simulacin lgica funcional 113

La lista de red 114

Programas de simulacin 115

Proteus 115

OrCAD 116

Altium Designer 117

Software ISIS 118

Entorno ISIS 119

rea de trabajo 120

Barras de acceso rpido 120

Desplazamiento por

el rea de trabajo 122

Diseo en ISIS 124

Libreras de componentes 124

Insercin de componentes 125

Diseo de un circuito 126

Insercin de masa y alimentacin 127

Cableado de dispositivos 128

Instrumentos de simulacin 128

Simulador del

cargador de bateras 129

Simulacin de cdigo con ISIS 142

Limitaciones de las versiones 143

Multiple choice 144

CAPTULO 6FUENTES DEALIMENTACIN 145

Las fuentes de alimentacin 146

Especificaciones de las fuentes 148

Proteccin 149

Fuentes lineales y conmutadas 149

La fuente lineal 150

La fuente conmutada 150

Comparacin entre fuentes

lineales y conmutadas 152

Etapas de una fuente

de alimentacin lineal 153

El transformador 153

Cmo elegir? 154

El rectificador 154

El rectificador de media onda 155

Los rectificadores de onda completa 156

Rectificador puente de Graetz 157

Filtros de salida 158

Diseo de una fuente de alimentacin 162

Tensin de rizado o ripple 163

Los reguladores de voltaje 165

Reguladores fijos 165

Los reguladores variables 168

Fuente de alimentacin para el taller 169

Multiple choice 176

APNDICEEL MERCADO LABORAL 177

El mercado laboral 178

Integracin 180

SERVICIOSAL LECTOR 181

ndice temtico 182

Catlogo 185

8


COLECCION FLUO - BOMBO PAG 08 - Base Editable - 15x19 - Oct 10.indd 1 13/10/2010 12:59:39

PREL IMINARES

Este libro, realizado por expertos, ofrece un exten-so y muy completo recorrido por el maravillosomundo de los sistemas digitales, donde tanto elensayo como el error son claves fundamentalespara perfeccionarse.

A lo largo de los primeros captulos, conoceremoscul es el alcance de la Electrnica y sus aspectosprcticos. Veremos en detalle las herramientas einstrumentos infaltables para un taller que seespecialice en este rea. Adems, nos familiariza-remos con la construccin de circuitos electrnicosmediante la utilizacin de un protoboard.

Una vez que conozcamos las primeras nocionessobre el tema, nos iniciaremos en el mundo de la instrumentacin electrnica: aprenderemos ausar el voltmetro, el ampermetro y los multme-tros digitales, para medir los parmetros msimportantes de un circuito. Siguiendo el orden de

aprendizaje, conoceremos el proceso de simula-cin de circuitos en la PC con ISIS y su utilidad enproyectos electrnicos.

Adems, desarrollaremos cules son los programas ylas funciones para simular el comportamiento realde un circuito electrnico. Por otro lado, conocere-mos las funciones y las caractersticas de las fuentesde alimentacin, su utilidad y los diferentes tiposexistentes. Aprenderemos cada una de las etapas desu circuito y los parmetros para disear.

Encontrarn, en esta obra, las herramientas pararealizar sus primeros proyectos. Es una excelenteoportunidad para que transitemos juntos este sor-prendente recorrido donde se combinan aspectosvinculados con la programacin, el hardware y laRobtica, entre muchos otros. A lo largo de todo ellibro, encontrar un completo desarrollo terico ypodr llevar a cabo proyectos de aplicacin real.

Introduccin a Electrnica Prctica

10

PREL IMINARES


En este primer captulo, haremosuna introduccin a los principalesconceptos de Electrnica Digital.

Captulo 1

EElleeccttrrnniiccaa DDiiggiittaall

ELECTR_Cap1_xxx_xxx_ajustado.qxp 04/07/2011 16:30 Pgina 11

12

Electrnica

DDiiggiittaall

En la actualidad, y desde hace muchos aos, laElectrnica Digital ha estado presente en infini-dad de aparatos domsticos, industriales y milita-res (Figura 1). Naci al mismo tiempo que laElectrnica Analgica, pero tom especial significa-cin desde el momento en que se emple para el di-seo y la construccin de sistemas bsicos decmputo, el control industrial, los autmatasprogramables, los microcontroladores, los micro-procesadores y los computadores personales.Gracias a que la Electrnica Digital considera solo

dos valores concepto que veremos ms adelante,es mucho ms simple procesar y manipular las seales de forma digital que hacerlo de maneraanalgica. Esta ventaja se produce a partir de que es-ta ltima resulta inexacta y costosa, considerando lagran cantidad de componentes que necesita para sufabricacin: transistores y resistores electrnicos.

1.E lect rn ica D ig i ta l

Si bien podemos manejar seales digitales con un transistor que trabaja de forma lineal o

analgica, lo cierto es que no tiene ningn sentido hacerlo, ya que no nos interesan los valo-

res intermedios, sino solo los extremos mnimos y mximos de una seal.

SEALES DIGITALES

La Electrnica Digital ha estado presente en infinidad de aparatosdomsticos, industrialesy militares

FIGURA 1.

Actualmente, la electrnica

brinda un abanico

de posibilidades laborales

muy diversas.


13

tomar solo dos valores o estados posibles ybien definidos. Dado que estamos tratando el as-pecto elctrico del concepto, esos dos valores pue-den ser 0 V y 5 V o, de forma binaria, 0 y 1. Laeleccin del valor de 5 V no es caprichosa o anto-jadiza. Es debido a que la mayora de los sistemasdigitales trabajan con una tensin de 5 V. Sin em-bargo, en la actualidad, podemos encontrar a me-nudo sistemas que operan con tensiones de 3,3 Vy an menores, dependiendo del circuito.

EL CONCEPTOLa Electrnica Analgica trata con variables (tensin, corriente y potencia, entre otras) que varan de forma continua con el tiempo. Comoejemplo podemos citar una seal de audio o latensin que proporciona un sensor de temperatu-ra. Todas estas seales estn compuestas por ml-tiples valores de tensin y la Electrnica Analgicaconsidera todos estos valores. Como contraparti-da, en la Electrnica Digital, las variables pueden

E lect rn ica D ig i ta l

Un circuito analgico es mucho ms costoso de disear y construir. Es por este motivo que

el concepto de Electrnica Digital cobra sentido y evoluciona constantemente. En este libro,

analizaremos todas sus ventajas y desventajas.

ANALGICA Y DIGITAL


14

LOS COMPONENTESEn Electrnica tanto Analgica como Digital se uti-lizan exactamente los mismos componentes dis-cretos. Cuando decimos discretos, queremos signifi-car que se trata de componentes primitivos, co-mo las resistencias, los diodos (Figura 2), los capa-citores y los transistores, entre otros. Por ejemplo, uncircuito integrado no es un componente discreto, yaque contiene un circuito en su interior que hace untrabajo determinado por el fabricante. Sin embargo,el circuito integrado est construido en base a varioscomponentes discretos interconectados entre s.

Es entonces que nos preguntamos cul es la dife-rencia, ya que se utilizan los mismos componentes,tanto para Electrnica Analgica como para Digi-tal. La diferencia se halla en la manera de hacer fun-cionar estos componentes. Observemos lo siguiente:


Los componentes discretos son: resistores,diodos, capacitores y transistores

ELECTRNICA ANALGICATrata con variables, como la tensin,

la corriente y la potencia, que varan

de forma continua con el tiempo.

ELECTRNICA DIGITALLas variables pueden tomar solo dos

valores o estados posibles y definidos.

DACEs un circuito cuya funcin es convertir

un valor digital en uno analgico.

ADCEs un circuito cuya funcin consiste en

convertir un valor analgico en digital.

DISCRETOSSon componentes primitivos, como las

resistencias, diodos, capacitores y tran-

sistores, entre otros.

TRANSISTORDispositivo electrnico semiconductor

que cumple funciones de amplificador,

oscilador, conmutador o rectificador.

Trminosfundamentales


15

La e lect rn ica d ig i ta l

un transistor puede funcionar como una resisten-cia variable que opera como un interruptor elctri-co que anula el paso por completo de la corriente o la deja pasar. Estos dos estados deltransistor se los conoce como estado de bloqueo(cuando est abierto) y estado de saturacin(cuando se encuentra cerrado).

Cuando un transistor funciona solo con los estadosde bloqueo y saturacin (como si fuese un interrup-tor) podremos decir que est operando de maneradigital, ya que no considera los valores intermedios.Un ejemplo de ello puede ser un interruptor, queconecta o desconecta una bombilla de luz. Si, en

cambio, hacemos funcionar un transistor de maneratal que tenga en cuenta los estados o valores inter-medios, el transistor estar operando de manera lineal o analgica. Como ejemplo, podemos citar elregulador de luminosidad o dimmer con quecuentan algunos hogares, que permite graduar la in-tensidad de luz deseada emitida por la bombilla.

A lo largo de todo el libro, se estudiarn las compuertas digitales. Si bien comercialmentese adquieren bajo la denominacin de CircuitoIntegrado (CI), interiormente son transistoresque operan de forma digital, que es lo mismo quedecir en estado de bloqueo y saturacin.

FIGURA 2.

El diodo permite la

circulacin de corriente

elctrica en un sentido.

El ms comn es el diodo

semiconductor.

Es fundamental conectar a tierra todas las clavijas centrales de los tomacorrientes y de la

pulsera de descarga esttica. Si no disponemos de una conexin a tierra en la red domicilia-

ria, podemos utilizar una jabalina enterrada, siguiendo las especificaciones del fabricante.

DESCARGA A TIERRA


16

El ttaalllleerr

El taller es el espacio en el cual efectuaremos to-das las pruebas y tareas de Electrnica (Figura 3).Por este motivo, es necesario equiparlo adecuada-mente. Veamos qu necesitamos. Debe proveeruna adecuada ventilacin para evacuar los gases emitidos por desengrasantes, txicos,productos qumicos empleados en la fabricacinde circuitos impresos y los compuestos de solda-dura. Para lograr una buena ventilacin, es nece-sario tener extractores de aire para asegurarnos larenovacin constante de oxgeno.

EL BANCO DE TRABAJOEl banco o mesa de trabajo debe tener una alturaadecuada, el estndar es de 80 centmetros.Si bien el uso de cajones no es aconsejable ya queentorpecen nuestro movimiento, pueden aceptarse si

los tiene solo a los costados. Como manipularemosartefactos elctricos, el banco debe ser de madera oun compuesto aislante de fibra. Siempre es reco-mendable adherir, en toda su superficie, una lminade goma lisa de un espesor de 2 milmetros.

El banco debe ser muy robusto, ya que permanente-mente soportar el peso de los equipos de medi-cin, herramientas y, ocasionalmente, aparatosmuy pesados, que contengan transformadores obateras. Sobre su fondo podremos agregar una al-zada o estante para colocar equipos y componentessin ocupar espacio de trabajo en su superficie.

Es importante incorporarle una lmpara con lupa (lente de aumento) de brazo flexible, parapoder ajustar con la mano la posicin exacta delcircuito que necesitemos. Debemos proveerlo decuatro o ms tomacorrientes de tres clavijas


FIGURA 3. El ambiente donde desarrollemos nuestra tarea debe ser un espacio bien iluminado en

general, independientemente de la iluminacin puntual sobre el banco de trabajo.


17

con conexin a tierra a cada lado (izquierdo y de-recho). Es sumamente relevante contar con un interruptor trmico bipolar para desconectarelctricamente el banco en caso de ser necesario.

SOBRE LA SEGURIDADEl primero de los equipos de seguridad que debemosinstalar en el taller es el interruptor diferencial o dis-yuntor. A pesar de tomar todos los recaudos posiblespara mantenernos aislados de tierra, existe una situacin de extrema peligrosidad y es nuestra cone-xin a la pulsera antiesttica. No olvidemos que esta pulsera nos conecta a tierra, todo lo contrario alo que evitamos con el piso aislante de goma y losrecaudos de aislamiento del banco de trabajo.

En caso de que, accidentalmente, toquemos connuestra mano el terminal positivo o vivo de lared de canalizacin, quedaremos con nuestro

E l ta l le r

El banco o mesa de trabajo debe tener una altura adecuada, el estndar es de 80 centmetros

cuerpo conectado directamente a la red elctrica.Si bien el interruptor diferencial actuara en conse-cuencia, es preferible no llegar a esta situacin.Para ello, evitemos colocarnos la pulsera antiestti-ca, a menos que sea indispensable.

Una solucin definitiva a este problema es aislarelctricamente el taller por completo o, en su de-fecto, el banco de trabajo de la red elctrica externa.Para hacerlo, podemos colocar un transformadorcon relacin 1:1 y de la potencia adecuada.

Por ejemplo, si la tensin nominal es de 110 V(depende del pas), el transformador deber ser de110 V de entrada y 110 V de salida, conectandoesta ltima al banco de trabajo. Si tenemos previs-to conectar aparatos de gran consumo, debemosemplear un transformador con una potencia mnimade 1 KVA (VA: VoltAmper - K: Kilo) o superior.

Consiste en una cinta, con un abrojo para ajustarla a la mueca, conectada a un cable de

toma de tierra que permite descargar cualquier acumulacin de electricidad esttica en

nuestro cuerpo. Lleva una resistencia de 1 MOhm.

PULSERA ANTIESTTICA


18


INFOGRAFA 1: EL TALLER ELECTRNICO


19

Infograf a 1 : e l Ta l le r e lect rn ico


20

El taller es el espacio de trabajo en el que pasaremosgran parte del tiempo. Es por eso que debemos man-tenerlo en ptimas condiciones operativas y de se-guridad. Un espacio incmodo impide el desarrollode tareas prolongadas (Figura 4).

Las hheerrrraammiieennttaass

El taller puede convertirse en un verdadero labora-torio electrnico, siempre que tengamos los instru-mentos y las herramientas adecuadas. Veamos ca-da herramienta en detalle (Figura 5).

Alicate: el alicate comn produce un corte en forma de V y est indicado para cortar cables o terminales gruesos. Tiene que ser de mango aislado pero no necesariamente grueso, ya que no lo usaremos en lneas energizadas, sino en alambres de conexin sin energa domiciliaria.

Pinza de fuerza: es una pinza convencional con mango aislado, utilizada para sujetar tuercas cuando montamos disipadores de calor y, tam-bin, otros elementos.

Pinza de punta: puede ser de punta recta u oblicua y se emplea para sujetar componentes o doblar terminales, segn sea necesario.


RED ELCTRICADebemos asegurarnos de que la red

domiciliaria se encuentre en perfectas

condiciones de funcionamiento. De ello

depender nuestra seguridad.

TOMACORRIENTESEs preciso tener una buena cantidad de

tomacorrientes en cada uno de los rin-

cones del taller. De este modo, podre-

mos conectar varios dispositivos sin

necesidad de alargues.

DESCARGA A TIERRAEn la actualidad, un taller de

Electrnica que no posea un sistema de

descarga a tierra es impensable; de l

depender nuestra seguridad personal.

MATAFUEGOEs natural que en un taller de

Electrnica se genere algn cortocir-

cuito y, para evitar incendios, es reco-

mendable tener a mano un matafuego

para fuegos clases A B C.

Clavesde seguridad


21

Las her ramientas

Pinzas Bruselas: son pequeas pinzas de punta que se usan para manipular pequeos compo-nentes, por ejemplo, para introducir los alambres en un protoboard o tablero de experimentacin.

Destornilladores: aunque resulte obvio, los

destornilladores en Electrnica cumplen un papel fundamental para ajustar controles electrni-cos y sujetar o retirar tornillos. Recomendamos adquirir un kit para Electrnica de destornilladorespequeos, con punta plana y en cruz.

FIGURA 4. Un taller inseguro pone en riesgo nuestra salud y los componentes que debemos reparar.

FIGURA 5.

El taller ideal

se construye

progresivamente.

Primero, se adquieren

las herramientas

ms elementales;

luego, las ms complejas

y, finalmente,

los instrumentos.


22

Fuente de alimentacin: si bien no es un instru-mento de medicin, la mencionamos aqu porque es indispensable para efectuar todos los experimentos o prcticas en nuestro taller. Una pequea fuente que suministre dos tensiones fijas y reguladas ser ms que suficiente (Figura 6).

SOLDADOR Y ACCESORIOSAdems de las herramientas mencionadas, necesita-mos varios accesorios para reparaciones electrnicas:

El soldador es fundamental para los trabajos electrnicos, ya que todas las conexiones son unidas por una aleacin de estao y plomo o soldadura libre de plomo (Figura 7). Es importante el uso de un soporte para poder depositarlo sobre el banco caliente sin riesgos.Algunos soportes, adems, cuen-tan con una espuma renovable de limpieza para la punta del soldador, algo muy til debido a losresiduos que se acumulan en ese sector, que pueden entorpecer la correcta soldadura.

Estao o soldante: es un alambre de un dime-tro de entre 0,5 mm y 1 mm, compuesto de una aleacin de 60% de plomo y 40% de estao.Adems, en su ncleo cuenta con una pasta a base de resina natural que ayuda a la soldadura.Requiere almacenamiento refrigerado.

Pasta para soldar o flux: es un compuesto en forma de pasta o lquido, que ayuda a soldar/desol-dar debido a sus propiedades limpiadoras, ya que baja el punto de fusin del estao. Es ampliamente utilizado en la soldadura de componentes SMD.

Bomba succionadora de estao: es una pequea bomba de vaco accionada a mano que, al momento de dispararla sobre la soldadura caliente, la aspira y la remueve. Es indispensable para desoldar circuitos integrados.

Cinta desoldante: es una malla o entretejido de hilos de cobre muy delgados, que estn trata-dos con un producto similar a la pasta para soldar. Para desoldar, apoyamos la punta de la cinta sobre la soldadura que deseamos eliminar,ubicamos el soldador encima de la cinta y deja-mos que el calor la traspase hasta fundir la soldadura. Esta se licuar y ser absorbida por la malla de cobre. Tambin es fundamental para desoldar circuitos integrados o efectuar una lim-pieza de los puntos de soldadura de los circuitos impresos y dems componentes.


Se utiliza para cortar los terminales sobrantes en una tarjeta de circuito impreso, ya que sus

hojas de corte tienen un lado en ngulo y otro totalmente plano, que puede lograr un corte

realmente al ras de la tarjeta. No debemos emplearlo para cables o terminales gruesos.

ALICATE DE CORTE AL RAS

Necesitamos tambinciertos accesorios en el taller de reparacioneselectrnicas


Las her ramientas

FIGURA 6.

Las tensiones recomendadas

son de 5 V y 12 V de 1 Amper

o superior.

23

LOS INSTRUMENTOSAdems de las herramientas y los accesorios men-cionados anteriormente, el taller debe contar conlos instrumentos imprescindibles (Figura 8), quedetallaremos a continuacin:

Multmetro Digital: tambin conocido como DMM (Digital MultiMeter), es el principal instru-mento de medicin de todo taller electrnico.Por medio del DMM, podremos medir tensiones,corrientes y resistencias, adems de cortocircuitos.

FIGURA 7.

Recomendamos un soldador del tipo lpiz de 35

o 40 Watts de potencia porque resulta suficiente

para la mayora de los trabajos de soldadura

de componentes y partes.


24


Algunos modelos tienen un zumbador que emite un sonido cuando se tocan sus puntas, y es muy til para seguir trazas en un PCB (Printed Circuit Board) o cortocircuitos. Los modelos ms sofis-ticados disponen de una sonda para medir tem-peratura en determinadas partes de un circuito.Otros de los agregados son medidores de capa-cidad en condensadores o capacitores, medidoresde transistores bipolares y FET (Field Effect Transistor - Transistor de Efecto de Campo). En el Captulo 2 estudiaremos el uso del DMM.

Sonda o punta lgica: una punta lgica per-mite visualizar, por medio de LEDs (Diodo Emisor de Luz), los estados lgicos en un punto del circuito. Por ejemplo, si en el punto de medicin hay 0 V, se iluminar el led que indica un cero lgico (0). En cambio, si hay 5 V, se iluminar solo el led que indica el estado que denominaremos binario uno (1).

Osciloscopio: el osciloscopio es un instrumentode medicin y visualizacin de seales en eltranscurso del tiempo.

FIGURA 8. El taller puede convertirse en un verdadero laboratorio electrnico,

siempre que tengamos los instrumentos y las herramientas adecuados.


25

Las her ramientas

ACCESORIOS Y COMPLEMENTOSAdems de las herramientas, instrumentos y pro-ductos mencionados hasta el momento, un tallerse completa con los siguientes accesorios:

Protoboard: es una tarjeta con perforaciones a lo largo de toda la superficie, que permite cons-truir un circuito electrnico sin soldadura. Las conexiones entre los componentes se realizan con alambre del tipo convencional.

Circuito impreso: es una placa de PCB perforada en toda su superficie, que posibilita introducir los componentes y soldarlos. Las conexiones se efectan manualmente.

Resistores: recomendamos tener todas de 1/4 deWatt y una cantidad de 10 por cada valor:100 ohms 330 Ohms - 470 - 1 K - 2,2 K - 3,3 K -4,7 K - 10 K - 22 K - 47 K - 100 K.

Capacitores cermicos: Todos con aislamiento para 25 V o ms y una cantidad de 10 por cada valor: .01 F - 1 f. ( significa micro y la letra F es la unidad de medida, el Faradio). Por lo tanto, F significa microfaradio. Cuando se indica un puntodelante de la capacidad, como .01, en realidad es para resumir, queriendo significar 0,01.

Capacitores electrolticos: todos con un aisla-miento de 25 V o ms y un cantidad de 10 por cada valor: 1 F 10 F - 100 F - 470 F - 1000 F.

Transistores: el transistor BC548 es de uso muy frecuente en Electrnica Digital. Recomendamos tener una cantidad de 10 unidades disponibles.

Diodos: el diodo de conmutacin por excelencia es el 1N4148. Con una decena de ellos, ser suficiente.

Reguladores: en este caso, solo ser necesario contar con 5 unidades de cada tipo: 7805 - 7812.

Zcalos Dip: los zcalos permiten insertar, sin soldadura, integrados, memorias o microcontrolado-res. Cantidad: 5 de cada tipo: 4x2 - 7x2 - 8x2 - 9x2.

Micro Switch: pequeos interruptores que tienen el mismo tamao y distribucin de contactos que un circuito integrado ordinario y convencional.

Led: indispensable como indicador lumnico.Cantidad: varios colores, de varios dimetros.

Indispensables: Fusibles de 1 Amper y 20mm de longitud - forro o spaghetti termocontraible - cables de varios colores - alambrespara insertar en protoboard.

El analizador es una sonda que permite ver, en pantalla,varias seales al mismo tiempo

Algunos soldadores tienen un regulador de temperatura, aunque no es indispensable para

los trabajos comunes del taller. No aconsejamos el uso de los llamados soldadores instan-

tneos, ya que la punta no es lo suficientemente fina y precisa para trabajar en electrnica.

MS SOBRE SOLDADORES


26

1.La e lect rn ica d ig i ta l

Cul de las siguientes herramientas

es un alambre compuesto por una aleacin

60% plomo y 40% estao?

a- Pasta de soldar o "flux".

b- Cinta desoldante.

c- Estao o soldante.

d- Multmetro.


es una malla o entretejido de hilos de cobre

muy delgados?


b- Cinta desoldante.

c- Estao o soldante.

d- Multmetro.


es un compuesto en forma de pasta o lquido,

que ayuda a soldar/desoldar?


b- Multmetro.

c- Bomba succionadora de estao.

d- Osciloscopio.

11 Cul de las siguientes herramientas esuna pequea bomba de vaco accionada a mano?

a- Estao o soldante.

b- Multmetro.


d- Osciloscopio.

Cul de los siguientes es el principal ins-

trumento de medicin de todo taller electrnico?


b- Multmetro.


d- Osciloscopio.

Cul de los siguientes es un instru-

mento de medicin y visualizacin de seales

en el transcurso del tiempo?


b- Multmetro.


d- Osciloscopio.

Multiple cchhooiiccee

44

55

66

22

33

Respuestas:1 c,2 b,3 a,4 c,5 b,6 d.


En este segundo captulo,analizaremos las bases de la composicinde los circuitos digitales.

Captulo 2

CCoonnssttrruucccciinnddee cciirrccuuiittooss


28

Primeros ppaassooss

Para iniciarnos en el universo de la ElectrnicaDigital es necesario conocer los principios ele-mentales del funcionamiento de los circuitos.Es por este motivo que comenzaremos a dar losprimeros pasos en la construccin de un circuitosobre la base de un protoboard, plantilla queofrece la ventaja de trabajar sin soldaduras.

Con el transcurso de las pginas avanzaremos sobrelas caractersticas de los circuitos universales, co-noceremos sus ventajas, limitaciones y utilizacinprctica.Adems, en este segundo captulo, subiremosla apuesta para detallar de forma terica y prctica elproceso de construccin de un circuito impresocasero. Sobre el final de este captulo, conocere-mos todos los secretos sobre la soldadura paraelectrnica y cules son los elementos necesa-rios para realizarla correctamente.

Circuitos

eelleeccttrrnniiccooss

Un circuito electrnico es un conjunto de componen-tes elctricos o electrnicos, interconectados por me-dio de hilos conductores, con el objetivo de generar,transportar o procesar una seal elctrica.

Existen diferentes mtodos de construccin de circuitos electrnicos, dependiendo de su comple-jidad, el volumen de produccin y el tipo de com-ponentes utilizados.

LOS COMPONENTESDentro de un circuito podemos encontrar una granvariedad de componentes, como fuentes de seal(sensores y micrfonos), fuentes de alimentacin(bateras o la red domiciliaria), dispositivoselctricos (bobinas, lmparas, resistencias y ca-pacitores), componentes electrnicos (diodos,transistores, circuitos integrados) y dispositivosmecnicos (llaves y conmutadores), (Figura 1).

2.Const rucc in de c i rcu i tos

El esquemtico es la representacingrfica de uncircuito electrnico


29

realizar una simulacin del comportamiento realdel circuito, predecir sus caractersticas antes deconstruirlo y generar el circuito impreso.

EL PCB Una vez que tenemos el esquemtico debemosconstruir fsicamente el circuito. Generalmente, loscircuitos se montan mediante un circuito impresoo PCB (Printed Circuit Board). Es una tarjeta plsticaque conecta elctricamente los componentes delcircuito a travs de pistas de cobre laminadas sobreun sustrato no conductor (fenlico o epoxi). Actatambin como soporte de todo el circuito.

A partir de un esquemtico, el diseo del circuitoimpreso puede hacerse con un software como losmencionados anteriormente; estos poseen much-simas libreras con las formas fsicas de los componen-tes (footprints) para facilitar el diseo. El trazado delas pistas (ruteo) puede realizarse de forma manual o automtica.

Segn el modo en que se monta un circuito, uncomponente puede ser de tecnologa through hole(a travs de orificio) o de montaje superficial.

EL ESQUEMTICOAntes de comenzar con la construccin de cualquiercircuito, debemos contar con un esquema circuital.El esquemtico es una representacin grfica de uncircuito electrnico. Muestra los diferentes compo-nentes con su simbologa asociada y las conexionesentre los mismos. Podemos dibujarlo a mano alzadao utilizar un software de captura de esquemti-co, como Eagle u Orcad. En este libro, utilizare-mos el software Eagle.

La creacin de un esquema circuital es clave, yaque cualquier error en la construccin derivar enel mal funcionamiento del circuito. Por esta raznrecomendamos dibujar el esquemtico con unsoftware para tal fin, lo que nos permitir tam-bin, en la mayora de los programas disponibles,

Circu i tos e lect rn icos

FIGURA 1.

Es importante que

sepamos reconocer

los componentes

ms utilizados y sus

caractersticas para poder

construir nuestros propios

circuitos. Por ejemplo,

un diodo emisor de luz

posee polaridad, y no es

lo mismo conectarlo hacia

un lado o hacia otro.


30

LA TRANSFERENCIA DEL TRAZADO A LA PLACACuando el diseo est terminado, necesitamos pa-sarlo a la placa. Para ello existen diversos mtodos,pero casi todos se hacen a partir de una lmina decobre que cubre completamente el sustrato (placavirgen), donde luego se quita el cobre indeseado para dejar los trazados diseados (Figura 2). Esteproceso se logra utilizando primero una mscarade trazado, que se obtiene al aplicar tintas (serigra-fa) o mediante un proceso de fotograbado.

Tambin existen mtodos donde se utiliza una fresamecnica o hasta un lser para eliminar el cobre resi-dual. Sin embargo, el mtodo ms accesible es el dela transferencia del diseo a la placa a travs de ca-lor. Para ello, se imprime el trazado en un materialtermosensible como el papel de ilustracin.

LA PERFORACIN Y EL ESTAADO Los orificios para colocar los componentes se rea-lizan, a nivel industrial, con un taladro controladopor computadora. Nosotros podremos utilizar una


Un PCB puede estar formado por mltiples capas conductoras (hasta diecisis). La mayorade sus componentes son de montaje superficial y son colocados por un robot denominado

pick and place. Para nosotros, un PCB de una o dos capas ser ms que suficiente.

MLTIPLES CAPAS

FIGURA 2.

Una mscara temporal

de tinta aplicada a la placa

virgen. De esta forma,

queda preparada para

el ataque qumico.

El percloruro frrico

es el elegido para realizar

esta accin, al eliminar

el cobre indeseado.


31

E l protoboard

agujereadora de banco o un mini torno. Parafinalizar con la construccin del circuito, los com-ponentes se insertan en los orificios (si son demontaje through hole) o apoyan sobre las pistasde la tarjeta, si son de montaje superficial. Luegose sueldan con estao, ya sea con un soldador ma-nual o mediante una mquina de soldadura porola (en caso de grandes volmenes de produc-cin). Con el circuito armado, ya estamos en con-diciones de comprobar su funcionamiento.

El pprroottoobbooaarrdd

El protoboard o tarjeta de proyecto es una placaplstica con orificios metalizados y conexiones elc-tricas preestablecidas que se utiliza como banco depruebas para la realizacin de circuitos electrnicossencillos. Es econmico y su mayor ventaja es que no

requiere de soldaduras para interconectar los com-ponentes, los cuales son simplemente insertados enlos orificios para tal fin. La disposicin de sus cone-xiones internas hace posible el montaje temporal decualquier circuito (Figura 3).

TOPOLOGAEl espaciado de los orificios de la tarjeta es general-mente de 2,54 mm, una medida estndar en el

FIGURA 3.

Protoboard

de tamao estndar;

son 62 columnas,

donde cada una tiene

dos secciones de orificios

(de A a E y de F a G).

Es posible unir dos

o ms protoboards

mediante los enganches

ubicados sobre uno

de los bordes.

Los orificios para colocar los componentesse realizan, a nivelindustrial, con un taladro controlado por computadora


mundo de la electrnica. Podemos distinguir en elprotoboard, seis secciones de orificios separadas en-tre s por un material aislante. Las secciones 1 y 5,marcadas en rojo, tienen continuidad horizontal yse utilizan como una de las lneas de alimenta-cin del circuito (Vcc). En general se conectanentre s externamente para disponer de ellas a am-bos lados de la tarjeta, al igual que las secciones2 y 6, marcadas en azul, que constituyen la otra lnea de alimentacin, es decir, la masa circuitalo retorno de corriente (Gnd).

Las secciones 3 y 4 estn compuestas por columnasde cinco orificios cada una y poseen continuidadvertical, haciendo posible la formacin de nodos enel circuito. Cada columna se encuentra elctricamen-te aislada de las columnas adyacentes.

El canal o surco central del protoboard se utilizapara insertar los circuitos integrados con encapsuladotipo DIP (Dual In-line Package), cuya separacin de

pines es justamente la misma que la del protoboard.Este hecho los convierte en los circuitos integradosms prcticos a la hora de construir prototipos.

Es importante aclarar que para colocar el protoboarden un lugar fijo, como por ejemplo un tablero, la pla-ca trae un adhesivo doble faz. Si no deseamos pe-garlo en ningn lugar, le pegamos una plancha dealuminio que tambin viene incluida, para que nomoleste la cinta doble faz.

ACCESORIOS TILESPara el armado de los circuitos en el protoboard,recomendamos algunos accesorios que nos facili-tarn la tarea. Podemos realizar las conexiones en-tre puntos del circuito mediante un cable unifilar,es decir, un alambre constituido por una sola pieza, como lo son el cable UTP y el multiparcalibre 20 o 22. Estos poseen el dimetro adecuado para su insercin en el protoboard.Podemos utilizar el alambre sobrante de las patas


32


33

de resistencias y capacitores solo para conexionescortas, ya que no es un conductor aislado.

Debemos saber que existen componentes electr-nicos que no pueden ser colocados directamentesobre el protoboard, como los potencimetros e interruptores. En estos casos soldaremos el cableunifilar a los pines de los componentes para podercolocarlos en nuestro prototipo.

LIMITACIONESSi bien el protoboard es una herramienta til a la ho-ra de construir prototipos, tiene ciertas limitaciones.En cuanto a especificaciones de potencia, el lmitemximo es de 5 Watts, lo que equivale a manejar1 A (Amper) en 5 V (Volts) o 0,4 A en 12 V. Si so-brepasamos este lmite. las conexiones internas dela tarjeta podran daarse y el plstico se derretir.

El protoboard tiene una pobre funcionalidad paracircuitos donde intervienen seales de radiofre-cuencia debido a sus caractersticas de capacitan-cia: 2 a 30 pF (pico Faradios) por punto de contacto. Por esta razn, recomendamos usarlo enaplicaciones que trabajen a frecuencias menores a20 MHz (Mega Hertz). El valor de capacitancia expre-sa la habilidad de un capacitor para almacenar cargaelctrica. La unidad de capacitancia es el Faradio.

Otra de sus limitaciones es que no nos permite insertar componentes de montaje superficial direc-tamente. Para poder hacerlo, debemos compraradaptadores, muchas veces costosos y difciles deconseguir, o lanzarnos a la compleja tarea deconstruirlos nosotros mismos.

Uso ddeell pprroottoobbooaarrdd

Si queremos armar un circuito electrnico en elprotoboard, debemos proceder ordenadamente paraobtener los resultados esperados. Para ello, necesita-mos contar con ciertos materiales. Primero, tenemosque disponer de un diagrama esquemtico donde seencuentra el diseo del circuito. Debemos tener a mano todos los componentes electrnicos que

Uso de l protoboard

Es alta la probabilidad de encontrarnos durante el armado del prototipo con falsos contactos

o cables sueltos, que no se observan a simple vista. Debemos tener paciencia y ser organi-

zados al montar un circuito en el protoboard para evitarnos posibles dolores de cabeza.

FALSOS CONTACTOS

El valor de capacitanciaexpresa la habilidad de un capacitor paraalmacenar carga elctrica; su unidad de medida es el Faradio


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forman el diseo. Necesitamos cables unifilares cali-bre 20 o 22 para realizar las conexiones. Adems,precisamos algunas herramientas, como por ejemplouna pinza, un alicate y un cter, que nos servirn pa-ra trabajar los puentes de cable y colocar los compo-nentes. Por ltimo, nos ser til el uso de un mult-metro para evaluar el funcionamiento del circuito.

ALIMENTACIN DEL CIRCUITOEn los dos bordes de mayor longitud del protoboardse hallan las lneas o buses de alimentacin. En co-lor rojo tenemos la lnea de tensin de alimentacin(Vcc), y en azul, la de masa de circuito (Gnd). Es tilmuchas veces hacer un puente entre ambos Vcc y otropuente entre ambos Gnd. En algunos protoboards,estas lneas estn divididas a la mitad en un mismoextremo y es conveniente conectarlas tambin. Deesta manera tendremos energa a ambos lados y alo largo de la tarjeta cuando conectemos los bornesde la fuente de alimentacin a estas lneas.

COLOCACIN DE COMPONENTES Los primeros componentes que tenemos que colocarson los circuitos integrados o chips. Recordemos queel protoboard dispone de un surco o canal centralpara tal fin. El chip debe quedar sobre el canalcentral y paralelo al mismo, con sus pines inserta-dos en los orificios que bordean el surco. As nosaseguramos de que no exista un cortocircuito en-tre los pines del circuito integrado.

Observando el chip desde arriba, vemos que tieneuna pequea muesca. A la izquierda de ella, se en-cuentra el pin nmero 1. Debemos consultar la hoja dedatos del componente (buscando por Internet) paraconocer la funcin de cada uno de sus pines y no co-rrer el riesgo de daar el circuito integrado por unaconexin incorrecta. Adems, tenemos que colocartodos los chips en la misma direccin para simpli-ficar el montaje del circuito (Figuras 4 y 5).


FIGURA 4.

Una de las ventajas

que ofrece el protoboard

es la posibilidad

de insertar los cables

sin necesidad de utilizar

soldaduras.


35

Uso de l protoboard

FIGURA 5.

Aqu podemos observar

que tenemos energa

a ambos lados

de la tarjeta gracias

a los puentes de cable

que conectan estas lneas.

Para colocar resistencias, capacitores, diodos y tran-sistores fcilmente, podemos usar una pinza con laque doblar sus patas. Tambin podemos acortrselasutilizando un cter y evitaremos as que queden de-masiado elevados por encima del protoboard.

Debemos tener en cuenta que hay componentes queposeen polaridad. Esto quiere decir que tienen unapata etiquetada como [+] (positiva) y otra como [](negativa). Las resistencias no tienen esta caracters-tica y las podemos conectar de cualquier manera. No

olvidemos considerar los rangos de operacin de cada componente, es decir, las especificacionesde potencia, tensin y corriente mxima.

CONSEJOS FINALESDaremos algunos consejos para montar un circuitoelectrnico en el protoboard y no fracasar en el inten-to. Debemos planear la distribucin de los componen-tes en la tarjeta para que no se produzcan concentra-ciones de los mismos en una zona. Es preciso asegurar-nos de interconectar los componentes correctamente.

En los dos bordes de mayor longitud delprotoboard se hallan las lneas o buses de alimentacin


Un consejo que puede parecer obvio, pero en el quequeremos hacer hincapi, es que siempre tenemosque guiarnos por el esquemtico para realizar elmontaje. Es importante ir tachando las conexionesen el diagrama a medida que vamos realizndolas.Tambin es conveniente que utilicemos cables dela menor longitud posible para disminuir los pro-blemas de ruido.

En lo posible, los cabes deben estar aislados paraevitar cortocircuitos con las patas de los componen-tes y con otros cables. Tratemos de utilizar cables dediferentes colores en zonas donde se concentranmuchas conexiones. En caso de mal funcionamiento

36


En caso de mal funcionamiento del circuito, revisemosprimero las conexionesde alimentacin y, luego,los falsos contactos

del circuito, revisemos primero las conexiones de ali-mentacin y, luego, los falsos contactos en el restodel circuito. Si no podemos solucionar el problema,montemos el circuito en otra zona del protoboard.

Cmo trabajar

ccoonn eell pprroottoobbooaarrdd

Realizaremos el montaje de un sencillo cargador debateras de nquel-cadmio basado en un transistormodelo BD140. Este acta como una fuente de co-rriente constante para entregar la carga necesaria a labatera. Para que el transistor funcione de esta mane-ra, utilizaremos diodos de tipo 1N4148 y, con el fin defijar las corrientes del circuito, emplearemos resistencias de 10k, 56, y 15 Ohms. Tambin incluire-mos una llave que nos dar la posibilidad de alternarentre una carga rpida o lenta. Debemos disponer delesquemtico del diseo y comprender cmo se inter-conectan los componentes electrnicos (Figura 6).

Vemos en la parte izquierda del diagrama un trans-formador conectado a la lnea domiciliaria, un puen-te rectificador de diodos (4x1N4001), un fusible de0,5 A y un capacitor electroltico de 1000 uF. Estoscomponentes constituyen la fuente de alimentacindel circuito (Figura 7). Debemos identificar cadauno de ellos. En la imagen vemos las resistenciasde diferentes valores con su cdigo de colores, eltransistor, los diodos 1N4148 y el interruptor.Para facilitar el montaje del circuito, utilizaremosuna fuente de alimentacin de banco de pruebas,como podemos ver en el Paso a paso 1.


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Cmo t raba jar con e l protoboard

FIGURA 6. Debemos recordar que, como estamos en etapa de experimentacin, los reemplazaremos con el uso de una fuente de alimentacin de pruebas.

FIGURA 7. Entre los componentes que necesitamos para trabajar, tambin debemos disponer de los

cables unifilares para hacer los puentes de conexin y de las pinzas para corte.


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PASO A PASO /1Montaje del circuito

Conecte cada lnea de alimentacin con su opuesta mediante puentes de cable, respetando

los colores: rojo para la alimentacin positiva (Vcc) y azul para la negativa (Gnd).

Tiene que conectar otro cable para cada lnea con uno de sus extremos al aire para engancharlo

con las pinzas cocodrilo de la fuente de alimentacin. Para evitar cortocircuitos,

Vcc debe quedar del lado izquierdo y Gnd del lado derecho, o viceversa.

1

Ahora coloque los dos diodos 1N4148, cuyas cadas de tensin hacen que el transistor

funcione como fuente de corriente constante. Estos van conectados en serie como se ve

en la imagen. El nodo del primer diodo va conectado a la lnea de alimentacin positiva.

El ctodo se conecta a la misma columna que el nodo del segundo diodo.

2


39

Cmo t raba jar con e l protoboard

PASO A PASO /1 (cont.)

El transistor BD140 es de tipo PNP, lo que significa que la corriente de emisor tiene sentido

entrante, mientras que las de colector y base, sentido saliente. Observando el transistor del lado

del orificio con unas pequeas marcas, de izquierda a derecha, se observa: emisor, colector

(centro) y base. Debe entonces conectar la base del transistor al ctodo del segundo diodo,

y el emisor y el colector, a distintas columnas del protoboard.

3

Tome la resistencia de valor 10k Ohms (marrn, negro, naranja) y coloque una de sus patas

en la misma columna que la base del transistor del paso anterior. Conecte la otra al bus

de alimentacin marcado con azul (Gnd). Inserte la resistencia de valor 56 Ohms (verde, azul,

negro) de manera que uno de sus extremos quede conectado al bus de alimentacin positivo (Vcc)

y, el otro, a la columna donde se encuentra el emisor del transistor.

4


40



Para colocar la llave de seleccin debe soldarle un cable en cada uno de los extremos.

Uno de los cables debe ir conectado a Vcc, y el otro, a una columna libre del protoboard.

Coloque entonces la ltima resistencia, la de 15 Ohms. Inserte una de sus patas en la columna

donde conect el extremo de la llave que no est unido a Vcc, y la otra, en la columna donde

se encuentra el emisor del transistor.

5

Ahora tiene que conectar el porta batera de manera que el extremo positivo quede unido

al colector del transistor (pata central), y el extremo negativo, a la masa circuital Gnd

(la lnea de alimentacin azul). Luego coloque la batera en el porta batera. Una vez que realice

esta accin, el circuito est listo para ser alimentado.

6


41

Circu i to impreso un iversa l

Circuito impreso

uunniivveerrssaall

El circuito impreso universal o UPCB (UniversalPrinted Circuit Board) es una tarjeta de uso gene-ral para construir prototipos electrnicos perma-nentes utilizando soldadura (Figura 8, 9, 10 y 11).

Entonces, no necesitaremos recurrir al diseo y fabricacin de un circuito impreso especfico, con locual nos ahorraremos un tiempo considerable. Al igualque en el protoboard, el espaciado de los orificios es de2,54 mm (0,1 pulgadas). Su precio es accesible, y vie-ne en diferentes tamaos, configuraciones y calidades.

FIGURA 8. Vemos el ejemplo de especificaciones de un fabricante. Existe la posibilidad de

trabajar con pistas ms finas y vas ms pequeas.

PERFBOARDEl circuito impreso universal ms bsico es elperfboard, una placa compuesta de fenlico oepoxi. Consta de varias columnas de orificios meta-lizados aislados elctricamente. Los componentes seinsertan en estos agujeros, pero para hacer las cone-xiones debemos utilizar puentes de cable o estao.Este tipo de placa se utiliza para la realizacin deproyectos no profesionales y los diseos resultantesno son muy prolijos. No es recomendable si quere-mos hacer el mismo circuito ms de una vez.

STRIPBOARDUna versin ms avanzada del perfboard es elstripboard, tambin llamado veroboard, la mar-ca comercial ms popular. En este caso las columnasde orificios (tiras) estn conectadas elctricamente.


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INFOGRAFA 2: EL CIRCUITO IMPRESO (PCB)


43

Infograf a 2 : E l c i rcu i to impreso (PCB)


44


FIGURA 9. El PCB est formado por una capa de cobre montada sobre un sustrato aislante.

Es importante que diseemos la distribucin y el tra-zado antes de montar el circuito. Una vez hecho es-to, debemos montar los circuitos integrados paraque queden perpendiculares a las columnas de con-duccin. Luego, cortamos la conduccin de las tirasde orificios de manera que los pines enfrentados delintegrado no se encuentren unidos. Habiendo to-mado esta precaucin, aprovechamos las tiras deorificios para conectar el resto de los componen-tes. Al igual que en el protoboard, los puentes decable tambin sern tiles.

Es mucho ms fcil hacer una rplica del circuitoen el stripboard que en el perfboard. La nica

FIGURA 10. En esta tabla podemos analizar

sus propiedades elctricas.


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desventaja es que es menos modificable, ya quecortamos algunas columnas de orificios para ade-cuarlas a nuestro diseo.

UPCBEs el circuito impreso universal propiamente dicho,lo ms parecido a un PCB. Cuenta con el surco cen-tral necesario para montar circuitos integrados deencapsulado DIP (Dual In Package). Tambin incluyelas lneas o buses en los bordes para alimentar el cir-cuito electrnico. Permite una gran variedad de co-nexiones, ya que tambin podemos utilizar puentesde cables en l. Es la opcin de mejor calidad, perotambin la ms costosa. Posee una mscara que re-cubre las reas que no necesitan de soldaduray que protege contra la oxidacin de la placa y losposibles cortocircuitos. Si operamos con cuidado,lograremos una muy prolija presentacin del cir-cuito utilizando el UPCB.

MONTAJE DEL CIRCUITO La construccin del diseo en el circuito impresouniversal depende en gran medida del formato ele-gido. Debemos familiarizarnos profundamente conla forma y la estructura de la configuracin de la pla-ca que vamos a utilizar.

Necesitamos disponer de las mismas herramientasque en el caso del protoboard, y sumar el soldadorpara electrnica (o cautn) y el estao.

Partiendo de un esquema circuital, ser convenientedibujar primero la distribucin de los componentes ysu conexin en un papel, para despus lanzarnos a latarea de colocarlos y soldarlos a la placa. Recordemosque al no tratarse de un protoboard, cada vez que de-cidamos quitar un componente soldado, el cobre delas pistas se ver debilitado, y podr despegarse de la tarjeta si es que realizamos el desmontaje suce-sivas veces. Si al finalizar la construccin del circuitodejamos una parte de la tarjeta sin utilizar, podemoscortarla con un cter o sierra. De esta forma minimiza-remos el tamao del prototipo y aprovecharemos laplaca sobrante para armar otro circuito. Si deseamosproducir en serie el diseo probado en el circuito im-preso universal, deberemos realizar un PCB especfico.

Circu i to impreso un iversa l

FIGURA 11.

El circuito impreso es

una placa

especialmente

diseada para el

montaje de los

componentes.

El UPCB posee una mscara que protege a la placa de la oxidaciny de los cortocircuitos


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impresos en forma profesional es la ms indicada.De esta manera podemos obtener en forma automa-tizada circuitos multicapas, los cuales poseen variascapas conductoras. El proceso de fabricacin de es-tos impresos comienza por las capas internas, lascuales poseen lminas de cobre en ambos lados.Se aplica en estas un film fotosensible para que,mediante fotoexposicin y posterior revelado, el diseo del circuito impreso quede grabado sobrelas lminas de cobre. Posteriormente se elimina elcobre sobrante, es decir, el que no se encuentragrabado, y los restos de film.

Luego, se realiza una inspeccin ptica automtica,en la cual se compara el impreso obtenido con eldiseo original para detectar diferencias. Las placasque no pasan el test son descartadas. Pasado el test,se agregan las capas siguientes mediante prensado yse vuelve a repetir el proceso. La interconexin entrelos circuitos correspondientes a cada capa del impresose realiza mediante orificios llamados vas.

Circuito impreso

eenn ddeettaallllee

Una vez hecho el diseo del circuito impreso, esnecesaria la construccin del mismo. Esta es una ta-rea que requiere ciertos cuidados, ya que una plaqueta mal fabricada puede poner en peligro elfuncionamiento de nuestro proyecto.

MTODO DEFABRICACIN CASERA Para impresos que no tengan un alto grado decomplejidad, podemos optar por la construccincasera. Se parte de una plaqueta virgen, la cualconsta de una base aislante llamada sustrato,sobre la cual se encuentra adherida una fina placade cobre. El objetivo es obtener nuestro circuitosobre dicha placa, eliminando el cobre sobrante.Para lograr esto tenemos que dibujar a mano sobre la capa de cobre el circuito a obtener, utili-zando un marcador indeleble. Luego, para eliminarel cobre sobrante se sumerge la plaqueta en unasolucin de percloruro frrico.

FABRICACIN PROFESIONAL Para plaquetas con alto grado de dificultad o paraproduccin a gran escala, la construccin de circuitos

La construccin caserasolo es viable paraimpresos simples, sindemasiada complejidad

Otro mtodo de fabricacin es realizar el diseo en una PC e imprimirlo en un papel

vegetal con una impresora lser. Ese dibujo se pasar a la plaqueta virgen por medio

del planchado del papel impreso sobre la capa de cobre.

OTRO MTODO DE FABRICACIN


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Soldadura para e lect rn ica

CONSTRUCCIN DE UN CIRCUITO IMPRESOEn este apartado aprenderemos paso a paso cmorealizar la construccin de un circuito impreso correspondiente a un cargador de bateras de Ni-Cd. Los materiales que necesitamos son: pla-queta virgen de pertinax o epoxi (de 10 cm x10 cm), percloruro frrico, lana de acero,guantes de ltex, alcohol fino, marcador in-deleble, multmetro, alicate, agujereadora ymecha de acero rpido de 1 mm. Con respectoa los componentes electrnicos, necesitamos: 2 dio-dos 1N4148, una resistencia de 10 K, una resis-tencia de 56, una resistencia de 15, un transis-tor BD140 y una llave simple. Para soldar los com-ponentes a la plaqueta, necesitaremos un soldadorde 30 W y estao (Paso a paso 2).

Soldadura

ppaarraa eelleeccttrrnniiccaa

El soldador es una de las herramientas bsicas detodo electrnico profesional o hobbista. Con l po-dremos realizar las uniones entre los componenteselectrnicos y las pistas de cobre de los circuitos im-presos. Para estos casos, los soldadores empleados

Existen diferentes clases de soldadores. Los ms comunes son los de tipo lpiz y pistola. El

segundo se calienta por medio de una corriente que pasa por l. Es til para trabajos espo-

rdicos porque se calienta instntaneamente.

TIPOS DE SOLDADORES

son de baja potencia, alrededor de 30 W, para evi-tar el deterioro de los componentes electrnicosen el proceso de soldado.

El soldador est formado por una resistencia elctri-ca en su interior, una punta de cobre y un mangoaislante. Al conectar el cable de alimentacin, laresistencia elctrica se calienta, transmitiendo esecalor a la punta de cobre. Dado que se trata deuna herramienta que alcanza temperaturas eleva-das, es conveniente el empleo de un soporte ade-cuado para el mismo. Existen diferentes tipos desoldadores, pero los que se utilizan en electrnicason los llamados lpiz, nombre que se les da debido a su forma. La potencia estos instrumentoses de alrededor de 30 W.


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PASO A PASO /2Construccin de circuito impreso

Lo primero que debe hacer es disear el circuito que quiere desarrollar. Para ello tiene

que utilizar un marcador indeleble y una plantilla para diseo electrnico (electronic template).Simplemente, debe trazar las lneas que corresponden a las pistas y los orificios,

que es donde colocar los componentes.

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Superponga el diagrama del circuito sobre la plaqueta para realizar las perforaciones donde

posteriormente se soldarn los componentes electrnicos. Utilice una perforadora con mecha de

1 mm. Es una tarea delicada, ya que corre el riesgo de que se levante alguna isla de la plaqueta.

Las islas son las reas de cobre donde van soldados los componentes y donde se debe perforar.

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Una vez que tiene los orificios creados, copie el diseo del circuito (PCB) de la figura sobre la capa

de cobre. Esto se hace con el marcador indeleble. Recuerde que todo lo que est cubierto con la

tinta del marcador indeleble no ser atacado por la solucin de percloruro frrico.

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Vierta percloruro frrico en un recipiente plstico o de vidrio y sumerja la plaqueta

en l durante 15 minutos aproximadamente. Pasado el tiempo, retire la plaqueta y verifique

que no queden sectores de cobre ms que los correspondientes al circuito.

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Retire la plaqueta del recipiente y lvela varios minutos con agua. Recuerde que

el percloruro frrico es un cido, con lo cual deber tener mucho cuidado al manipularlo.

Seque la plaqueta y retire la tinta del marcador indeleble con una lana de acero.

Luego, limpie la superficie con papel tissue humedecido en alcohol fino.

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Una vez que tiene la plaqueta lista, debe verificar que las pistas hayan quedado correctamente

formadas, del mismo modo que las islas. Para una revisin ms exhaustiva utilice un multmetro

en la funcin de continuidad o midiendo resistencia. En el caso de que exista un corto entre dos

pistas, ser necesario eliminar el cobre excedente con un cter o herramienta similar.

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Con la plaqueta en condiciones, coloque los componentes ms pequeos, como las resistencias

y los diodos. Luego d vuelta la plaqueta y aplique la soldadura. Siempre es recomendable que

el soldador tenga una buena temperatura para trabajar mejor con la aleacin de estao.

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Luego, siga con los componentes ms grandes, como los capacitores, transistores, integrados

y llaves. Esta prctica facilitar el proceso de soldado. Finalmente, debe cortar con el alicate

el alambre excedente de los terminales de los componentes.

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MATERIAL PARA SOLDAREl estao es el elemento que se utiliza para realizarla soldadura. En realidad, no se trata de estao so-lamente, sino de una aleacin de 60% de estao y40% de plomo. Adems de estos dos materiales,posee una resina, la cual permite realizar una buenasoldadura, protegiendo a las superficies de la tem-peratura del soldador. Fsicamente es un alambre decontextura blanda. Se vende en carretes y existendistintos espesores, como de 0,5 mm, 1 mm, etc.,dependiendo del tamao del rea a soldar.

PROCESO DE SOLDADOEl proceso de soldado consiste en unir, tanto mec-nica como electrnicamente, un componente elec-trnico con la correspondiente pista de cobre, em-pleando un soldador y estao.Una vez que el soldador alcanz la temperatura deoperacin, se deber tener la precaucin de que lapunta del instrumento est limpia. Para ello, se pue-de emplear un cepillo o un trozo de tela de jean.Nunca se deben usar materiales que rayen la punta.Las partes que se vayan a soldar deben estar limpiasy libres de impurezas. Una buena prctica es estaarpreviamente las partes a soldar.

Ahora s estamos listos para soldar. Para hacerlo, to-mamos con una mano el soldador y, con otra, un tro-zo de estao. Calentamos entre 2 y 3 segundos elrea a soldar y sin quitar el soldador aplicamos elalambre de estao en la zona. Rpidamente quita-mos el estao y por ltimo el soldador, con el fin depermitir que se enfre la soldadura. No debemos for-zar el enfriamiento, ya que esto puede derivar enuna mala soldadura.

Dependiendo del tamao del rea a soldar, variar lacantidad de estao a utilizar. Si aplicamos poca can-tidad, si bien conducir la electricidad, la soldadurano va a tener una adecuada resistencia mecnica,con lo cual, puede desoldarse fcilmente. Si aplica-mos estao en exceso, corremos el riesgo de poneren corto las pistas del circuito impreso al desbordar-se el estao. En general, con unos pocos milmetroses suficiente (Figura 12, 13, 14 y 15).


Los soldadores empleadosson de baja potencia ymanejan cerca de 30 Watts

FIGURA 12.

Soldar es sencillo, pero

requiere de experiencia.

Es importante cumplir

con las buenas prcticas,

como mantener limpia

la punta del soldador,

aplicar el calor adecuado

y usar la correcta

cantidad de estao.


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mbolo y produce la succin.El procedimiento de uso es bastante simple.Primero se prepara el desoldador, accionando elmbolo. Luego se apoya la punta del desoldadorsobre el estao que necesita ser quitado. Seguida-mente, se apoya la punta del soldador sobre el rea a ser desoldada. (Figura 16)Luego de unos pocos segundos, cuando se funde elestao, se acciona el pulsador del desoldador, paraproducir la succin del estao. Este proceso se debe-r repetir si an quedan restos de estao.

En este captulo, aprendimos cmo realizar circuitosimpresos y sus caractersticas. Adems hicimos lasprimeras conexiones en el protoboard, valindonosde las ventajas que aporta trabajar sobre este. Tam-bin, analizamos todo sobre el proceso de soldado.

Se debe aplicar el calor justo y necesario, ya que sinos excedemos, es probable que se daen loscomponentes o que se levanten las pistas del circuito impreso. Por otro lado, si aplicamos pococalor, se puede realizar una soldadura fra, lacual a simple vista es opaca, y tendr poca resis-tencia mecnica y baja conductividad elctrica.

DESOLDADOExisten varios mtodos para desoldar componenteselectrnicos. Uno de ellos es mediante el uso de undesoldador (chupador de estao). Este dispositi-vo es bsicamente una bomba de succin, formada engeneral por un cilindro de aluminio el cual tiene en suinterior un mbolo accionado por un resorte.Posee una punta por la cual se succiona el estaoy un pulsador que libera el resorte que desplaza el


FIGURA 13. En esta infografa, encontramos las diferentes tcnicas de desoldado.


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FIGURA 14. En estos pasos, analizamos cmo realizar el soldado de componentes through hole.

FIGURA 15. Al seguir este procedimiento, aprenderemos a soldar componentes SMD.


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FIGURA 16. Vemos de qu manera realizar el soldado de integrados SMD.

El primer proceso de soldadura fue la soldadura de fragua, que predomin hasta el sigloXIX. Se desarrollaron luego la soldadura por arco y la soldadura a gas, seguidas por la soldadura por resistencia. A principios del siglo XX, las tcnicas de soldado se multiplicaron.

HISTORIA DEL PROCESO DEL SOLDADO


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Cules de las siguientes vas son

conexiones internas en impresos multicapa?

a- Blind va.

b- Inner via.

c- Foot via.

d- Core via.

Cules de las siguientes son vas ciegas

que conectan una capa exterior con una interior?

a- Blind va.

b- Inner via.

c- Foot via.

d- Core via.

Cmo se llama el rea de material

conductor en un PCB designado para el mon-

taje de componentes?

a- Internal layer.

b- Four Layer PCB.

c- Corona.

d- Pad.

11 Cmo se llama la capa interna de unPCB multicapa?

a- Internal layer.

b- Four Layer PCB.

c- Corona.

d- Pad.

De qu manera se denomina el impreso

que cuenta con cuatro capas de interconexin?

a- Internal layer.

b- Four Layer PCB.

c- Corona.

d- Pad.

Cmo se denomina el anillo circular

remanente luego de la perforacin de un pad?

a- Internal layer.

b- Four Layer PCB.

c- Corona.

d- Core.

Multiple cchhooiiccee

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66

22

33

Respuestas:1 b,2 a,3 d,4 a,5 b,6 c.


En este tercer captulo,explicaremos cules son las medidasque podemos realizar sobre un circuito.

Captulo 3

IInnssttrruummeennttooss ddee mmeeddiicciinn


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Instrumentos

ddee mmeeddiicciinn

En esta captulo explicaremos cules son las medi-das que podemos realizar sobre un circuito, cul es la manera apropiada de hacerlo y qu instru-mentos necesitamos.

Tomar una medida es comparar dos cantidades deuna determinada magnitud fsica. Para esto, pode-mos contar con instrumentos digitales o analgicos.Los primeros por definicin de la norma IEC 485(International Electrotecnic Comission) son aque-llos donde la indicacin aparece en forma numrica.

Los segundos por definicin de la norma IEC 51son aquellos en los cuales la indicacin resulta derelacionar la posicin de un ndice respecto de unaescala graduada. Lo que diferencia a un instrumen-to analgico de uno digital son los procesos quese realizan en la adquisicin de la seal a medir.Para el caso de estos ltimos, los procedimientosinvolucran tcnicas de conversin analgico-digi-tal de la seal de entrada. Los analgicos, en cam-bio, proporcionan una salida de naturaleza conti-nua, ante una entrada del mismo tipo.

Instrumentos

aannaallggiiccooss

En este apartado, conoceremos las nociones ele-mentales inherentes a los instrumentos analgicos.Analizaremos sus parmetros y especificaciones msrelevantes. La presencia de una escala graduada yde un ndice o aguja para la indicacin de resultadosson datos ms que suficientes para reconocer, enforma inmediata, un instrumento analgico. El coraznde todo instrumento de medicin analgico en con-tinua es el elemento de imn permanente y bobinamvil, tambin conocido como DArsonval.

Los analgicos son instrumentos en los que se esta-blece un campo magntico en el espacio existente(entrehierro) entre la bobina mvil y el imn perma-nente (Figura 1). La bobina mvil es solidaria con elndice (aguja de indicacin) que se desplaza sobre laescala graduada. Dicho campo magntico tiene direc-cin radial y uniforme. Esto conlleva a una relacinmatemtica entre la cupla (par de fuerzas que gene-ra el movimiento del ndice) y la seal que se detecta.

ALCANCE DE TENSIN DEL INSTRUMENTO ANALGICODescribiremos a continuacin cmo se utiliza en losvoltmetros analgicos, el instrumento de DArsonvalcomo ncleo. Si llamamos Im a la intensidad de co-rriente mxima que circula por la bobina del galva-nmetro, y Rg a la resistencia elctrica que presen-ta dicha bobina, al aplicar la ley de Ohm, podemosdeterminar el alcance de tensin Um del instrumen-to bsico. Se denomina alcance de un instrumento almximo valor de medida valor de fondo de escala

3. Inst rumentos de medic in


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CIFRA EN OHM/VOLTCuando se habla de cifra en Ohm/Volt, se hace referencia a la indicacin de la sensibilidad del ins-trumento. Recordemos que Im es la intensidad de

que puede indicar bajo una determinada configu-racin. Ahora bien, qu pasara si necesitramosrealizar medidas de tensiones mayores a las quepermite el instrumento bsico de DArsonval?

Para resolver esto, es necesario intercalar otra re-sistencia Rs (denominada resistencia multiplicado-ra) en serie con la bobina. Tambin tendremos queaplicar una tensin Us mayor, para establecer una corriente Im que produzca la misma deflexin delndice. De este modo, hemos cambiado el alcancede tensin del instrumento de Um a Us.

Ins t rumentos ana lg icos

Todo voltmetro analgicode continua incorpora el instrumento deDArsonval como ncleo

Es un miliampermetro cuya indicacin es sensible al valor medio de la corriente que cir-

cula por su bobina. Al ejercer una cupla antagnica de igual magnitud a la de la excitacin,

se consigue detener el ndice sobre la escala graduada.

INSTRUMENTO DE DARSONVAL

FIGURA 1.

Observamos un

multmetro analgico.

En su frente se destacan

los valores de medicin

y el switch para

alterna y continua.



INFOGRAFA 3: INSTRUMENTOS DE MEDICIN

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In fograf a 3 : Ins t rumentos de medic in

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corriente mxima admisible por el instrumento deDArsonval. Para el voltmetro se cumple la siguienteecuacin: Im = Um / Rg = Us / Ri = cte, donde Ri es la resistencia interna del voltmetro para undeterminado alcance.

Llamaremos resistencia interna de un voltmetro a lasuma de las resistencias Rs (multiplicadora) y Rg(del devanado de la bobina): Ri = Rs + Rg.

Al cociente Ri / Us se lo denomina cifra enOhm/Volt y es una indicacin de la sensibilidad delinstrumento. A mayor cifra en Ohm/Volt, estaremosen presencia de un instrumento de mayor calidad.

AMPERMETRO ANALGICOUn razonamiento similar al anterior se emplea para utilizar el instrumento de DArsonval cmo ampermetro de distintos alcances. En estos casos,se hace uso de una resistencia derivadora Rshunt(denominada resistencia de Shunt) en paralelo conel instrumento bsico, conformando un divisor decorriente. Ante la excitacin de una corriente Is, laresistencia derivadora Rshunt se elige de maneraque, a travs de la bobina de resistencia Rg, circuleIm, por la simple aplicacin de la Ley de Ohm.

NDICE DE CLASE DE UN INSTRUMENTO ANALGICOOtro ndice o parmetro de fabricacin caractersticode los instrumentos analgicos es el denominadondice de clase C, el cual nos permite calcular elerror intrnseco del instrumento. Se define as al errorque se comete sistemticamente por la utilizacin delinstrumento en la obtencin de una medida. Es propiodel instrumento. Dado el ndice de clase C, el errorintrnseco (Ei) del instrumento se obtiene al des-pejar la siguiente ecuacin: Ei = C x (Valor defondo de escala) (Figura 2).


Otro ndice o parmetrode fabricacin caracterstico de los instrumentos analgicoses el denominado ndice de clase C

FIGURA 2. Los instrumentos analgicos

son precisos, pero debemos saber que siempre

hay un margen de error en la medicin.


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EL MULTMETRO DIGITALSe denomina multmetro a aquel instrumento quenos permite configurarlo como voltmetro,ampermetro y hmetro (instrumento de medicinde valores de resistencia). Las versiones digitales incor-poran funciones de capacmetro, frecuencmetro(hasta 20 KHz), de medicin de hfe (ganancia), detransistores y de termocuplas, para medir temperatu-ras sobre superficies. A estas funciones extra se les su-man las utilidades de comprobacin de continuidadelctrica y prueba de diodos.

Podemos destacar tambin que con multmetrosdigitales es posible realizar medidas, no solo de

voltajes y de corrientes continuas, sino tam-bin de seales alternas que se ajusten a los alcances del instrumento (Figura 3). Algunosmultmetros ms completos incorporan la funcinautorango, es decir, el instrumento seleccionaautomticamente el rango, sin necesidad de intervencin de la persona.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTOUn multmetro digital est formado por distintosbloques funcionales que conforman las etapas detratamiento de la seal a medir. La primera etapa es-t compuesta por un amplificador atenuador cons-truido a partir de amplificadores operacionales.

Ins t rumentos ana lg icos

Siempre conviene medir lo ms prximo posible al fondo de escala, para que el error

relativo tenga menor peso. El error relativo mnimo que podemos obtener es el que se

comete cuando se mide a fondo de escala.

CONSEJO PARA INSTRUMENTOS ANALGICOS

FIGURA 3.

Un multmetro digital

nos permitir realizar

la mayora de las

mediciones necesarias

en la prctica: medidas

de tensin AC y DC,

corriente AC y DC,

capacidad, resistencia

y comprobacin

de continuidad.


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El bloque atenuador, adems de actuar como selec-tor de rango, proporciona una elevada resistencia deentrada, para minimizar el error de insercin en lasmedidas de voltaje (Figura 4).

El bloque siguiente corresponde a un acondiciona-dor de seal, que adapta la salida del amplificadoratenuador al rango de trabajo del conversor A/D(generalmente, de 12 bits y del tipo doble-rampa).Para mediciones de alterna, se deriva la entrada a circuitos rectificadores que convierten la seal aun valor de continua. Lo que resta, simplemente,es la etapa de procesamiento de la salida digitaldel conversor A/D, que permite la visualizacin delresultado en el display numrico (Figura 5).

USO DEL MULTMETRO DIGITAL Aprenderemos a realizar dos mediciones sobre un cir-cuito: la medida de diferencia de tensin entre dospuntos y la intensidad de corriente por una rama.

Antes de empezar, realizaremos unas comprobacio-nes de rutina. Primero, nos aseguraremos de que eltester tenga buena carga de batera. Algunos tes-ters muestran el nivel de batera en el display. Perotambin podemos darnos cuenta de que la bateraest baja, porque el pitido que genera el instrumen-to cuando medimos continuidad es dbil.

Verificaremos, tambin, que el fusible de proteccindel multmetro no se encuentre cortado. General-mente, el fusible queda expuesto cuando retiramosla tapa trasera del tester. Adems, controlaremosque las puntas y los cables de las puntas estn en buenas condiciones. Por ltimo, al realizar las me-didas, tomaremos la precaucin de no tocar connuestros dedos las partes metlicas de las puntas demedicin; Las tomaremos siempre por su mangoplstico, para no afectar las medidas y tambin por se-guridad. De todas maneras, en este caso, los valores detensin y corriente manejados son completamente


FIGURA 4.

Observamos la rueda de seleccin de un multmetro digital

con los alcances y tipos de medicin que se pueden realizar.

El multmetro es el instrumento que permiterealizar la mayora de las mediciones de un circuito

ELECTR_Cap3_xxx_xxx_ajustado.qxp 04/07/2011

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