enciclopedia de electrónica básica 2

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  • 8/11/2019 Enciclopedia de Electrnica Bsica 2

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    E LE L C DC D

    POSEE UN VIDEOPOSEE UN VIDEO

    DE OSCILOSCOPIO,DE OSCILOSCOPIO,

    UN MANUAL DEUN MANUAL DE

    COMPONENTES INTERACTIVO,COMPONENTES INTERACTIVO,

    PROGRAMAS,PROGRAMAS,

    150 MONT150 MONTAJES YAJES Y

    MUCHO MASMUCHO MAS

    9 7 8 9 8 7 1 1 1 6 11 9

    0 0 0 0 2

    Precio en:Precio en: Argentina: $8,90Argentina: $8,90Mxico $20 M.N.Mxico $20 M.N.VVenezuela: $10,000.00enezuela: $10,000.00Colombia: $14,000.00Colombia: $14,000.00

    Otros Pases: U$S6Otros Pases: U$S6

    ISBN: 987-1116-10-1

  • 8/11/2019 Enciclopedia de Electrnica Bsica 2

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    Coordinado por: Ing. Horacio D. Vallejo

    PRESENTA

    TOMO 2

    SABER

    ELECTRONICAEDICION A RGENTINA

    Editado por:

    EDITORIAL QUARK S.R.L.

    Herrera 761/63 (1295) Buenos Aires, ArgentinaTel./fax: (0054-11) 4301-8804

    Director: Horacio D. Vallejo

    Impresin: Talleres Grficos OFAN S.R.L, Bs. As., Argentina - mayo 2003.

    Distribucin en Argentina: Capital: Distribuidora Cancellaro e Hijo SH, Gutemberg 3258, Buenos Aires - Interior:Distribuidora Bertrn S.A.C., Av. Vlez Sarsfield 1950, Buenos AiresDistribucin en Uruguay: Rodesol SA, Ciudadela 1416, Montevideo.Distribucin en Mxico: Saber Internacional SA de CV, Hidalgo 7A, Ecatepec de Morelos, Ed. Mxico, Mxico, (0155)5787-8140Distribucin en Colombia, Venezuela, Ecuador, Per, Paraguay, Chile y Centroamrica: Solicitar distribuidor al

    (005411)4301-8804 o por Internet a:

    www.webelectronica.com.ar(Los compradores de esta edicin tienen acceso a informacin adicional con el password: enci2)

    La editorial no se responsabiliza por el contenido del material firmado. Todos los productos o marcas que se mencionan son a los efec-tos de prestar un servicio al lector, y no entraan responsabilidad de nuestra parte. Est prohibida la reproduccin total o parcial del

    material contenido en esta publicacin, as como la industrializacin y/o comercializacin de los circuitos o ideas que aparecen en losmencionados textos, bajo pena de sanciones legales, salvo mediante autorizacin por escrito de la editorial.

    ISBN Obra Completa: 987-1116-10-1

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    Prlogo

    La Enciclopedia de Electrnica Bsica, es unaobra de 6 tomos acompaada de CDs MULTIME-DIA y bibliografa adicional que se puede bajargratuitamente desde Internet con las clavesdadas en diferentes prrafos de cada tomo yde los CDs.

    La Enciclopedia tiene como objeto mostrar lasbases, leyes y postulados de la electricidad yla electrnica adems de introducir al lectoren esta disciplina que abarca varias ramas yasea en la electrnica analgica como en la di-gital.

    Esta enciclop[edia posee temas que se desa-rrollan tambin en el CD Enciclopedia Visualde la Electrnica y en Teora Servicio y Mon-tajes. Esto es as porque los postulados de laelectrnica son siempre los mismos y emplea-mos igual bibliografa para cada caso. Sin em-bargo, en la medida que avanza la obra, notarque la que est leyendo en estos momentosest dirigida a que Ud. aprenda electrnica

    mientras que Teora, Servicio y Montajes estorientada a los tcnicos reparadores. Por otraparte, en los CDs de esta Enciclopedia encon-trar abundante material prctico que no po-see la Enciclopedia Visual. Por lo dicho, acla-ramos que son tres productos creados con di-ferentes objetivos aunque algunos de los te-mas tratados sean los mismos.

    2 Curso de Electrnica Bsica de Saber Electrnica

    IndiceyPrlogo

    INDICE

    LOS CIRCUITOS IMPRESOS ..........................3

    Introduccin.......................................................3

    Placa de Circuito Impreso .................................3

    Los Elementos Necesarios ...............................4

    Construccin de las Placas de Circuitos

    Impresos .......................................................... 4

    Proyecto de la Placa ....................................... 6

    Diseo Asistido, Recursos Especiales ............ 8

    Dimensionamiento de la Placa .........................9

    Diseo para los Resistores .............................10

    Diseo para los Capacitores Electrolticos .....11

    Un Mtodo Prctico........................................ 12

    POTENCIA ELECTRICA ................................14

    Introduccin.....................................................14

    Clculo de la Potencia .................................. 16

    Aplicacin de la Ley de Joule ........................ 17

    Potencia y Resistencia................................... 17

    CAPACITORES...............................................18

    Introduccin.....................................................18

    La Capacidad ..................................................19

    Capacitores Planos ........................................ 20

    La Energa Almacenada en un Capacitor .....21

    Asociacin de Capacitores ............................ 21

    CONTENIDO DEL CD N 2 ............................23

    Programas ACROBAT READER y

    WINDOWS MEDIA PLAYER ...........................23

    Video Presentacin .........................................23

    Enciclopedia Visual Parte 2.............................24

    Curso de Electrnica con Prcticas ................24

    150 Montajes...................................................24

    Video Manejo del Osciloscopio .......................24

    Programas.......................................................24

    Utilitarios..........................................................24Libros...............................................................24

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    LOS CIRCUITOS IMPRESOS

    Introduccin

    La mayora de los estudiantes que hayan ojeado una revista de electrnica

    puede darse una idea de cmo llevar al papel las pistas que permitan diseary construir una placa de circuito impreso. Los montajes en placas de circuito im-preso, presentan varias ventajas respecto a otras tcnicas, como por ejemplo:

    * Posibilitan montajes ms compactos;* Son ms confiables;* Facilitan el montaje con la reduccin del nmero de interconexiones.

    A continuacin veremos cmo hacer una placa de circuito impreso, si bien abor-daremos slo algunos aspectos de las muchas tcnicas existentes para esta fi-nalidad, con el fin de ayudar al principiante a iniciarse en los procedimientos b-

    sicos.

    Placa de Circuito Impreso

    En el armado de un equipo, los diversos componentes deben ser interconecta-dos y fijados. Podemos usar puentes de terminales para la fijacin, y trozos dealambre para la interconexin. En aparatos antiguos se usaban chasis de me-tal donde los componentes ms voluminosos eran sujetados, y a partir de ellos,los dems se interconectaban directamente por sus terminales o por cables (fi-gura 1). La utilizacin de una placa de circuito impreso facilita el montaje decomponentes de dimensiones pequeas como resistores, capacitores, diodos,

    transistores, circuitos integrados, etc, en el sentido de que, al mismo tiempoque les ofrece sustentacin mecnica, tambin proporciona las interconexio-nes. Una placa de circuito impreso no es ms que un soporte de fibra o perti-nax en la que se pueden grabar pistas de cobre que, siendo conductoras, pro-

    porcionan las interconexiones entre los compo-nentes. La disposicin de estas pistas puede serplaneada de modo de interconectar los compo-nentes en la forma que corresponda al circuito(figura 2).Normalmente, para la confeccin de una placaexisten dos posibilidades que deben ser bien

    analizadas por los armadores.

    * Tener un dibujo listo de la disposicin de laspistas de cobre y componentes, bastar hacer

    una copia (transferir a la placa).* Tener solamente un diagrama(esquema del circuito) debiendoplanear la disposicin de los com-ponentes y de las pistas.

    En el primer caso, bastar que ellector tenga los elementos para

    copiar la placa.En el segundo caso, el lector ne-

    Curso de Electrnica Bsica de Saber Electrnica 3

    LosCircuitosImpresos

    Esta seccin de la enciclopedia es-t destinada a los aficionados y es-

    tudiantes que an no han perfec-cionado su tcnica para la fabrica-

    cin de sus propios circuitos o di-rectamente desconocen la formapara llevar este procedimiento a

    cabo. Sin embargo, el tcnico

    experimentado o el profesionalque puede encontrarse con esta

    tarea, tambin descubrir conoci-mientos valiosos, dado que se dan

    incluso, las medidas de compo-nentes electrnicos para encarar

    proyectos con precisin.

    Figura 1

    Figura 2

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    cesita tener conocimientos mayores, principalmente de la simbologa y dimen-siones de los componentes para poder proyectar correctamente una placa. Veaentonces que la expresin confeccionar una placa expresa un concepto distin-to del que indica proyectar una placa.

    Los Elementos Necesarios

    El material para la elaboracin de las placas es sencillo y puede adquirirlo tan-

    to por partes como en forma de kit.El material bsico que el lector debe poseer es el siguiente:

    1/2 litro de percloruro (solucin o polvo para prepararlo),1 cubeta para circuitos impresos (plstico),1 lapicera para circuito impreso,1 perforadora para circuito impreso,1 paquete de algodn,1 frasquito de solvente (acetona, bencina, thinner, etc),1 lapicera comn,1 clavo grande o punzn,1 hoja de papel de calcar,1 rollito de cinta adhesiva.

    La perforadora puede ser tanto del tipo elctrica como manual; la lapicera pue-de ser del tipo de llenar o incluso una pluma estilogrfica, en caso de que seuse esmalte de uas diluido con acetona como "tinta". El material optativo es elsiguiente:

    2 3 rollitos de graph-line de 0,5 a 1,5 mm,

    1 rollito de cinta crepe,1 2 hojitas de smbolos autoadhesivos de islas para terminales de transisto-res o zcalos de integrados,

    1 frasquito de ioduro de plata,1 frasquito de flux.

    El uso de todo este material admite muchas variaciones, pero daremos sola-mente algunos procedimientos bsicos para la realizacin de placas que, a tra-vs de su experiencia, pueden ser modificados.

    Construccin de las Placas de Circuitos Impresos

    Ya en posesin del diseo original en tamao natural, correspondiente al ladocobreado de la placa, debemos empezar por transferirlo a una placa virgen, osea, una placa totalmente cubierta por una capa de cobre. Para eso, fijamos eldibujo (copiado en papel de calcar) sobre la placa de circuito impreso, comomuestra la figura 3 (A).Con el clavo o punzn marcamos los puntos que corresponden a los agujerospor donde van a pasar los terminales de los componentes. Estas marcas, obte-nidas con un golpe no muy fuerte, servirn de gua para la copia del dibujo, co-mo muestra en (B) de la misma figura 3.

    Con todos los orificios marcados, retiramos el dibujo y pasamos a copiar las co-nexiones que corresponden a las tiras de cobre con la lapicera de circuito im-preso, como muestra en (C). Si las tiras fueran muy finas y se desea una ter-

    4 Curso de Electrnica Bsica de Saber Electrnica

    LosCircuitosImpresos

    Figura 3

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    minacin ms profesional de la placa, se pueden usar las tiras de "graph-line",cinta autohadesiva, que se fijan por simple presin, como muestra la figura 3(D). Para las tiras ms gruesas se puede usar la cinta crepe y si hubieran re-giones amplias a cubrir con la tinta, el esmalte comn de uas se puede usarperfectamente. Lo importante es no dejar fallas en cada caso.Los puntos en que van a entrar los terminales de los componentes y que por lo

    tanto corresponden a los agujeros marcados, se deben hacer con cuidado co-mo muestra la figura 3 (E). Las "islas" autoadhesivas permiten que estos pun-tos tengan una apariencia mejor.Una vez que se haya transferido todo el diseo es preciso preparar la solucinde percloruro (si no la tiene ya preparada).Si compr la solucin lista (lquido) slo queda echar un poco, lo suficiente pa-ra cubrir la placa, en la cubeta. Si su percloruro viene en forma de polvo, va atener que disolverlo en agua. Para ello proceda del siguiente modo (vea la figu-ra 5):En la misma cubeta, coloque la misma cantidad de agua que corresponde alpolvo (1 litro de agua por cada kilo de polvo, medio litro de agua por cada me-dio kilo de polvo, y as sucesivamente). Despus, lentamente, vaya colocando

    pequeas porciones de percloruro en el agua, mientras revuelve con un trozode madera. Notar que el proceso libera calor, de modo que la solucin se ca-lienta sola. No deje que se caliente mucho, pues puede deformarse su cubetade plstico! Cuando la solucin se pone caliente, espere un poco antes de agre-gar ms percloruro para esperar que se enfre.Una vez que la solucin est lista, podr usarla docenas de veces en la corro-sin de placas, antes de que est tan contaminada que tenga que tirarla.Para usar la solucin es importante tener un lugar apropiado con buena venti-lacin y lejos de cosas que se pueden manchar. En la figura 5 tenemos los dis-tintos pasos para la preparacin de la solucin. Con la solucin lista y la placaen condiciones, slo resta colocarla en la cubeta (figura 4 - F).

    La placa debe ser colocada de modo que no se formen burbujas de aire en susuperficie.El tiempo de corrosin puede variar entre 20 minutos y 1 hora, eso depende dela pureza de la solucin. Peridicamente, usando dos trozos de madera o unbroche de madera para la ropa, puede levantar con cuidado la placa y verificaren qu punto est la corrosin. En las fases finales, el cobre de las regionesdescubiertas va quedando totalmente eliminado, como muestra la figura 4 (G).Cuando la placa est totalmente corroda, debe retirarla del bao y lavarla enagua corriente de modo de quitar todos los vestigios de percloruro, el cual pue-de ser guardado para la confeccin de nuevas placas (guarde la botella de per-cloruro en lugar ventilado, lejos de objetos de metal que el mismo pueda ata-car). Una vez lavada, quite de la placa la tinta especial que us para dibujar las

    pistas, los smbolos autoadhesivos o el esmalte, con algodn y solvente o lanade acero fina (la normalmente conocida bajo el nombre de virulana).

    Curso de Electrnica Bsica de Saber Electrnica 5

    LosCircuitosImpresos

    Una placa de circuito impreso noes ms que un soporte de fibra opertinax en la que se pueden gra-bar pistas de cobre que, siendoconductoras, proporcionan las in-terconexiones entre los compo-nentes.

    Si bien existen mtodos senci-llos que hacen uso de placas de

    circuito impreso pre sensibiliza-das, es necesario que el estudian-te realice experiencias con el m-todo tradicional que se est expli-cando en estas pginas.

    Figura 4

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    La placa, una vez lista, no debe presentar pistas irregulares o interrupciones,como muestra la figura 4 (H). Para mayor seguridad, le recomendamos exami-narla con una lupa o cuentahilos y buena luz. Si hay interrupciones, se reparancon un poquito de estao.Despus slo queda hacer las perforaciones en los lugares correspondientes alos terminales de los componentes.

    Una capa de ioduro de plata pasada con algodn puede ser eficiente para pro-teger el cobre contra la oxidacin. El barniz incoloro tambin sirve para la mis-ma finalidad.Tambin se puede pasar flux antes de soldar.

    Proyecto de la Placa

    Explicaremos en forma sencilla y paso a paso cmo realizar todo el proceso deconvertir un diagrama de circuito en una buena placa.A partir de un diseo ya hecho, en el que se muestran tanto el lado cobreado

    como el lado de los componentes sobre la placa, es bastante fcil, segn lodescripto hasta aqu, llegar a la placa lista para un montaje.

    Cmo hacer en el caso de haber conseguido slo el diagrama del aparato?cmo transferir al cobre las conexiones que llevan a un amplificador, un osci-lador o un transmisor?El problema no es tan complicado como parece. Vamos a suponer un amplifi-cador como el mostrado en la figura 6.Se trata de un amplificador de tres transistores, que puede usarse como etapade salida de radios, sirenas o como amplificador de prueba.El material usado es el siguiente:

    R1 = 100 x 1/8WR2 = 120k x 1/8WR3 = 560 x 1/8W

    Vea que todos los resistores son de pequea potencia, por las propias caracte-rsticas del circuito, que es tambin de baja potencia.C1 = 100nF C2 = 10nF C3 = 220F C4 = 100nF

    Los capacitores C1, C2 y C4 pueden ser cermicos, y C3debe tener una tensin de trabajo mayor que la alimenta-

    cin.

    D1, D2 = 1N4148 o cualquier diodo de uso generalQ1, Q2 = BC548 o cualquier transistor NPN de uso gene-ralQ3 = BC558 o cualquier PNP de uso generalP1 = potencimetro de 25kPTE = parlante de 8 y 3S1 = interruptor simpleB1 = Fuente de alimentacin o conjunto de pilas de 6V

    Debemos saber, en primer lugar, lo que vamos a montaren la placa de circuito impreso. En este caso, est claroque las pilas (o la fuente), el parlante, S1, y el potenci-

    6 Curso de Electrnica Bsica de Saber Electrnica

    LosCircuitosImpresos

    ATENCION:NUNCA ECHE EL AGUA SO-BRE EL PERCLORURO PUES LA REAC-CION PUEDE HACER QUE LA SUSTAN-CIA EXPLOTE, MANCHE Y QUEME LOQUE TOQUE, Y SI LE DA EN LOS OJOSHASTA PUEDE CEGARLO!

    Figura 5

    Figura 6

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    metro pueden quedar fuera. Debemos enton-ces disponer en la placa, todos los demscomponentes de tal forma que las pistas decobre los interconecte de manera que corres-ponda al circuito mostrado.Queda claro que lo primero que el lector pre-

    cisa saber es la correspondencia entre lossmbolos de los componentes y su aspectoreal.En la figura 7 mostramos esta corresponden-cia para el caso de este amplificador. Vea queesto es importante, pues define el espacioque disponemos en la placa para cada uno yla forma cmo ser ocupado este espacio.Para los resistores de 1/8W, por ejemplo, siqueremos montarlos horizontalmente, tendre-mos que separar los agujeros en la placa porlo menos 8 mm. Si un electroltico tuviera ter-

    minales paralelos, la separacin debe ser ve-rificada antes y ser menor que en el caso de

    uno que tenga terminales axiales (figura 8).

    Cmo hacer la disposicin en la placa?Una sugerencia para que comience a hacer sus diseos esusar una hoja de papel comn y lapiceras de dos colores, unaoscura para disear los componentes y otra ms clara para di-bujar las pistas de cobre (una negra y una roja, por ejemplo).El trabajo del proyecto, por lo menos en esta etapa incial, con-siste simplemente en cambiar los smbolos de los componen-

    tes por su aspecto real y las lneas que los interconectan porpistas de cobre. Tomando como ejemplo nuestro amplificador, pode-mos comenzar de la siguiente forma: observando las apariencias delos transistores de salida Q2 y Q3, dibujamos stos en una posicin co-rrespondiente al esquema, como muestra la figura 9.Observe que, como en el diagrama, los emisores quedan en la mismadireccin.Podemos entonces comenzar dibujando una pista de cobre que unalos dos emisores, marcada con (1 en el dibujo de la placa de la fi-gura 10).Ahora, como segunda etapa, podemos observar que el colector deltransistor Q2 debe recibir alimentacin positiva (pasando por S1) y el

    de Q3, negativa. Para esto, las pistas terminan en puntos de conexinfuera de la placa pues el interruptor y la batera quedan fuera de la mis-ma. Las dos pistas son marcadas ahora con (2) y (3) en la placa.A continuacin debemos pensar en las conexiones de las bases de lostransistores. Mirando el diagrama, vemos que entre las bases estn losdos diodos, D1 y D2. Vemos tambin que en la salida precisamos en-contrar un lugar para C3 y tambin para R3 (Para ser montados en po-sicin horizontal, se necesita doblar los terminales de los componentes.En la prctica, no se debe doblar el terminal exactamente junto a sucuerpo, pues puede haber roturas o desprendimiento. Por lo tanto, sutamao real ser el que tenga con los terminales doblados).

    Los diodos D1 y D2 pueden ser colocados en una posicin que recuer-da el propio diagrama, como muestra la figura 11. La conexin de losdiodos a las bases es mostrada por (4) y (5), se nota que se debe se-

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    LosCircuitosImpresos

    Figura 7

    Figura 8

    Figura 9

    Figura 10

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    guir su polaridad. El capacitor C3 y el resistor R3 van al parlante, que esun componente externo a la placa. Podemos entonces colocar C3 de talmodo que de l salga el cable que va al parlante. Sus conexiones semuestran en cobre como (6) y (7).Observe que su polo negativo va a la misma pista que interconecta losemisores de los transistores, como en el diagrama. Para R3 podemos

    aprovechar la posicin vaca encima de C3, haciendo las conexiones (8)y (9). Del lado de estos componentes, tenemos tambin, interconectan-do el polo positivo de la alimentacin con el negativo, el capacitor C4,cermico. Aprovechamos el espacio abajo de C3 para colocarlo y hacersus conexiones (10) y (11). Podemos pasar a los componentes alrede-dor de Q1. En primer lugar vemos que C2 est conectado a la base deQ3 y el polo negativo de la alimentacin. Esto ser fcil de llevar a la pla-ca, pues C2 es pequeo y cabe enseguida debajo de los diodos D1 yD2. Tenemos entonces la conexiones en cobre dadas por (12) y (13) enla prolongacin de la pista del polo negativo (figura 12). Ahora le toca altransistor Q1. Observamos que el mismo tiene en su emisor un resistor(R1). Lo colocamos, entonces, segn muestra la figura 13, con el resis-

    tor junto al emisor, haciendo las conexiones (14) del resistor a la alimen-tacin negativa; (15) del resistor al emisor de Q1 y (16) del colector deQ1 a la base de Q3. Tenemos ahora que pensar un lugar para R2 y tam-bin para C1. Comenzamos por R2. Vea que el mismo conecta la basede Q1 con la juntura de los dos emisores de los transistores Q2 y Q3. Enel diagrama este resistor pasa "por fuera", pero en la placa tenemos unaposibilidad interesante. Partimos de la base de Q1, para arriba, y pasa-mos la conexin a los emisores por debajo de D1. Esta conexin semuestra con el (17) y el (18).Para C1 la colocacin es ms fcil, previendo ya las co-nexiones externas con P1. Sus conexiones se muestran

    con los nmeros (19), (20) y (21).Despus llegamos a las conexiones externas.El amplificador est completo!

    Atencin:Note que tiene que pasar al cobre el diseo hecho, re-cordando que dibujamos todo como si lo estuviramosviendo "por arriba", del lado de los componentes. Ahora,el diseo debe ser copiado e "invertido" en el cobre, que-dando como muestra la figura 14.Cabe aclarar que el diseo que hicimos corresponde auna placa sencilla.

    A partir de este dibujo, con un poco de estudio, se pue-de perfectamente llegar a versiones ms compactas.Basta copiar el dibujo con los componentes ms juntos,o bien colocar resistores en posicin vertical. En un cir-cuito simple como ste no hay necesidad de ganar mucho espacio, pero exis-ten casos en que esto es importante.

    Diseo Asistido, Recursos Especiales

    El JumperSuponga que, en un proyecto, un componente debe tener un terminal conecta-do a otro, pero entre ellos pasa una pista de cobre, como muestra la figura 15.

    8 Curso de Electrnica Bsica de Saber Electrnica

    LosCircuitosImpresos

    Figura 11

    Figura 12

    Figura 13

    Figura 14

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    Para no cruzarse, qu hacer? La solucin puede estar enuna especie de "puente". Un trozo de cable, pasado por enci-ma de la placa, o sea, del lado de los componentes, interco-necta los dos lados de la pista que "molesta" y el problema es-t resuelto, como muestra la figura 16.

    Pistas GruesasEn montajes que trabajan con corrientes intensas, las pistasde cobre que conducen estas corrientes deben ser ms an-chas que las dems, lo que significa que se debe hacer unplaneamiento cuidadoso, previendo espacio para su trazado.Normalmente debemos calcular un grosor de 1,5 mm por ca-da ampere que va a recorrer la pista.

    Relleno de Espacios VacosUn recurso interesante, que puede ser til en algunos tipos demontajes, consiste en rellenar los espacios entre las pistas,

    pero sin formar lneas conductoras, sino es-

    pacios conductores con pequeas separacio-nes entre ellos, como muestra la figura 17.Este procedimiento presenta dos ventajas:

    1. Las grandes superficies pueden conducircorrientes mayores y presentan menores re-sistencias o incluso sirven de blindaje.2. Reducen la superficie a ser corroda por elpercloruro en la ejecucin de la placa, coneconoma de este material.

    Dimensionamiento de la Placa

    Uno de los principales problemas que encuentra el proyectista de placas de cir-cuito es el dimensionamiento de las pistas y la separacin que deben tener losagujeros para los terminales de conexin de los componentes. Los mismos va-ran de tamao segn la marca, disipacin, tensin de trabajo y muchas otrascaractersticas, por lo que suele ocurrir fcilmente que se deba hacer modifica-ciones de ltima hora, difciles de realizar.Por ejemplo, no le ocurri alguna vez que proyect una placa de circuito im-

    preso para conectar un capacitor de 10F x 16V y a la hora de hacer el monta-je se encontr con que slo consegua capacitores de 10F x 50?No le result muy molesto y difcil hacer la sustitucin por un componente f-

    sicamente mayor, y no tuvo incluso que forzarlo un poco para que "entrara" enel lugar previsto?Uno de los grandes problemas para los que proyectan placas de circuito impre-so es la previsin de la separacin de los agujeros para los terminales de loscomponentes, principalmente aqullos, sujetos a variaciones en funcin de suvalor, tensin de trabajo, disipacin o marca. Este es el caso principalmente delos resistores y los capacitores.Existen diversos consejos para un proyecto perfecto como:

    * Disponer antes del montaje definitivo de la placa, o sea, de la realizacin delproyecto de placa, de los componentes que sern usados.

    Curso de Electrnica Bsica de Saber Electrnica 9

    LosCircuitosImpresos

    De la calidad del circuito impresodepender el funcionamiento delproyecto, especialmente cuandose trabaja con seales de alta fre-cuencia.

    Figura 15

    Figura 16

    Figura 17

  • 8/11/2019 Enciclopedia de Electrnica Bsica 2

    11/25

    * Disponer de tablas con informaciones sobre las dimensiones de todos loscomponentes de modo de prever exactamente qu distancia dejar para soldarsus terminales o la colocacin de componentes adyacentes sin problemas.

    En la prctica, puede ocurrir que no tengamos ni una ni otra alternativa a nues-tro alcance, por lo que calculamos "a ojo" la separacin de los terminales por

    pura prctica, ya que sabemos ms o menos qu tamao tiene un resistor de1/8W, un resistor de alambre de 5W o un capacitor electroltico de 16V.El resultado es un montaje no siempre "bonito", ya que los terminales de loscomponentes pueden quedar abiertos, cerrados, o bien "forzados" en posicio-nes que comprometen su funcionamiento, cuando no, incluso, su disipacin delcalor (figura 18).Si no podemos contar con las informaciones sobre la dimensin de todos loscomponentes, es conveniente por lo menos estandarizar la separacin de ter-minales para los ms usados, y hacerlo con un margen de seguridad que nocomprometa el funcionamiento del circuito.Basndose en esto, daremos algunas informaciones importantes que puedenayudarlo en sus futuros proyectos.

    Diseo para los Resistores

    Los resistores, por ser los componentes ms usados, son los que menos pro-blemas causan. Sin embargo, tambin debemos tener cuidado con su coloca-cin y montaje.Un factor importante, que debe ser tenido en cuenta en el montaje de un resis-tor en una placa, es que su disipacin es afectada por el tamao de sus termi-nales. As, doblando el terminal muy cerca del componente, reducimos su ca-pacidad de disipacin, a no ser que la pista de circuito impreso a la que estsoldado tenga una buena superficie y contribuya a la conduccin de calor.Los resistores, como muestra la figura 19, pueden ser montados vertical u ho-rizontalmente. La separacin entre las islas de soldadura va a depender de ladisipacin del resistor y su tipo. Resistores de mayor disipacin (potencia) sonde mayor tamao, y por lo tanto, exigen ms espacio.Tomando como base los resistores de pelcula de carbn y pelcula metlica deConstantan, podemos hacer la Tabla I.En esta tabla tenemos el espacio ocupado por el componente en montaje ver-tical u horizontal y la distancia mnima entre

    las islas para una colocacin segura.

    Observacin:Las indicaciones de potencia de Constantanpueden ser consideradas como equivalentea las utilizadas por la revista SABER ELEC-TRONICA (en la mayora de sus proyectosy montajes) de la siguiente forma:

    0,33W = 1/8 1/4W0,5W = 1/2W0,67W = 1/2W1,115W = 1W

    Esto equivale a decir que en un proyecto enque especificamos un resistor de 1/2W se

    10 Curso de Electrnica Bsica de Saber Electrnica

    LosCircuitosImpresos

    Una vez que la solucin est lista,podr usarla docenas de veces enla corrosin de placas, antes deque est tan contaminada que ten-

    ga que tirarla.

    Figura 18

    Tabla 1

    Figura 19

  • 8/11/2019 Enciclopedia de Electrnica Bsica 2

    12/25

    puede usar un tipo Constantan de 0,67W, sin problemas. Es interesante, en al-gunos casos, prever incluso la colocacin de un resistor mayor, en el caso queel proyectista haga la placa antes de conseguir los componentes. As, si no hu-biera especificacin en sentido contrario en la lista de materiales, nada impideque se prevea la utilizacin de resistores de 1/4W en una placa en que toda lalista indique 1/8W. Esto facilitar la eleccin de un 1/4W a la hora de la compra,

    si no se encuentra el de 1/8W (figura 20).

    Diseo para los Capacitores Electrolticos

    En el caso de los capacitores electrolticos, generalmente las cosas se compli-can para el proyectista. Las variables son muchas:Comenzamos por el hecho de que existen tipos de terminales axiales y termi-nales paralelos, como muestra la figura 21.Est claro que el montaje de los dos tipos se hace de modo distinto, si bienexisten ocasiones en que uno puede ser usado en lugar del otro, como mues-tra la figura 22. Pero el hecho que agrava ms el proyecto es que la separa-cin de los terminales, dimetro y largo no son constantes para una serie com-pleta de valores.La separacin de los terminales y el tamao del componente estn en funcindel valor, tensin de trabajo y hasta incluso de la marca.Un capacitor de 10F x 12V tiene un tamao distinto que uno de 10F x 50V!En ciertos montajes podemos usar uno en lugar del otro, pero cmo hacer elmontaje en la placa si la perforacin prevea la colocacin del menor? (figura23).En los catlogos de los fabricantes hay tablas en que encontramos informacinque relaciona las dimensiones de los componentes y separacin de los termi-nales conforme su valor. Poseer estas tablas facilita mucho la elaboracin de

    proyectos, de modo que damos a continuacin algunas:En la tabla II tenemos las especificaciones elctricas de los capacitores Icotronde la serie "MINI SUPER" con las dimensiones. Vea que el capacitor de 10F

    x 16V tiene la dimensin 5 x 11 mm, y la separacin de sus terminales es de 2mm, contra 8 x 12,5 mm de un capacitor de 10F x 63V, que tiene una separa-cin de terminales de 3,5 mm.En la tabla III tenemos las mismas informaciones para los Capacitores Electro-lticos HFC de la Icotron, de terminales paralelos.Los datos tcnicos individuales de los capacitores de esta serie, que incluyencapacidad, tensiones de trabajo, peso y dimensiones, se dan en otras tablasque Ud. puede encontrar en nuestra web:

    www.webelectronica.com.arEl fabricante suele dar un detalle para el montaje en placa de circuito impresode cada componente. En este detalle tenemos la dimensin sugerida para laperforacin que tambin es importante.

    ConclusinEl lector puede percibir cmo son importantes los datos proporcionados por losfabricantes para los proyectos que incluyan tales componentes.Debe saber que en la actualidad existen programas que obtienen el circuito im-preso de un equipo a partir de su esquemtico elctrico pero stos, muchas ve-ces, carecen de informacin sobre el dimensionamiento de los componentes.

    Por otra parte, ya son muy utilizados los circuitos de pertinax cobreado (o fibra)con pintura presensibilizada para que se facilite la tarea del tcnico a la hora de

    Curso de Electrnica Bsica de Saber Electrnica 11

    LosCircuitosImpresos

    Lo primero que el lector precisasaber, para el diseo de una placade circuito impreso, es la corres-pondencia entre los smbolos delos componentes y su aspectoreal.

    Figura 20

    Figura 22

    Figura 23

    Figura 21

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    13/25

    tener que pasar el diseo a laplaca. Sin embargo, esta tcni-ca requiere conocimientos parti-culares que muchas veces pue-den ser mejor aplicados si seefecta esta tarea a la antigua,

    tal como lo hemos explicado alcomienzo de este tema.

    Un Mtodo Prctico

    Puede ocurrir que no contemoscon percloruro frrico para po-der realizar un circuito impresoy nos veamos obligados a im-provisar con sustancias efica-ces pero peligrosas. En este ar-tculo describimos un procedi-miento que requiere de muchocuidado y no debe ser experi-mentado si no se toman todoslos recaudos que le recomien-do.

    PRECAUCIONES:Si bien el procedimiento es muyfcil, se trabaja con dos sustan-

    cias peligrosas por lo que nodeber intentarse el siguienteprocedimiento si no se est dis-

    12 Curso de Electrnica Bsica de Saber Electrnica

    LosCircuitosImpresos

    Tabla 2

    Tabla 3

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    14/25

    puesto a seguir unas sencillas precauciones. Este es un procedimiento dereemplazo del sistema con percloruro de hierro, especialmente para cuando es-tamos apurados.Estas son: trabajar al aire libre o en un lugar muy ventilado, ya que el procesodespide cloro gaseoso el que es sumamente irritante y venenoso. Adems sedebe trabajar con guantes de goma, por lo menos hasta que se tenga experien-

    cia y, lo ms importante, la proteccin de los ojos con mscaras de plstico oantiparras. Es aconsejable usar ropa vieja.Deberemos adquirir en cualquier droguera una botella de cido clorhdrico yotra de agua oxigenada al 100 o 130 % (vea la figura 24). Todos estamos cons-cientes de que los cidos en general deben tratarse con cuidado, pero con elagua oxigenada nos encontramos acostumbrados a usarla cada vez que que-remos desinfectar una lastimadura o herida. Pero tengamos en cuenta que laque tenemos en casa tiene una concentracin mxima del 40% y es para usomedicinal, en vez, la que adquirimos en la droguera es para uso industrial ymucho ms concentrada.Si nos toca la piel debemos enjuagar la zona con abundante agua. As, tal veznos salvemos de que nos ataque la piel o lo har suavemente. Si al rato la zo-

    na donde nos salpic el agua oxigenada se pone blanca y arde un poco, quie-re decir que ha quemado parcialmente la capa superior de la piel.Esto lo sufr en piel propia. De todos modos es mejor el exceso de cuidado queun descuido que puede ser peligroso, especialmente en caso de que salpiqueen un ojo, no tengo experiencia en este caso, pero creo que lo mejor es lavarcon abundante agua y acudir de inmediato al especialista. Los mismos cuida-dos se deben tener con el cido clorhdrico.Bien, veamos ahora cmo se usa. En un recipiente adecuado, vidrio o plsticose mezclan partes aproximadamente iguales de agua oxigenada y cido (vealas figuras 25 y 26). Ahora introducimos en la mezcla el circuito impreso (al ai-re libre) y veremos que inmediatamente comienza una ebullicin violenta con

    desprendimiento de gas cloro (figura 27). Esta reaccin es exotrmica, es de-cir que despide calor lo que a su vez acelera el proceso. An sin el cobre delimpreso, la mezcla sola se calienta despacio y despide burbujas de oxgeno. Elproblema con esta especie de hervor y la temperatura es que puede daar lapinturita o emulsin con la que estamos tratando de hacer nuestro circuito im-preso.Para retardar la reaccin se puede agregar una muy pequea cantidad de aguafra, en este caso hay que experimentar ya que poca agua no lo retarda grancosa y el exceso puede interrumpir la reaccin, en este ltimo caso habr que

    activar la mezcla con ms cido y agua oxigenada.La solucin toma un color azulado tpico de las sales decobre, una vez terminado el circuito impreso, esta solu-

    cin debe guardarse en una botella sin tapar, ya que si-gue despidiendo oxgeno en forma lenta durante untiempo.Esta solucin de color azul es de cloruro cprico, su uti-lidad es la siguiente: cuando debamos hacer un nuevoimpreso, vamos a utilizar esta solucin de cloruro cpri-co de la siguiente manera; la ponemos en la cubeta yle agregamos a ella el cido clorhdrico y el agua oxige-nada, siempre en partes ms o menos semejantes, ve-remos que si bien el ataque es menos violento y menosinmediato lo hace en forma ms moderada, tambin

    puede hacerse al revs, preparar la mezcla y luegoagregarle el cloruro cprico. De todos modos debe vigi-

    Curso de Electrnica Bsica de Saber Electrnica 13

    LosCircuitosImpresos

    Figura 24

    Figura 25

    Figura 26

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    15/25

    larse cuando est el circuito impreso dentro de la solu-cin porque se va elevando de temperatura y se hacems activo, se puede moderar agregando ms clorurocprico. Cuando terminamos seguimos guardndolo enuna botella destapada.Otra aplicacin del cloruro es la siguiente; si ponemos en

    l un circuito impreso para eliminar el cobre, lo hace pe-ro en forma lenta, segn la temperatura ambiente y laconcentracin puede durar dos o tres horas, o sea que lopodemos emplear cuando no hay ni urgencia ni necesi-dad de vigilarlo.Este proceso no elimina al percloruro de hierro, pero estil cuando se tiene alguna urgencia, como en todas lascosas es conveniente experimentarlo primero con circui-tos sencillos y con el sistema que se use. Yo lo he em-pleado con esmalte de uas y con emulsin tipo profesio-nal y el resultado ha sido bueno, pero cuando tengo quehacer impresos grandes o complicados prefiero el percloruro ya que es mucho

    ms moderado y fcil de controlar.En lo que respecta a los peligros, la primera vez que compr el agua oxigena-da, el tapn plstico de la botella no tapaba bien y me moj parte de las ma-nos, all aprend como acta sobre la piel, despus nunca ms tuve problemas,solo tom las sencillas precauciones que dicta el sentido comn.

    POTENCIA ELECTRICA

    Introduccin

    Se dice que energa es todo aquello que se mueve, capaz de realizar un traba-jo, sin importar cul fuere. Por lo tanto, todo es energa, es decir, la materia lle-va implcita alguna forma de energa por el solo hecho de estar formada por to-mos en constante movimiento.En fsica, el trabajo est relacionado con la distancia que recorre una fuerza pa-ra mover un cuerpo. Como ejemplo podemos citar el trabajo que realiza unafuerza F para mover un cuerpo M desde un punto a hasta otro punto b, reco-rriendo una distancia d, de acuerdo a lo mostrado en la figura 1.

    El trabajo realizado se calcula cmo:

    T = F . d

    Tambin realiza un trabajo un cuerpo que cae desdeuna altura h debido al propio peso P del cuerpo queacta como fuerza, segn se muestra en la figura 2.El cuerpo, al caer, es acelerado por la gravedad te-rrestre y alcanza su mxima velocidad inmediatamen-te antes de chocar contra el suelo. Adems, su velo-cidad antes de comenzar su cada era nula, lo quesignifica que el cuerpo fue adquiriendo una energa

    como producto del trabajo realizado por la fuerza(cuerpo) al caer.A esta energa se la denomina Energa Cintica (ener-

    14 Curso de Electrnica Bsica de Saber Electrnica

    LosCircuitosImpresos

    Es preciso conocer el tamao delos componentes para poder reali-

    zar una buena distribucin sobrela placa.

    Figura 27

    Figura 1

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    16/25

    ga de movimiento) y es la energa que ha adquirido el cuerpo al realizar un tra-bajo, o sea:

    Trabajo = Energa Cintica

    matemticamente:

    T = Ec

    Como se sabe, la electricidad se compone de electrones en movimiento, por lo

    que podemos aplicar un razonamiento anlogo al recin efectuado. Los cuer-pos en movimiento sern, en este caso, electrones que poseen una carga elc-trica impulsados por una fuerza (fuerza electromotriz o tensin) que es la dife-rencia de potencial aplicada en los extremos del conductor.De esta manera, se realizar un Trabajo Elctrico debido a la energa que ad-quieren los electrones impulsados por una diferencia de potencial. A la energaas desarrollada se la denomina: Energa Elctrica, la cual depende de la ten-sin aplicada al conductor y de la cantidad de carga transportada, es decir, dela cantidad de electrones en movimiento. Matemticamente:

    Energa Elctrica = Tensin . Carga Elctrica

    Tambin:

    E = V . Q

    Como hemos estudiado en temas anteriores, la tensin se mide en volt y la car-ga elctrica en coulomb. De estas dos unidades surge la unidad de la EnergaElctrica, que se denomina joule y se abrevia con la letra J.Podemos decir entonces que cuando se aplica a un circuito elctrico una ten-sin de 1V transportndose una carga elctrica de 1C, se pone de manifiesto

    una energa elctrica de 1J.

    1J = 1V . 1C

    No es lo mismo que esta energa elctrica se desarrolle en un tiempo de 1s (1segundo), que en 10s.Cuanto menor sea el tiempo en que se ha desarrollado la misma cantidad deenerga, mayor ser la potencia puesta en juego. Por lo dicho, se define Poten-

    cia Elctrica como la cantidad de energa elctrica desarrollada dividida por eltiempo en que ha sido desarrollada dicha energa; matemticamente:

    Trabajo ElctricoPotencia Elctrica = ________________

    tiempoTambin:

    T V . Q QP = = = V . ( )

    t t t

    En la frmula anterior, lo que figura entre parntesis (Q/t), es el cociente entrela carga elctrica que circula y el tiempo durante el cual lo est haciendo, lo quesimboliza a la corriente elctrica I.Si reemplazamos este concepto en la frmula anterior nos queda:

    P = V . I (1)

    O sea que la potencia elctrica es el producto de la tensin aplicada a un cir-cuito multiplicada por la corriente que por l circula. En otras palabras, pode-

    Curso de Electrnica Bsica de Saber Electrnica 15

    Potencia Elctrica

    Cuando no puedo hacer una pistaporque debo cruzar por otra, la so-

    lucin puede estar en una especiede "puente". Un trozo de cable, pa-sado por encima de la placa, o sea,del lado de los componentes, inter-conecta los dos lados de la pistaque "molesta"

    Las grandes superficies de cobrepueden conducir corrientes mayo-res y presentan menores resisten-cias o incluso sirven de blindaje.Tambin reducen la superficie aser corroda por el percloruro en laejecucin de la placa, con econo-ma de este material.

    En la actualidad existen programasque le permiten obtener el impre-so a partir de un circuito elctrico.Puede bajar un programa gratuitode nuestra web:www.webelectronica.com.arHaga click en el cono Password eingrese la clave: kban

    Figura 2

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    mos decir que Potencia Elctrica es la cantidad de trabajo que realiza una car-ga por unidad de tiempo o el trabajo que desarrolla una carga para vencer unadiferencia de potencial.La unidad de potencia elctrica es el watt y se la designa con la letra W. Pode-mos decir que en una carga se desarrolla una potencia de 1W cuando se leaplica una tensin de 1V y que por ella circula una corriente de 1A, tal como

    muestra la figura 3.En electrnica de potencia suele utilizarse un mltiplo del watt llamado kilowatt(kW), que representa 1.000W.En cambio, para la mayora de los circuitos electrnicos de pequea seal, elwatt resulta una unidad muy grande, razn por la cual se emplean submltiploscomo el miliwatt (mW), que corresponde a la milsima parte del watt, o el mi-crowatt (W), que representa a la millonsima parte del watt.

    1kW = 1.000W1mW = 0,001W1W = 0, 000001W

    Suelen confundirse los conceptos de potencia y energa elctrica, especialmen-te cuando se trata de mensurar el consumo elctrico.Por ejemplo, una carga de 100W consume una energa elctrica de 100J porcada segundo de funcionamiento. De esta manera, luego de una hora (60s) ha-br consumido una energa igual a:

    E = P . t = 100W . 60s = 6.000J

    Las compaas de electricidad facturan a los usuarios la energa consumida enun perodo, es decir, lo hacen en kilowatt-hora (kW-h) y no en joule. De todosmodos, el kW-h es una unidad de energa y no de potencia, ya que la energaconsumida es el producto de la potencia puesta en juego durante un tiempo de-

    terminado.

    Clculo de la Potencia

    Para calcular la potencia elctrica en cualquier circuito basta con multiplicar la

    tensin aplicada por la corriente que circula.El mismo concepto es aplicable para cualquier parte constituyente de un circui-to siempre que se conozcan las tensiones y corrientes correspondientes.De la frmula (1) puede obtenerse el valor de la tensin presente en un circui-to, o parte de l, si se conocen la potencia y la corriente que circula. Despejan-do:

    PV =

    I

    Puede calcularse la corriente en cualquier parte del circuito, cuando se cono-cen la potencia y la tensin aplicada. De la frmula (1) se tiene:

    PI =

    V

    En la figura 4 se ve el grfico representativo de la Ley de Joule, que, al igual

    que lo que ocurre con la Ley de Ohm, permite calcular un parmetro cuando seconocen los otros dos.

    16 Curso de Electrnica Bsica de Saber Electrnica

    Potencia Elctrica

    Cuando no tiene cloruro frrico,con agua oxigenada y cido clorh-drico puede realizar sus impresos.

    Luego de colocar la placa , la solu-

    cin toma un color azulado tpicode las sales de cobre, una vez ter-minado el circuito impreso, estasolucin debe guardarse en unabotella sin tapar, ya que sigue des-pidiendo oxgeno en forma lentadurante un tiempo.

    Figura 3

    Figura 4

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    Aplicacin de la Ley de Joule

    Se desea calcular la potencia que consume el resistor de la figura 5, sa-biendo que la tensin aplicada es de 12V y la resistencia tiene un valorde 24.Para resolver el problema primero calculamos la corriente que fluye por

    el circuito. Aplicando la ley de Ohm tenemos:

    V 12VI = = = 0,5A

    R 24

    luego:

    P = V . I = 12V . 0,5A = 6W

    Si con una tensin de 12V aplicada a una carga, se desea obtener una poten-cia de 300mW.

    Cul debe ser la corriente que debe circular?Del diagrama de la figura 4, como queremos calcular I, la tapamos y nos que-da:

    PI =

    V

    Reemplazando valores, teniendo en cuenta que 300mW corresponden a 0,3W:

    0,3WI = = 0,025A

    12V

    Luego, por el circuito deber circular una corriente de 25mA (25mA = 0,025A ).Si, para el mismo circuito, deseamos conocer ahora cul es la tensin que sedebe aplicar para obtener una potencia de 300mW cuando circula una corrien-te de 100mA, aplicando el diagrama de la figura 4 y reemplazando valores, po-demos conocer el valor de dicha tensin:

    P 300mW 0,3WV = = = = 3V

    I 100mA 0,1W

    Potencia y Resistencia

    Analizando el ejemplo que hemos dado anteriormente, podemos comprenderque muchas veces nos vamos a encontrar con circuitos en los cuales se cono-

    ce la tensin aplicada y el valor de la resistencia. De esta manera, en primer lu-gar debemos encontrar el valor de la corriente que circula por dicho resistor pa-ra poder efectuar el clculo de la potencia. Podemos evitar este paso sabiendoque en un resistor la corriente viene dada por:

    VI =

    R

    Luego, reemplazando el valor de la corriente en la frmula de potencia, tene-mos:

    Curso de Electrnica Bsica de Saber Electrnica 17

    Potencia Elctrica

    Energa es todo aquello que se

    mueve, capaz de realizar un traba-jo, sin importar cul fuere.

    Como se sabe, la electricidad secompone de electrones en movi-miento, por lo que podemos apli-

    car un razonamiento anlogo al deltrabajo fsico (todo cuerpo en mo-vimiento realiza un trabajo, de lamisma manera, toda carga en mo-vimiento realiza un trabajo).

    En un circuito se realizar un Tra-bajo Elctrico debido a la energaque adquieren los electrones im-pulsados por una diferencia de po-tencial.

    Figura 5

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    19/25

    EP = E .

    R

    De lo cual surge que:

    E2

    P = R

    Segn lo visto, la potencia que disipa la carga del circuito de la figura 5 puedecalcularse directamente, o sea:

    E2 12V2 144V2

    P = = = = 6WR 24 24

    Como podemos observar, se obtiene el mismo resultado si se aplica un clcu-lo directo.Queremos conocer ahora cul es la potencia que suministra la batera del cir-cuito de la figura 6; para ello calculamos primero la resistencia total. Teniendoen cuenta que las resistencias estn en serie:

    R = R1 + R2 = 70 + 20 = 90

    Luego, aplicando la frmula de potencia para las tensiones, se obtiene:

    E2 32P = =

    R 90

    9VP = = 0,1W = 100mW

    90

    Puede ocurrir que en un circuito, o parte de l, se conozca la corriente y el va-lor de la resistencia que posee la carga; luego, si se desea conocer la potenciaque maneja dicha carga y sabiendo que V = I . R, se tiene:

    P = V . I = (I . R) . I = I . I . R

    P = I2 . R

    Se obtiene as una forma ms directa para calcular la potencia de una cargacuando se conoce su valor de resistencia y la corriente que la atraviesa.

    CAPACITORES

    Introduccin

    La tentativa de almacenar electricidad en algn tipo de dispositivo es muy anti-gua. Se tiene constancia de que en 1745, simultneamente, en la Catedral deCamin (Alemania) y en la Universidad de Leyden (Holanda), dos investigadoresdesarrollaron dispositivos cuya finalidad era almacenar electricidad o, como se

    deca entonces, "condensar" electricidad. La botella de Leyden, como se ve enla figura 1, fue el primer "condensador" y dio origen, por su principio de funcio-namiento, a los modernos capacitores (o "condensadores" como todava los de-

    18 Curso de Electrnica Bsica de Saber Electrnica

    Potencia Elctrica

    La unidad de la Energa Elctrica,se denomina joule y se abrevia conla letra J.

    Volviendo al problema de los mate-riales conductores, vemos que lafacilidad de movimiento, tanto delos electrones como de las lagu-nas, es total.

    Cuanto menor es el tiempo en que

    se desarrolla una cantidad deenerga, mayor ser la potenciapuesta en juego.

    La Potencia Elctrica es la canti-dad de energa elctrica desarro-llada dividida por el tiempo en queha sido desarrollada dicha ener-

    ga.

    Figura 6

    Figura 1

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    20/25

    nominan algunos) utilizados en aparatos electrnicos. La estructura de los com-ponentes modernos es muy diferente de la que tenan los primeros, de 250aos atrs, pero el principio de funcionamiento es el mismo.

    La Capacidad

    Para entender cmo un conductor elctrico puede almacenar electricidad, ima-ginemos la situacin siguiente que puede ser el tema de una experiencia prc-

    tica: Al cargar de electricidad un conductor esfrico, verificamos que las cargaspueden comprimirse ms o menos segn el dimetro del conductor y tambinsegn la cantidad que pretendemos colocar en ese conductor.Eso significa que esa compresin de las cargas almacenadas se manifiesta co-mo potencial V. La carga Q en un conductor de radio R manifiesta un potencialV. Si intentamos colocar ms cargas en el cuerpo, stas aumentan el grado decompresin y, por consiguiente, el potencial tambin debe aumentar. Se verifi-ca que, independientemente del radio del conductor, en las condiciones indica-das existe una proporcionalidad directa entre las cargas que podemos almace-nar y la tensin que se manifestar (figura 2).Si el cuerpo tuviera un radio R y se carga con 0,01 coulomb (unidad de carga),manifestar 100 volt y el mismo cuerpo manifestar 200 volt si se carga con0,02 coulomb. Podemos entonces definir una magnitud llamada "capacidad"como la relacin entre la carga almacenada (Q) y la tensin a que se encuen-tra (V). Escribimos entonces:

    C = Q/V (1)

    En estas condiciones, el conductor esfrico funciona como "capacitor esfrico".La capacidad de almacenamiento de carga depende del radio del conductor, y

    este tipo de dispositivo no es de los ms apropiados para los usos electrnicos,pero veremos ms adelante cmo hacer algunos clculos interesantes que lotienen en cuenta. Nos interesa ahora la constancia de la relacin Q/V que defi-

    ne la capacidad cuya unidad es el Farad (F). Un capacitor (no necesariamenteesfrico) tendr una capacidad de 1 Farad si almacena la carga de 1 Coulomby tiene 1 volt de tensin.(Usamos la palabra tensin y no potencial pero el lector sabe que en este casola diferencia no importa porque la unidad es la misma , figura 3). En la prctica,una esfera con la capacidad de 1 Farad debiera ser enorme, de manera quelos capacitores que usamos en los aparatos tienen capacidades que son sub-mltiplos del Farad.Tres son los submltiplos del Farad que ms se usan:

    - Microfarad (F) que es la millonsima parte de 1 Farad o 0,000001 Farad querepresentado en forma exponencial es 10-6 Farad.- Nanofarad (nF) que es la billonsima parte de 1 Farad o 0,000000001 Farady 10-9 Farad en forma exponencial.- El picofarad (pF) que es la trillonsima parte de 1 Farad o 0, 000000000001Farad o 10-12 Farad.

    Vea que de la relaciones indicadas se tiene que:

    - 1 nanofarad equivale a 1.000 picofarad (1nf = 1.000pF)

    - 1 microfarad equivale a 1.000 nanofarad (1F = 1.000nF)- 1 microfarad equivale a 1.000.000 picofarad (1F = 1.000.000pF)

    Curso de Electrnica Bsica de Saber Electrnica 19

    Capacitores

    La potencia elctrica es el produc-to de la tensin aplicada a un cir-cuito multiplicada por la corrienteque por l circula.

    Potencia Elctrica es la cantidadde trabajo que realiza una carga

    por unidad de tiempo o el trabajoque desarrolla una carga para ven-cer una diferencia de potencial.

    La unidad de potencia elctrica esel watt y se la designa con la letraW.

    Figura 2

    Figura 3

  • 8/11/2019 Enciclopedia de Electrnica Bsica 2

    21/25

    Acostmbrese a convertir estas unidades, porque aparecen con mucha fre-cuencia en los trabajos de electrnica.

    Capacitores Planos

    Puede obtenerse una capacidad mucho mayor con una disposicin adecuadade los elementos conductores. Con eso, una cantidad mucho mayor de cargaspuede almacenarse en un volumen menor, dando as un componente de usoms prctico. Un capacitor bsico de placas paralelas se ve en la figura 4.Consiste de dos placas de material conductor separadas por material aislantedenominado dielctrico. El smbolo usado para representar este tipo de capaci-tor recuerda mucho su disposicin real y se muestra en la misma figura. Haycapacitores con disposiciones diferentes, pero como la estructura bsica se

    mantiene (un aislante entre dos conductores) el smbolo se mantiene por lo ge-neral con pocas modificaciones.Cuando conectamos la estructura indicada a un generador, como se ve en la fi-gura 5, las cargas fluyen hacia las placas de manera que una se vuelva positi-

    va y la otra negativa.Se dice que el capacitor tiene una placa (armadura) positiva y otra negativa.Aun despus de desconectar la batera, como se mantienen las cargas, porefecto de la atraccin mutua, en las armaduras el capacitor, se dice queste est "cargado".Como la carga en Coulombs depende no slo de la capacidad sinotambin de la tensin del generador, para calcularla es necesaria la re-lacin:

    C = Q/V

    Es as que si un capacitor de 100F (100 x 10-6) se conecta a un gene-rador de 100 volts, la carga ser:

    Q = CV (2)Q = 100 x 100 x 10-6

    Q = 10.000 x 10-6

    Q = 104 x 10-6

    Q = 10-2 = 0,01 Coulomb

    Para descargar un capacitor basta interconectar las armaduras mediante unalambre. Las cargas negativas (electrones) de la armadura negativa puedenfluir a la positiva neutralizando as sus cargas.

    Vea que no importa cul es el capacitor pues la cantidad de cargas de una ar-madura es igual a la cantidad de cargas de la otra; slo es diferente la polari-dad.En la descarga, la neutralizacin es total (Figura 6).Para un capacitor plano como el indicado, la capacidad puede calcularse enfuncin de las caractersticas fsicas, a saber: superficie de las placas, distan-cia entre ellas y naturaleza del aislante.Podemos aplicar la frmula siguiente:

    C = e A/d (3)donde:C es la capacidad en Farad (F)d es la distancia entre placas en metrosA es la superficie de las placas en metros cuadrados

    20 Curso de Electrnica Bsica de Saber Electrnica

    Capacitores

    Una carga de 100W consume unaenerga elctrica de 100J por cadasegundo de funcionamiento.

    Para calcular la potencia elctricaen cualquier circuito basta conmultiplicar la tensin aplicada porla corriente que circula.

    Un capacitor puede almacenarcargas elctricas y para ello preci-

    sa que se aplique entre sus placasuna diferencia de potencial.

    Figura 4

    Figura 5

    Figura 6

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    22/25

    e es una constante que depende de la naturaleza del dielctrico.El valor depende del material considerado.Ese valor puede calcularse mediante la frmula:

    e = e o . K (4)

    donde:

    e o es la prmisividad del vaco y vale 8,85 x 10-12

    F/mK es la constante dielctrica y depende del material usado.

    La Energa Almacenada en un Capacitor

    Para obligar a una cierta cantidad de cargas a permanecer en un capacitor de-bemos gastar una cierta cantidad de energa. En realidad esa energa que segasta para colocar las cargas en el capacitor queda disponible para usarla en

    el futuro, queda almacenada en el capacitor. Cuando descargamos uncapacitor mediante un conductor que presenta cierta resistencia, co-

    mo muestra la Figura 7, la energa que estaba contenida en el capa-citor se disipa en forma de calor.Puede imaginarse la carga del capacitor con el grfico de la figura 8.Vea que a medida que va aumentando la cantidad de carga, debemosforzarlas cada vez ms y eso implica una elevacin de tensin.El rea de la figura hasta el punto en que dejamos de cargar el capa-

    citor, representada por W en la figura corresponde a la energa alma-cenada en el capacitor. Podemos calcular la energa a partir de dosfrmulas:

    W = 0,5 x Q x V (5)

    o

    W = 0,5 x C x V2 (6)

    Donde:W es la energa de Joule (J)Q es la carga en Coulomb (C)C es la capacidad en Farad (F)V es la tensin en Volt (V)

    Podemos comparar un capacitor cargado a un resorte comprimido. Gastamos

    energa (potencial) para comprimir el resorte, ste "guarda" esa energa que lue-

    go puede usarse para poner en movimiento un mecanismo. Es claro que, segn

    veremos, la cantidad de energa que puede almacenar un capacitor no es gran-

    de y entonces su utilidad como fuente de energa es muy restringida, pero estecomponente tiene otras propiedades que son de gran utilidad en electrnica.

    Asociacin de Capacitores

    Podemos obtener un efecto mayor o menor de almacenamiento de cargas, se-gn se asocien distintos capacitores, del mismo modo que obtenemos efectosdiferentes de resistencias al asociar resistores.Los capacitores pueden conectarse en serie o en paralelo.

    a) Asociacin de capacitores en paraleloDecimos que dos o ms capacitores estn asociados en paralelo cuando susarmaduras estn conectadas de la manera siguiente: las armaduras positivas

    Curso de Electrnica Bsica de Saber Electrnica 21

    Capacitores

    Un capacitor tendr una capacidadde 1 Farad si almacena la carga de1 Coulomb y tiene 1 volt de tensin.

    En la prctica, una esfera con lacapacidad de 1 Farad debiera serenorme, de manera que los capaci-tores que usamos en los aparatostienen capacidades que son sub-mltiplos del Farad.

    La unidad de Capacidad es el Farad(comnmente llamada faradio), pe-

    ro como es muy grande se em-plean submltiplos.

    Los submltiplos del Farad (F) son:Microfarad (F)Nanofarad (nF)Picofarad )pF)

    Todo capacitor impide el paso de

    una corriente constante.

    Figura 7

    Figura 8

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    estn conectadas entre s para formar la armadura positiva equivalente al ca-pacitor; las armaduras negativas estn conectadas entre s y forman la arma-dura negativa equivalente al capacitor, segn muestra la figura 9. Vea el lectorque en esas condiciones los capacitores quedan sometidos todos a la mismatensin (V) cuando se cargan. Las cargas dependen de las capacidades.La capacidad equivalente en esta asociacin est dada por la suma de las ca-

    pacidades asociadas.C = C1 + C2 + C3 + ... + Cn (7)

    Se pueden deducir las siguientes propiedades de la asociacin de capacitoresen paralelo:- Todos los capacitores quedan sometidos a la misma tensin.- El mayor capacitor (el de mayor capacidad) es el que ms se carga.La capacidad equivalente es mayor que la capacidad del mayor capacitor aso-ciado.

    b) Asociacin de capacitores en serieEn la asociacin en serie de capacitores, stos se conectan como se muestra

    en la figura 10.La armadura positiva del primero pasa a ser la armadura positiva del equivalen-te; la negativa del primero se une a la positiva del segundo; la negativa del se-

    gundo da la positiva del tercero y as sucesivamente hasta que la negativa delltimo queda como la armadura negativa del capacitor equivalente.Vea que si conectamos de esta manera un conjunto cualquiera de capacitores(aun de valores totalmente diferentes) ocurre un proceso de induccin de car-gas, de modo que todas las armaduras queden con las mismas cantidades (fi-gura 11). Segn el valor del capacitor (capacidad) la tensin hallada tendr va-lores diferentes.Puede darse la frmula:

    C1 = Q/V1; C2 = Q/V2; C3 = Q/V3...

    Cn = Q/Vn

    Como la suma de las tensiones de estos capacitores asociados debe ser la ten-sin en las armaduras del capacitor equivalente; podemos escribir:

    V = V1 + V2 + V3 + ... + Vn

    Reemplazando el valor de V en cada una de las expresiones de capacidad:

    V = Q/C1 + Q/C2 + Q/C3 + ... + Q/Cn

    Sacando Q como factor comn:

    V = Q (1/C1 + 1/C2 + ... + 1/Cn)

    Dividiendo por Q ambos miembros de la igualdad, tenemos:

    V/Q = 1/C1 + 1/C2 = + 1/C3

    V/Q = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ... + 1/Cn

    Pero:

    V/Q es 1/C

    Luego:

    1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ... + 1/Cn (8)

    De esta frmula podemos deducir las siguientes propiedades de la asociacinen serie de capacitores:

    22 Curso de Electrnica Bsica de Saber Electrnica

    Capacitores

    Un capacitor plano puede almace-nar ms cargas que una esfera.Consiste de dos placas de materialconductor separadas por materialaislante denominado dielctrico.

    Se dice que el capacitor tiene unaplaca (armadura) positiva y otranegativa.

    Para descargar un capacitor bastainterconectar las armaduras me-diante un cable. Las cargas negati-vas (electrones) de la armaduranegativa pueden fluir a la positivaneutralizando as sus efectos.

    Figura 10

    Figura 9

    Figura 11

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    -Todos los capacitores quedan con la misma carga.- El menor capacitor queda sometido a la mayor tensin.- La capacidad equivalente es menor que la capacidad del menor capacitor aso-ciado.- Todos los capacitores se cargan y descargan al mismo tiempo.

    ConclusinDos casos particulares son interesantes en las asociaciones en serie y en pa-ralelo de capacitores.Cuando los capacitores son iguales, la asociacin puede tener la capacidadequivalente calculada con ms facilidad por las frmulas siguientes:

    a) Serie: C = C1/ndonde

    C es la capacidad equivalente.C1 es el valor de cada uno de los capacitores asociados.n es el nmero de capacitores.

    b) Paralelo: C = n x C1dondeC, C1 y n son los del caso anterior.

    CONTENIDO DEL CD N 2

    La obra est dirigida a todo el pblico en general interesado en aprender electrnica bsica ysaber cmo se manejan los instrumentos (multmetro, osciloscopio, generador de funciones, in-yector de seales, analizador dinmico, fuente de alimentacin, etc.) pero sobre todo est orien-tado a estudiantes, aficionados y docentes, dado que cada tema se explica desde el comienzo,presumiendo que el lector no posee conocimientos previos de la especialidad. La Enciclopediase complementa con CDs (ste es uno de ellos) y bibliografa adicional a la que puede accederpor Internet dirigindose a:

    www.webelectronica.com.arDebe hacer click en el cono PASSWORD y luego ingresar las claves que se dan en los CDs.El contenido del CD que acompaa a este tomo es el siguiente:

    a) Un Archivo LEAME: Indispensable leer de comienzo a fin de explorar el CD con xitob) Programas ACROBAT READER y WINDOWS MEDIA PLAYER

    c) Video Presentacind) Enciclopedia Visual Parte 2e) Curso de Electrnica con Prcticas Parte 2f) 150 Montajesg) Video Manejo del Osciloscopioh) Programas de Electrnicai) CDs, Libros y Videos.

    Muchos archivos estn comprimidos, siendo necesario el WINZIP. Si no lo posee puede ejecu-tarlo desde la opcin PROGRAMAS del men de este CD.

    Programas ACROBAT READER y WINDOWS MEDIA PLAYEREstos programas son indispensables para explorar el CD, ver los archivos de texto que con-tiene y visualizar los videos. Si no estn instalados en su PC hgalo cuando el CD se lo pre-gunte.

    Video PresentacinEn este video el Ing. Horacio Vallejo, realizador de la obra, lo gua paso a paso para que pue-

    Curso de Electrnica Bsica de Saber Electrnica 23

    Capacitores

    Cuando descargamos un capacitormediante un conductor que pre-senta cierta resistencia, la energaque estaba contenida en el capaci-tor se disipa en forma de calor.

    Podemos comparar un capacitorcargado a un resorte comprimido.Gastamos energa (potencial) paracomprimir el resorte, ste "guar-da" esa energa que luego puedeusarse para poner en movimientoun mecanismo.

    Dos capacitores conectados en se-rie tienen una capacidad menorque la del componente ms peque-o.

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    da explorar el CD de la forma ms rpida y efectiva. Le sugerimos ver este video para obtenerel mayor provecho posible.

    Enciclopedia Visual Parte 2Se dan los fascculos 5 a 8 de la ENCICLOPEDIA VISUAL DE LA ELECTRONICA, obra com-plementaria que ensea con mayor profundidad los conceptos vertidos en cada tomo escrito dela obra.

    Curso de Electrnica con PrcticasEste Curso de Electrnica es el primer sistema de enseanza a distancia con seguimiento per-sonal a travs de Internet. El curso se compone de 14 lecciones, 5 series de prcticas y 6 eva-luaciones. Los exmenes son la parte del curso (quiz la ms tediosa para muchos) en la queel alumno deber responder y si lo desea, enviar a las direcciones que se mencionan en el CDpara su correccin. Sin embargo, Ud. posee la respuesta a cada examen en Internet. En cual-quier momento puede realizar consultas por medio de los formularios que hemos habilitado enInternet para tal fin.Cabe aclarar que en este CD se encuentran las lecciones 5 y 6, la Prctica nmero 2 y el exa-men 3. En lo sucesivo se continuar con este curso.

    150 MontajesEn este archivo Ud. cuenta con 150 circuitos electrnicos para armar y disfrutar construyendomientras aprende electrnica. Entre los proyectos que contiene esta seccin podemos mencio-nar los siguientes:

    Amplificadores, Osciladores, Mezcladores, Preamplificadores, Generadores, Interruptores,Adaptadores, Instrumentos, Protecciones, Fuentes, Conversores, Controles de Velocidad, etc.

    Video Manejo del OsciloscopioEste es un video de unos 15 minutos de duracin que muestra qu es un osciloscopio y cmose manejan sus controles. Con l aprender a realizar mediciones bsicas.

    ProgramasEsta es una de las secciones ms importantes de nuestro CD dado que contiene muchos utili-tarios para realizar diferentes tareas.Al acceder a este MENU, se encuentran los programas que hemos seleccionado que son:1) Manual Interactivo de Componentes y Reemplazos: En el CD N 1 de esta obra se di unmanual que posee caractersticas de ms de 96.000 componentes que se ejecuta desde DOS.

    En esta oportunidad se brinda un manual que permite buscar mucha ms informacin a travsde Internet. Al hacer click sobre esta opcin aparece la carpeta que contiene un archivo com-primido. Copie esta carpeta en el disco rgido de su PC y lea el archivo lame, posteriormen-te descomprima el programa y ejecute su instalacin. Siga las instrucciones que aparecen enpantalla.2) Programa de Bsqueda de Fallas y Soluciones de TV: Este programa, denominado ICTVes una verdadera biblioteca de ayuda interactiva que le permite buscar circuitos, componentes,reemplazos, etc. Adems puede localizar fallas y colocar comentarios. Puede ingresar al menpor medio del modelo del aparato o a travs de algn circuito integrado. Posee varias opcionesde bsqueda. Ud puede ampliar la base de datos agregando sus experiencias y observaciones.Para acceder a l, debe hacer click en esta opcin y copiar la carpeta en el disco rgido de sucomputadora, luego haga click en el archivo men.exe y siga las instrucciones de pantalla.3) MPLAB: Este es un programa editor, simulador y emulador para utilizar con microcontrola-dores de la familia MICROCHIP. Con este programa se pueden construir proyectos que le per-mitirn realizar programas de microcontroladores y cargarlos en el circuito integrado. Para usar-los copie la carpeta dentro del disco rgido de su PC, ejecute los archivos. Mayores instruccio-nes de uso e instalacin puede obtenerlos de la direccin: www.microchip.com.4) Winzip: Es el clsico utilitario necesario para comprimir y descomprimir archivos.5) A-FILTER.ZIP: Diseo de filtros con amplificadores operacionales. Calcula el valor de resis-tores y capacitores para diferentes opciones.6) AUTOSKEM.ZIP: Permite REALIZAR, importar y exportar esquemas para hacer circuitos.7) SEMIFILE.ZIP: Programa que establece referencias para circuitos integrados. Debe ingresardatashets (se incluyen direcciones).

    UtilitariosGran cantidad de utilitarios para probar y optimizar computadoras. Lea el archivo apropiado pa-ra saber cmo emplearlos.

    Libros

    Service de Equipos Electrnicos: Texto escrito por el Ing. Vallejo que le ensea a utilizar los ins-trumentos para realizar mediciones, buscar fallas y hacer reparaciones.

    Contenidodel CD N2