laboratorios 10

D.G.E.T.I.

UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD DEL GOLFO DE MEXICO, A. C.

INSTRUCTIVOS DE PRACTICAS

ELECTRÓNICA

TECNOLOGÍA Y TALLER DE ELECTRÓNICA I Semestre I

INSTRUCTIVOS DE PRACTICAS UGM

D. G. E. T. I.

UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD DEL GOLFO DE MEXICO, A. C.

NOMBRE DEL ALUMNO

SEMESTRE

GRUPO

2

Electrónica

Tecnología y Taller de Electrónica I


Ing. Alfonso Juárez Jiménez Secretario Académico

Ing. Andrés Juárez Jiménez Secretario de Administración y Finanzas

Lic. Fátima Romero Gutiérrez Jefe de Departamento de Educación Media y Básica

Ing. Araceli G. Sánchez Gasca Departamento Académico de Educación Media y Básica

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Electrónica



INDICE Practica No. Nombre

Página

1

Normas de seguridad en el laboratorio de electrónica

5

2

La tablilla de proyectos o PROTOBOARD

8

3

Simbología electrónica básica

12

4

Circuito serie, paralelo y mixto

18

5

Medición de corriente y voltaje en un circuito resistivo

22

6

26

7

Medición de resistencias fijas y variables mediante el uso del multímetro digital Conexión de baterías en serie, en paralelo y en forma mixta

8

Código de colores para la lectura de resistencias de carbón

35

9

Capacitancia y capacitores

39

10

La ley de ohm

44

11

Variación de la corriente

49

12

Divisores de voltaje y corriente

53

3

Multímetro analógico

57

14

Aprendiendo a soldar

60

15

Uso del manual de reemplazo de semiconductores

67

30

4

Electrónica



PRACTICA 1 NORMAS DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO DE ELECTRÓNICA OBJETIVO Reconocer la importancia de las normas de seguridad que rigen en el laboratorio de electrónica, con el fin de evitar posibles accidentes en el manejo del equipo y componentes electrónicos. DESCRIPCION BASICA NORMAS DE SEGURIDAD El laboratorio debe ser un lugar seguro para trabajar. Para ello se tendrán siempre presente los posibles peligros asociados al trabajo con componentes electrónicos de alto voltaje. Nunca hay excusa para los accidentes en un laboratorio bien equipado en el cual trabaja personal bien informado. A continuación se exponen una serie de normas que deben conocerse y seguirse en el laboratorio: 1. Está prohibido beber o comer en el laboratorio, así como dejar encima de la mesa del laboratorio algún tipo de prenda o material escolar. 2. El laboratorio no es un lugar para realizar bromas. 3. No utilizar un equipo o aparato sin estar familiarizado con su funcionamiento. Cuando se tengan dudas sobre las precauciones de manipulación de algún equipo electrónico debe consultarse al profesor antes de proceder a su uso. 4. No debe de dejar conectados equipos de medición o cautines por periodos de tiempo mayores a los necesarios. 5. El área de trabajo debe mantenerse limpia y ordenada, sin útiles escolares, mochilas, etc. 6. No se puede realizar un experimento no autorizado por el profesor. 7. Antes de energizar el circuito revisar previamente sus conexiones. 8. Utilizar las escalas apropiadas de medición en los instrumentos de trabajo, para evitar su daño. 9. Para la salida de material realizar el vale debidamente requisitado, por el encargado de laboratorio. 10. Al terminar la práctica realizada dejar el área limpia y ordenada, así como desenergizar los circuitos.

Fig. 1 El laboratorio de electrónica que cumple con las normas de seguridad 5

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MATERIAL Y EQUIPO 3 placas de nieve seca tamaño 50cm x 50cm 5 frascos de colores marca vinci 2 pinceles 1 plantilla con los símbolos de seguridad industrial 1 juego de escuadras 1 cutter DESARROLLO DE LA PRACTICA 1. Cortar la placa de unicel de unos 25cm x 25cm de tamaño. 2. Dibujar los símbolos de seguridad industrial en las placas de unicel, dividiendo la simbología de tal manera de no repetir los mismos símbolos. 3. Colorear los símbolos con la pintura vinci teniendo cuidado de no derramar la pintura en la superficie de las mesas de trabajo. 4. Exponer en clase los símbolos dibujados por equipos, explicando su importancia. ESQUEMAS

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OBSERVACIONES _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ CUESTIONARIO 1. ________________________________________________________________________________ 2. ________________________________________________________________________________ 3. ________________________________________________________________________________ 4. ________________________________________________________________________________ 5. ________________________________________________________________________________ CONCLUSIONES _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ CRITERIO DE EVALUACIÓN

BIBLIOGRAFIA http://www.uv.es/~quiana/norsetra.html http://scsx01.sc.ehu.es/sqwquimi/webcentro/laboratorio/texto.htm 7

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PRACTICA 2 LA TABLILLA DE PROYECTOS O PROTOBOARD OBJETIVO Conocer y dominar el uso adecuado del protoboard para el correcto ensamble de los distintos circuitos electrónicos con el propósito de llegar a la prueba optima del comportamiento de los circuitos electrónicos. DESCRIPCION BASICA El Protoboard, o tableta experimental, es una herramienta que nos permite interconectar elementos electrónicos, ya sean resistencias, capacitores, semiconductores, etc., sin la necesidad de soldar los componentes. El protoboard esta lleno de orificios metalizados -con contactos de presión, en los cuales se insertan los componentes del circuito a ensamblar. La tableta experimental esta dividida en cuatro secciones, y cada una de estas se encuentran separadas por un material aislante. Los puntos de cada sección están conectados entre sí tal como lo muestra la Figura1.

Fig. 1 Configuración superficial de un protoboard. La línea roja dentro de un protoboard representa la alimentación positiva y la línea azul representa la alimentación negativa. Se remienda emplear en las conexiones alambre calibre 22 en colores rojo para los positivos, negro para las tierras, y colores distintos a estos para las interconexiones entre las terminales de los componentes electrónicos.

Circuito 1. Resistencias en serie. 8

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MATERIAL Y EQUIPO 1 protoboard o tablilla de proyectos 2 R1, R2= resistencias de 1000Ω a ½ watt 1 R3 = resistencia de 4700 Ω a ½ watt 2m alambre calibre 22 1 polo color rojo 2m alambre calibre 22 1 polo color negro 2m alambre calibre 22 1 polo color azul 2m alambre calibre 22 1 polo color verde DESARROLLO DE LA PRACTICA 1. Dibujar la estructura interna del protoboard en el área de esquemas, indicando con colores el área de alimentación de voltaje y el área de conexiones de componentes. 2. Confirmar la continuidad en las laminillas del protoboard mediante el uso del multímetro digital. 3. Medir cada una de las resistencias por separado mediante el uso de un multímetro digital, anotando en la tabla 1, el valor práctico obtenido. 4. Cortar tramos pequeños de alambre de cada uno de los colores y pelar las puntas mediante el uso de unas pinzas de corte. 5. Armar un circuito mostrado en la figura 1, teniendo cuidado de no realizar conexiones con falsos contactos. 6. Medir con el uso del multímetro la resistencia total y anotar la tabla 1. 7. Anotar las observaciones que se obtuvieron durante el desarrollo de la práctica y obtener las conclusiones acerca del uso correcto del protoboard. TABLA 1.RESULTADOS OBTENIDOS RESISTENCIA R1

VALOR TEORICO

VALOR PRACTICO

R2 R3

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ESQUEMAS

OBSERVACIONES _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ CUESTIONARIO 1.2.3.4.5.-

____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ 10

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CONCLUSIONES _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ CRITERIO DE EVALUACION

BIBLIOGRAFIA http://www.american.edu.co/vs/electronica_para_pc/protob.htm

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PRACTICA 3 SIMBOLOGIA ELECTRÓNICA BASICA OBJETIVO Identificar los diferentes símbolos electrónicos empleados en la representación de los circuitos de aplicación dentro del campo de la electrónica básica, para una interpretación clara y precisa de los diferentes diagramas DESCRIPCION BASICA Dentro del campo de la electrónica existen infinidad de símbolos que pueden formar parte de un circuito funcional, sin embargo, en esta práctica utilizaremos algunos de ellos. La tabla 1 nos muestra los símbolos básicos con los cuales el alumno puede a empezar a familiarizarse. Posteriormente se estudiarán los demás símbolos a medida que vaya adquiriendo los conocimientos necesarios dentro de esta rama de la tecnología. Resistencia eléctrica

Resistencia Variable Interruptor contacto abierto Pulsador contacto abierto

Fusible

Transformador núcleo de aire

Transformador núcleo de Fe-Si 12

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Diodo rectificador

Diodo Zener

Diodo tunel

Diodo emisor de luz

Puente rectificador

Capacitor no polarizado

Capacitor electrolítico

Rectificador Controlado de Silicio (SCR)

Diodo de CA (DIAC)

Triodo de CA (TRIAC)

Transistor NPN

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Transistor PNP

Voltímetro

Amperímetro

Conexión a masa Alimentación de voltaje continuo MATERIAL Y EQUIPO 1 R1= resistencia de 680 Ω a ½ watt 1 R2= resistencia variable 10KΩ 1 D1= diodo rectificador 1N4004 1 D2= diodo zener a 12V a 1 watt 1 D3= diodo emisor de luz 1 C1= capacitor cerámico 0.1µF 1 C2= capacitor electrolítico 10µF a 25V 1 T1= Rectificador Controlado de Silicio C106B 1 Q1= Transistor BC548 1 Q1= Transistor BC558 1 multímetro digital con puntas de prueba 1 protoboard o tablilla de proyectos DESARROLLO DE LA PRACTICA 1. Dibujar en forma gráfica como pictórica, cada uno de los componentes electrónicos con su respectivo aspecto físico y una breve descripción. 2. Comprobar mediante el uso del multímetro el estado de funcionamiento físico de cada uno de los componentes, anotando las observaciones y lecturas técnicas.

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NOMBRE DEL COMPONENTE

NOMBRE DEL COMPONENTE

SÍMBOLO ELECTRÓNICO

SÍMBOLO ELECTRÓNICO

ASPECTO FISICO

DESCRIPCIÓN BREVE

ASPECTO FISICO

DESCRIPCIÓN BREVE 15

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ESQUEMAS

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_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________

CONCLUSIONES _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ CRITERIO DE EVALUACIÓN

BIBLIOGRAFÍA http://www.arrakis.es/~fon/simbologia/

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PRACTICA 4 CIRCUITO SERIE, PARALELO Y MIXTO OBJETIVO Analizar el comportamiento de los circuitos serie, paralelo y mixto en circuitos resistivos comprobando teórica y prácticamente sus valores, al calcular mediante formulas y comprobar los resultados al medir los valores de las corrientes y de la caída de tensión. DESCRIPCION BASICA CIRCUITO SERIE Un circuito serie se puede apreciar su configuración en la Figura 1, se debe tener en consideración que para calcular en circuitos resistivos la resistencia total se tiene que sumar como sigue: Rt = R1 +R2 +R3 +.....+Rn………………….(1)

Figura 1. Circuito resistivo serie CIRCUITO PARALELO En un circuito paralelo se tiene la configuración que se presenta en la Figura 2, para calcular la resistencia total se utiliza la siguiente formula:

Rt =

1

+

1

+

1 1

R1 R 2 R3

…………………………….(2) + .... +

1

Rn

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Figura 2. Circuito resistivo paralelo. CIRCUITO MIXTO Para resolver un circuito mixto se tiene que observar la configuración de cada rama que compone dicho circuito, para resolver se debe de comenzar de derecha a izquierda, aplicando las fórmulas para un circuito serie y paralelo según sea el caso. (Figura 3)

Figura 3. Circuito Mixto

Re q1 =

1 1

+

1

........................... ..................................(3) .......(3)

R 2 R3

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RTOT= Req1 + R1 + R4......................... R4..........................(4) .(4) MATERIAL Y EQUIPO 1 R1,R2, R3,R4 = resistencias de 1000 Ω a ½ watt 1 Vcc= fuente de voltaje de corriente continua variable 4 caimanes 1 protoboard 1multímetro digital 2m alambre calibre 22 1 polo 1 protoboard o tablilla de proyectos DESARROLLO DE LA PRACTICA 1. Armar el circuito de la Figura 1, en el protoboard protoboard y hacer los cálculos teóricos necesarios de acuerdo con el valor de las resistencias. 2. Medir con el multímetro digital el voltaje en cada resistencia, utilizando la escala de medición adecuada. 3. Armar el circuito de la Figura 2, en el protoboard protoboard y hacer los cálculos teóricos necesarios de acuerdo con el valor de las resistencias. 4. Medir con el multímetro digital el voltaje en cada resistencia, utilizando la escala de medición adecuada. 5. Armar el circuito de la Figura 3, en el protoboard protoboard y hacer los cálculos teóricos necesarios de acuerdo con el valor de las resistencias. 6. Medir con el multímetro digital el voltaje en cada resistencia, utilizando la escala de medición adecuada. ESQUEMAS

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_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________


BIBLIOGRAFÍA: Albert Paul Malvino, PRINCIPIOS DE ELECTRÓNICA, Impreso en Colombia, Quinta Mc. Graw Hill Edición, 1998 Frank D. Graham, Theo Audel & Co. Publishers, ELECTRICAL AND ELECTRONICS BASICS, Edición 29, New York, USA, 1990

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PRACTICA 5 MEDICION DE CORRIENTE Y VOLTAJE EN UN CIRCUITO RESISTIVO OBJETIVO Analizar el comportamiento de la corriente eléctrica al circular a través de un circuito resistivo; así como el efecto producido en la caída de voltaje al variar el valor de la resistencia. DESCRIPCION BASICA LA ENERGIA ELÉCTRICA La electricidad se puede presentar en dos formas fundamentales: La electricidad estática es energía eléctrica en reposo; pero presenta una desventaja debido a que no puede poner en funcionamiento a cargas como lámparas, calentadores, resistencias y otros dispositivos. Para que los dispositivos eléctricos sean funcionales se emplea la electricidad dinámica, cuyo propósito es transferir energía a través de una carga. La fuerza electromotriz que produce la circulación de corriente (a través del movimiento de los electrones), se mide en una unidad llamada volt. Esta unidad fue dada en honor a Alejandro volta, profesor italiano que vivió de 1745 a 1798. La fuente de energía eléctrica puede ser: Una pila seca para linterna común que produce 1.5 volts; una batería de automóvil que produce 12 volts o una fuente de alimentación de voltaje (Figura 1). Ahora bien, la unidad básica de la corriente es el ampere, nombre dado en honor a André Marie Ampere, físico matemático francés que vivió de 1775 a 1836; que se define como la circulación de los electrones a través de un conductor. Esta unidad se representa por la letra I. CONSIDERACIONES PRACTICA DE VOLTAJE Y CORRIENTE Si un dispositivo eléctrico o electrónico trabaja en forma correcta, la fuente de energía debe ser capaz de hacer dos cosas: Suministrar voltaje y entregar la corriente necesaria para la cual fue diseñado el dispositivo. Por ejemplo, podemos conectar juntas ocho pilas secas para linterna, de manera que formen una batería que produzca 12 volts. Sin embargo, con esta batería no podríamos arrancar una máquina de automóvil; debido a que nuestra batería no tiene la capacidad para entregar la cantidad de corriente necesaria para accionar el motor de arranque eléctrico del automóvil. Es importante conocer los requerimientos de voltaje como de corriente de los dispositivos, los cuales se presentan en los manuales de servicio y en ocasiones impresos en el mismo dispositivo.

Figura 1. Diferentes tipos de pilas eléctricas 22

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Para comprender el comportamiento del voltaje y corriente en un circuito, se pueden emplear los siguientes elementos: Una batería de 9 volts, una lámpara tipo linterna y distintos valores de resistencia. En la Figura 2 presentamos un circuito de aplicación práctica, que además resulta económico y fácil de armar.

Figura 2 Circuito práctico par medición de voltaje y corriente MATERIAL Y EQUIPO 1 Pila seca de 9 volts de corriente continua 1 Lámpara tipo linterna de 9 volts de corriente continua 2m Alambre calibre 22 de 1 polo en color verde 1 Caimán en color rojo 1 Caimán en color negro 1 Base para lámpara 1 Rl= Resistencia de 220 Ω a ½ watt 1 R2=Resistencia de 1000 Ω a ½ watt 1 R3= Resistencia de 10000 Ω a ½ watt 1 Multímetro Digital con puntas de prueba DESARROLLO DE LA PRACTICA 1. Armar el circuito de la figura 2, utilizando en primer valor de resistencia ( R1= 220 Ω ) 2. Mediante el uso del Multímetro Digital, medir el voltaje en cada componente ( Pila, resistencia y linterna); anotando los valores obtenidos en la tabla de resultados propuesta ( Tabla 1 ). 3. Desconectar el borne positivo de la pila y conectar el Multímetro Digital ( Previamente en la escala de amperaje correcta), en serie con la resistencia . Medir el valor de la corriente y anotarlo en la tabla 1. 4. Cambiar el valor de la resistencia (R2= 1000 Ω) y repetir los pasos 2 y 3, anotando los resultados obtenidos en la tabla 1. 5. Cambiar el valor de la resistencia (R3=10 000 Ω), repitiendo los pasos 2 y 3 , anotando los resultados obtenidos en la tabla 1.

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COMPONENTE

Pila Linterna R1 R2 R3

VOLTAJE

CORRIENTE

Tabla 1: Resultados prácticos de voltaje y corriente ESQUEMAS

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BIBLIOGRAFÍA Peter Buban & Marshall L. Schmitt, ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA BASICAS, Conceptos y aplicaciones. 4ª Edición, Editorial Mc Graw Hill, Impreso en México en 1982. Albert Paul Malvino, PRINCIPIOS DE ELECTRÓNICA, 5ª Edición, Editorial Mc Graw Hill, Impreso en Colombia, 1998. 25

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PRACTICA 6 MEDICION DE RESISTENCIAS FIJAS Y VARIABLES MEDIANTE EL USO DEL MULTIMETRO DIGITAL OBJETIVO El estudiante debe ser capaz de aplicar los conocimientos adquiridos sobre el uso del multímetro digital para la medición de los diferentes tipos de resistencias implicadas en los circuitos electrónicos. DESCRIPCION BASICA LA RESISTENCIA ELÉCTRICA Una de las habilidades primordiales que debe poseer el estudiante de electrónica es tomar lecturas tanto teóricas como prácticas de las resistencias de carbón (Figura1), es por lo que el Código de Colores de dichas resistencias debe tenerse presente en cada momento. En la tabla 1 se muestra el código antes mencionado, el cual muestra los diez colores representativos que pueden aparecer en las tres primeras bandas de color de una resistencia de carbón. La cuarta bandita representa el porcentaje de tolerancia con respecto al valor de la resistencia. En el caso de las resistencias antes mencionadas; el valor es estable, existen también otro tipo de resistencias conocidas como resistencias variables, las cuales se clasifican en: A).- POTENCIOMETROS LOGARITMICOS B).- PRESETS C).- POTENCIOMETROS DE PRESICION

FIG. 2 El potenciómetro logarítmico

FIG. 1 La resistencia eléctrica

Los potenciómetros logarítmicos (Figura 1) por lo regular están construidos con una placa de baquelita que contiene una capa de carbón sobre la que se desliza un cursor de metal produciendo diferentes valores de resistencia hasta un valor limite indicado por el valor comercial del potenciómetro. Los presets operan sobre el mismo principio que los potenciómetros logarítmicos; pero con la diferencia de que su cubierta exterior es de plástico y ocupan menos espacio dentro de un circuito electrónico. 26

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Los potenciómetros de precisión son más pequeños que los anteriores, vienen con una cubierta de plástico y pueden ser regulados en resistencia a través de desarmadores tipo relojero. Para la medición de las resistencias es necesario conocer primero su valor teórico para que posteriormente se pueda comprobar su valor práctico. TABLA 1: CODIGO DE COLORES PARA LAS RESISTENCIAS DE CARBON COLOR

PRIMERA CIFRA

NEGRO CAFE ROJO NARANJA AMARILLO VERDE AZUL VIOLETA GRIS BLANCO TOLERANCIA ORO PLATA SIN COLOR

SEGUNDA CIFRA

NUMERO DE CEROS

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 2 3 4 5 6 7 8 9

-

-

-

-

TABLA 2: CODIGO ALFANUMERICO PARA CONOCER EL VALOR TEORICO DE UNA RESISTENCIA VARIABLE. LETRA K M

MULTIPLICADOR 1000 1000000

EJEMPLOS DE APLICACION: NOMENCLATURA DEL COMPONENTE 2K2 3K7 2M 2M2

VALOR TEORICO 2200 Ω 3700 Ω 2 MΩ 2.2 MΩ

Una vez conociendo el valor teórico del componente electrónico, se procede a encontrar el valor práctico del mismo utilizando las escalas de resistencia del multímetro digital y colocando las puntas del instrumento entre las terminales de la resistencia que se desea medir. MATERIAL Y EQUIPO 10 Resistencias de carbón con valores de 1000, 220, 4700, 330, 33000, 1200, 680, 6800, 100 y 33 Ω respectivamente. 3 Resistencias variables con valores de 10 000, 4700 y 100 Ω respectivamente. 27

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1 Multímetro digital con puntas de prueba. 3 Caimanes tipo cocodrilo 1 protoboard o tablilla de proyectos DESARROLLO DE LA PRACTICA 1. Escoger una resistencia fija de 1000 Ω (para lo cual se debe utilizar el código de colores para la lectura de resistencias de carbón). 2. Mediante el uso del Multímetro Digital, seleccionar una escala arriba del valor de la resistencia (en este caso arriba de 1000 Ω), y conectar sus puntas de prueba en paralelo con la resistencia para observar el valor práctico de la resistencia. 3. Repetir el paso 2 con los demás valores de resistencia de carbón y elaborar una tabla de comparación de valores teóricos con valores prácticos. 4. Escoger una resistencia variable de 4700 Ω y medir su resistencia mediante el uso del Multímetro Digital. ESQUEMAS

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_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________


BIBLIOGRAFÍA HUBERT Charles I. , Circuitos Eléctricos CA/CD Enfoque Integrado, tercera edición, Mc Graw Hill, 1990.

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PRACTICA 7 CONEXIÓN DE BATERIAS EN SERIE, EN PARALELO Y EN FORMA MIXTA OBJETIVO El estudiante debe ser capaz de diferenciar entre las características de voltaje y corriente de las distintas conexiones básicas de las baterías, así como saber aprovechar estos conocimientos en situaciones que se le presenten en la vida cotidiana. DESCRIPCIÓN BASICA PRINCIPIOS DE OPERACIÓN DE UNA PILA. Una pila es una combinación de materiales que se emplean para transformar energía química en energía eléctrica. A las palabras pila y batería se les da con frecuencia el mismo significado. Sin embargo, esto no es técnicamente correcto. Una pila es una sola unidad, en tanto que una batería se forma con dos o más pilas que se interconectan en serie o en paralelo. La pila está constituida de dos electrodos o placas, sumergidos en una sustancia que contiene muchos iones llamada electrolito. Las soluciones de agua formadas con ácidos , bases o sales son electrolitos. Por ejemplo, el agua salada es un electrolito y, además, un buen conductor de electricidad. En una pila el electrolito se ioniza para formar iones positivos y negativos. Al mismo tiempo, la acción química causa también que se ionicen los átomos dentro de uno de los electrodos. Por esta razón , los electrones se depositan en el electrodo. Los iones positivos del electrodo pasan al electrolito y por ello se genera una carga negativa en este electrodo, que abandona o se aleja del área cercana que lo rodea, cargada positivamente. (Figura 1).

Figura 1. Estructura interna de un pila alcalina. 30

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Ahora bien, existen dos clases de pilas: Las pilas primarias que son aquéllas que no pueden recargarse y las pilas secundarias que son aquellas que pueden recargarse nuevamente. Durante la recarga de las pilas secundarias, los compuestos químicos que proporcionan la energía eléctrica vuelven a su estado original. Esto se realiza pasando corriente continua a través de una pila en un sentido contrario al de la corriente que la pila entrega al circuito. Es importante reconocer que la pila se recarga conectándole un cargador de baterías con polaridad igual con igual , es decir, el positivo de la pila con el positivo del cargador y el negativo de la pila con el negativo del cargador como se muestra en la Figura 2.

Figura 2. Cargador de baterías. Por lo que se refiere al tiempo de vida o duración de una pila, podemos decir que todas las pilas; aún cuando no estén en uso, pierden parte de su energía. La duración en almacenaje o el tiempo de vida fuera de servicio de una pila es el periodo durante el cual puede almacenarse sin que pierda más de un 10% de su capacidad original. La celda pierde capacidad debido a que su electrolito se seca y los efectos químicos alteran los materiales que la forman. Puesto que ambos procesos se aceleran con la temperatura, la duración de almacenaje de la pila puede alargarse manteniéndola en un lugar frío. PRUEBA PRACTICA DE LAS PILAS. El estado de funcionamiento de una pila puede verificarse midiendo su voltaje cuando se conecta a una carga. Para medir el voltaje de la pila es necesario disponer de un Multímetro Digital, en la escala apropiada de voltaje directo. A continuación se conecta la punta positiva del multímetro Digital con el borde positivo de la pila y la punta negativa del multímetro Digital con el borne negativo de la pila, como se muestra en la Figura 3. Voltímetro

-

-

(-)

+

+

Batería

(+)

Figura 3. Comprobación de una batería mediante un voltímetro 31

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NOTA: Las pilas tipo lapicero manejan un voltaje de 1.5 volts directos, mientras que las pilas cuadradas manejan 9 volts directos. Por lo que se refiere a la forma de conectar las pilas, podemos afirmar que cuando dos o más pilas se conectan en serie lo que hacemos es aumentar el voltaje. Por ejemplo, si conectamos dos pilas de 9 volts en serie, obtendremos una pila de 18 volts directos. Si conectamos tres pilas de 1.5 volts en serie, obtendremos una pila de 4.5 volts directos y así sucesivamente. En este tipo de conexión lo único que aumentamos es el valor del voltaje; pero el valor de la corriente permanece igual. Este tipo de conexión podemos observarlo en la figura 4. (a)

(b)

Figura 4 Conexión de dos pilas en serie Cuando se conectan pilas en paralelo, el voltaje permanece constante (no varia ni aumenta). Lo que sucede es que el valor de la corriente tiende a aumentar hasta un momento en que las pilas se comienzan a sobrecalentar. Esta forma de conexión se muestra en la Figura 5. (a) (b)

Figura 5 Conexión de dos pilas en paralelo Podemos conectar pilas en arreglos mixtos; pero se presentan ciertas desventajas, ya que tendríamos que considerar las características de voltaje de las pilas que se estén utilizando en el arreglo. En un arreglo mixto en el cual estamos alterando las características tanto de corriente como de voltaje de dicho arreglo.

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MATERIAL Y EQUIPO 5 Pila cuadrada de 9 volts directos 1 Caimán en color rojo 1 Caimán en color negro 2m Alambre calibre 22 en color azul 2m Soldadura 60/40 1 Multímetro Digital con puntas de prueba 1 Cautín tipo lapicero DESARROLLO DE LA PRACTICA 1. Armar el circuito de la figura 4, utilizando tres pilas tipo lapicero. 2. Mediante el uso del Multímetro Digital, medir el voltaje en cada pila y posteriormente medir el voltaje entre los puntos A y B (mostrados en la figura), utilizar la escala de medición apropia da. 3. Armar el circuito de la figura 5, utilizando cuatro pilas tipo lapicero. 4. Mediante el uso del Multímetro Digital, medir el voltaje en cada pila y posteriormente medir el valor de la corriente del circuito. Utilizar las escalas de medición apropiadas para evitar daños al Multímetro Digital. 5. Medir el voltaje entre las terminales de cada una de las pilas, utilizando la escala de medición correcta. 6. Medir el valor de la corriente que circula por cada uno de los puntos del circuito, utilizando la escala de medición apropiada. ESQUEMAS

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BIBLIOGRAFÍA Peter Buban & Marshall L. Schmitt, ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA BASICAS, Conceptos y Aplicaciones. Cuarta Edición, Editorial Mc Graw Hill, Impreso en México en 1982. Albert Paul Malvino, PRINCIPIOS DE ELECTRÓNICA, Quinta edición , Editorial Mc Graw Hill, impreso en Colombia en 1998. 34

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PRACTICA 8 CODIGO DE COLORES PARA LA LECTURA DE RESISTENCIAS DE CARBON OBJETIVO Adquirir destreza en el manejo del código de colores para la lectura de resistencias de carbón, así como desarrollar la habilidad práctica en el manejo de porcentajes de tolerancia y medición de las mismas a través del Ohmetro. DESCRIPCIÓN BASICA CODIGO DE COLORES El estudiante de Electrónica debe ser capaz de conocer el código de colores para poder aplicarlo en todo momento, ya que en algunas ocasiones se requiere saber el valor teórico de una resistencia. Sabemos de antemano que existen diferentes tipos de resistencias, desde las que proporcionan un valor fijo hasta las que proporcionan un valor ajustable de resistencia. En esta práctica nos avocaremos solamente al estudio de las resistencias fijas, las cuales vienen denotadas por unas banditas de color. Cada una de estas banditas de color representa un valor teórico, y un valor de porcentaje de tolerancia que depende mucho del fabricante del componente electrónico en cuestión. Antes de entrar de lleno a lo que es el Código de colores, diremos que una resistencia es un componente pasivo ( que no produce señales de corriente ni de voltaje ), que se opone al paso de la corriente. Esto significa que si el valor de la resistencia aumenta, el valor de la corriente disminuye y si el valor de la resistencia disminuye, el valor de la corriente aumenta. Existen resistencias de carbón diseñadas para valores específicos de resistencia y también para valores específicos de wattaje. Cuando una resistencia está diseñada para soportar más wattaje, su tamaño tiende a aumentar y cuando está diseñada para soportar menos wattaje, su tamaño tiende a disminuir.

COLOR PRIMERA BANDA

NEGRO CAFE ROJO NARANJA AMARILLO VERDE AZUL VIOLETA GRIS BLANCO ORO PLATA SIN COLOR

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 -

SEGUNDA BANDA

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 -

NUMERO DE CEROS % DE TOLERANCIA

0 00 000 0000 00000 000000 0000000 00000000 000000000 -

5% 10 % 20 %

TABLA 1: CODIGO DE COLORES PARA LA LECTURA DE RESISTENCIAS DE CARBON

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Mediante el empleo de la Tabla 1, podemos conocer el valor de una resistencia de carbón y la tolerancia que puede representar su valor en una aplicación práctica dentro del campo de la Electrónica básica. Para comprender mejor esta idea, vamos a ver algunos ejemplos de aplicación prácticos: EJEMPLO 1: Una resistencia de carbón presenta las siguientes banditas de color: café, negro, rojo y dorado. ¿ Cuál es el valor teórico de la resistencia ? SOLUCION:

La primera bandita es café que representa el valor 1 La segunda bandita es negro que representa el valor 0 La tercera bandita es rojo que significa que voy a agregar dos ceros a las dos primera cifras Por lo tanto el valor de la resistencia es de: 1000 Ω La cuarta bandita es dorado que significa que la resistencia tiene un 5 % de tolerancia sobre su valor real. EJEMPLO 2: Una resistencia de carbón presenta las siguientes banditas de color: naranja, naranja, rojo y plata. Encontrar el valor teórico de la resistencia. SOLUCION:

La primera bandita es naranja que representa el valor 3 La segunda bandita es naranja que representa el valor 3 La tercera bandita es rojo que significa que voy a agregar dos ceros a las dos primeras cifras Por lo tanto el valor de la resistencia es de: 3300 Ω La cuarta bandita es plata que significa que la resistencia tiene un 10% de tolerancia sobre su valor real. MEDICION PRACTICA DE UNA RESISTENCIA DE CARBON CON EL MULTIMETRO. Después de haber obtenido el valor teórico de una resistencia a través de la aplicación del código de colores, podemos comprobar su valor mediante el uso de un Multímetro Digital. Los pasos a seguir para esta medición son los siguientes: 1. 2. 3. 4. 5.

Obtener el valor teórico de la resistencia Posicionar el Multímetro en la escala de medición de resistencia apropiada Conectar la punta positiva del Multímetro Digital con una terminal de la resistencia Conectar la punta negativa del Multímetro Digital con la otra terminal de la resistencia El Multímetro Digital indicará el valor de resistencia real.

La forma de conectar el Multímetro Digital con la resistencia para su medición podemos observarla en la figura 2. Es importante que al medir una resistencia las puntas de los instrumentos hagan buen contacto con las terminales de la resistencia que se está midiendo. MATERIAL Y EQUIPO

Figura 2 Medición de una resistencia

1 Resistencia de 4700 Ω a ½ watt 1 resistencia de 33 kilo Ω a ½ watt 1 Resistencia de 1200 Ω a ½ watt 1 Resistencia de 6.8 kilo Ω a ½ watt 1 Resistencia de 15 kilo Ω a ½ watt 1 Multímetro Digital con puntas de prueba 36

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2 Caimanes en color negro 1 protoboard o tablilla de proyectos DESARROLLO DE LA PRACTICA 1. Obtener el valor teórico de cada una de las resistencias, mediante el uso del Código de colores para las resistencias de carbón. 2. Determinar el porcentaje de tolerancia de cada una de las resistencias, considerando el color de la cuarta bandita . 3. Mediante el uso del Multímetro Digital, medir cada una de las resistencias con el propósito de obtener su valor práctico. 4. Una vez obtenidos los valores teóricos y prácticos de cada una de las resistencias, llenar la tabla 2 con los valores. COLORES DE LA RESISTENCIA

VALOR TEORICO

VALOR PRACTICO

TABLA 2 .Comparación entre valores teóricos y prácticos de las resistencias de carbón ESQUEMAS

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_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________

CONCLUSIONES _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ ________ CRITERIO DE EVALUACIÓN

BIBLIOGRAFÍA Peter Buban & Marshall L. Schmitt, ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA BASICAS, Conceptos y Aplicaciones. Cuarta Edición, Editorial Mc Graw Hill, Impreso en México en 1982. Albert Paul Malvino, PRINCIPIOS DE ELECTRÓNICA, Quinta edición , Editorial Mc Graw Hill, impreso en Colombia en 1998.

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PRACTICA 9 CAPACITANCIA Y CAPACITORES OBJETIVO El estudiante debe ser capaz de comprender el concepto de capacitancia mediante la práctica con los capacitores, como dispositivos electrónicos de almacenamiento de energía. Además, conocer los diferentes tipos de capacitores que existen en el mercado y su aplicación dentro de los circuitos electrónicos de uso general. DESCRIPCIÓN BASICA LA CAPACITANCIA La capacitancia es la capacidad de un circuito o dispositivo para “almacenar” energía eléctrica. La unidad de medida para la capacitancia es el Farad (F), este nombre es en honor a Michael Faraday, científico inglés que vivió de 1791 a 1867; y el componente representativo es el capacitor, cuya estructura consta de dos conductores; denominados placas, separados por un material aislante llamado dieléctrico. FUNCIONAMIENTO DE UN CAPACITOR El funcionamiento de un capacitor simple se muestra en la Figura 1. Cuando las placas se conectan a una batería, los electrones de la placa conectada a la terminal positiva de la batería se mueven hacia ésta. Esto provoca que la placa quede cargada positivamente. Al mismo tiempo, la terminal negativa de la batería repele un número igual de electrones hacia la otra placa, la cual queda cargada negativamente. En esta forma se produce un voltaje entre las placas

Fig. 1 Constitución interna de un capacitor

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Debido al dieléctrico que separa a las placas, los electrones no pueden moverse directamente de una placa a la otra. Los electrones sólo se han llevado de una placa a la otra, por medio del circuito que las conecta. Este flujo de electrones en los conductores que conectan al capacitor con la batería, continúa hasta que el voltaje entre las placas es igual al voltaje de la batería. Cuando esto sucede, el capacitor está cargado completamente. Un campo electrostático existe entre las placas de un capacitor cargado, y en ese campo se almacena energía. Cuando la batería se retira del circuito, las placas conservan sus cargas, y el voltaje permanece entre ellas. Para descargar el capacitor basta con juntar sus terminales; ocasionando así que desaparezca el voltaje existente entre las placas. TIPOS DE CAPACITORES Los capacitores se producen en diferentes formas. Se dividen en dos clases generales: Capacitores fijos y capacitores variables. Los capacitores fijos tienen un solo valor especifico de capacitancia. Pueden ser electrolíticos o no electrolíticos. Esto se relaciona con la estructura del dieléctrico. Los capacitores con una capacitancia no mayor a un microfarad son generalmente no electrolíticos. La capacitancia de los capacitores electrolíticos casi siempre va de un microfarad hasta cientos de miles de microfarads. Los valores de capacitancia y voltaje de trabajo se imprimen la mayoría de las veces en el cuerpo del capacitor, o se muestran por medio de códigos para la lectura de capacitores. En la Figura 2 se muestran algunos tipos de capacitores de uso común dentro del campo de la Electrónica.

Fig. 2 Diferentes tipos de capacitores. Los capacitores variables se utilizan en circuitos de sintonía. En ellos existe menor oposición a una corriente de determinada frecuencia. Un tipo de capacitor variable llamado de preajuste, está constituido por dos placas metálicas, separadas por una hoja de dieléctrico de mica. La separación entre las placas puede ajustarse por medio de un tornillo, cuando se aumenta la distancia entre las placas, disminuye el valor de la capacitancia. Otro tipo de capacitor variable consta de dos conjuntos de placas metálicas, separadas por aire o por hojas de aislamiento de mica. Un conjunto de placas, el conjunto del estator, no se mueve y está aislado del marco del capacitor en el cual está montado. El otro conjunto de placas, el conjunto del rotor, está conectado al eje y por ello puede girarse. Las placas del rotor pueden moverse libremente dentro o fuera de las placas del estator. Por consiguiente la capacitancia puede ajustarse 40

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en forma sencilla, desde el valor más bajo ( las placas separadas ) hasta un valor más alto ( las placas completamente traslapadas ). La Figura 3 muestra un capacitor variable de uso común.

Fig. 3 Capacitor variable LECTURA DE LOS CAPACITORES Para leer un capacitor electrolítico no existe mayor problema, ya que estos componentes tienen su valor impreso en el cuerpo. Incluso también muestran el voltaje de trabajo del capacitor y su polaridad. Para leer los capacitores no electrolíticos, es necesario recurrir a códigos que en la mayoría de los casos son proporcionados por el fabricante. En fin, vamos a ver primero el código numérico para la lectura de capacitores cerámicos. CODIGO NUMERICO PARA LA LECTURA DE CAPACITORES CERÁMICOS Código: 1 0 4 La primera cifra representa el primer digito del valor del capacitor La segunda cifra representa el segundo digito del valor del capacitor. La tercera cifra representa el número de ceros que se agregan a los dos Primeros dígitos. NOTA: Este valor obtenido debe expresarse en Picofaradios. A continuación mostramos dos ejemplos de aplicación práctica para comprender mejor la lectura de los capacitores cerámicos: EJEMPLO 1: Un capacitor cerámico presenta la nomenclatura capacitor.

203, obtener el valor técnico del

SOLUCION:

La cifra 2 representa el primer digito del valor real del capacitor es decir, 2 La cifra 0 representa el segundo digito del valor real del capacitor es decir, 0 La cifra 3 significa que voy a agregar tres ceros después de los dos primeros dígitos. Por lo tanto el valor técnico del capacitor es de : 20000 Pico faradios EJEMPLO 2: Un capacitor cerámico representa la nomenclatura 331, obtener el valor técnico del capacitor. SOLUCION:

La cifra 3 representa el primer digito del valor real del capacitor es decir, 3 La cifra 3 representa el segundo digito del valor real del capacitor es decir; 3 La cifra 1 significa que voy a agregar un cero después de los dos primeros dígitos. Por lo tanto el valor técnico del capacitor es de: 330 Pico faradios. 41

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NOTA: La forma de medir estos capacitores es mediante el uso de un capacitómetro digital de alta calidad. MATERIAL Y EQUIPO 1 Capacitor electrolítico de 100 microfarads a 25 volts 1 Capacitor electrolítico de 4.7 microfarads a 100 volts 1 Capacitor cerámico de 0.01 microfarads a 250 volts 1 Capacitor cerámico de 0.22 microfarads a 250 volts 1 Multímetro Digital con puntas de prueba. 1 Capacitómetro 2 Caimanes DESARROLLO DE LA PRACTICA 1. Mediante el uso del Código numérico para la lectura de los capacitores cerámicos, obtener el valor técnico de los capacitores cerámicos. 2. Mediante la observación, obtener el valor técnico de los capacitores electrolíticos. 3. Comprobar el estado de funcionamiento de los capacitores electrolíticos mediante el uso del Multímetro Digital. 4. Comprobar el valor de los capacitores cerámicos mediante el uso del capacitómetro. 5. Explicar el porque de la carga y descarga de los capacitores y anotarlo en una hoja de especificaciones técnicas. ESQUEMAS

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_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________


BIBLIOGRAFÍA Peter Buban & Marshall L. Schmitt, ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA BASICAS, Conceptos y Aplicaciones. Cuarta Edición, Editorial Mc Graw Hill, Impreso en México en 1982. Albert Paul Malvino, PRINCIPIOS DE ELECTRÓNICA, Quinta edición , Editorial Mc Graw Hill, impreso en Colombia en 1998.

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PRACTICA 10 LA LEY DE OHM OBJETIVO Demostrar el principio de la Ley de Ohm a través de la comprobación práctica en el laboratorio de circuitos con resistencias y fuente de alimentación de corriente directa. DESCRIPCIÓN BASICA LA LEY DE OHM La corriente fluye por un circuito eléctrico siguiendo varias leyes definidas. La ley básica del flujo de la corriente es la ley de Ohm, así llamada en honor a su descubridor, el físico alemán George Ohm. Según la ley de Ohm, la cantidad de corriente que fluye por un circuito formado por resistencias puras es directamente proporcional a la fuerza electromotriz aplicada al circuito, e inversamente proporcional a la resistencia total del circuito. Esta ley suele expresarse mediante la fórmula I = V/R, siendo I la intensidad de corriente en amperios, V la fuerza electromotriz en voltios y R la resistencia en ohmios (Figura 1) . La ley de Ohm se aplica a todos los circuitos eléctricos, tanto a los de corriente continua, como a los de corriente alterna, aunque para el análisis de circuitos complejos y circuitos de corriente alterna deben emplearse principios adicionales que incluyen inductancias y capacitancias.

FIGURA 1. Circuito de aplicación de la Ley de Ohm. Un circuito en serie es aquél en que los dispositivos o elementos del circuito están dispuestos de tal manera que la totalidad de la corriente pasa a través de cada elemento sin división ni derivación en circuitos paralelos. Cuando en un circuito hay dos o más resistencias en serie, la resistencia total se calcula sumando los valores de dichas resistencias. Si las resistencias están en paralelo, el valor total de la resistencia del circuito se obtiene mediante la fórmula estudiada anteriormente. En un circuito en paralelo los dispositivos eléctricos, por ejemplo las lámparas incandescentes o las celdas de una batería, están dispuestos de manera que todos los polos, electrodos y terminales positivos (+) se unen en un único conductor, y todos los negativos (-) en otro, de forma que cada unidad se encuentra, en realidad, en una derivación paralela. El valor de dos resistencias iguales en 44

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paralelo es igual a la mitad del valor de las resistencias componentes y, en cada caso, el valor de las resistencias en paralelo es menor que el valor de la más pequeña de cada una de las resistencias implicadas.. En los circuitos de CA, o circuitos de corrientes variables, deben considerarse otros componentes del circuito además de la resistencia. RESISTENCIA. Oposición que presenta un conductor al paso de la corriente eléctrica. Su unidad es el ohms (Ω) VOLTAJE. Potencial eléctrico, expresado en Volts. INTENSIDAD DE CORRIENTE. Paso de la electricidad a través de dos puntos de un conductor con diferentes potenciales eléctricos. VOLT. Unidad de la diferencia de potencial entre un conductor de un ohm de resistencia cuando es atravesado por una corriente de un Ampere OHM (Ω). Unidad del sistema internacional de la resistencia de un conductor cuando una diferencia de potencial constante de un Volt, genera una intensidad de corriente de un Ampere. AMPERE. Unidad de intensidad de corriente eléctrica. Equivalente al paso de un Coulomb por segundo. Se realizaran algunos ejercicios en los que se aplique la formula de ley de ohm, y se comprenda mejor la teoría. EJEMPLO 1 La diferencia de potencial entre las terminales de un calentador eléctrico es 80 V cuando hay una corriente de 6 A en el calentador. ¿Cuál será la corriente si el voltaje se incrementa a 120 V? SOLUCION:

I= 6 A

I = V/R.. R= V/I

V= 8 V R= x

R = 80 V / 20 A R = 13.33 Ω I = 120 V/ 13.33 Ω I=9A

EJEMPLO 2 El aparato que se muestra en la figura 2 se usa para estudiar la ley de ohm, en el laboratorio. El voltaje se determina por medio de la fuente de fuerza electromotriz y se mantiene en 6 V .

FIGURA 2. Multímetro utilizado para medir voltaje y corriente eléctrica a) ¿Cuál es la resistencia cuando el reóstato varía e indica una I = 0.4 A? b) Si se duplica la resistencia ¿cuál será la nueva corriente? 45

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SOLUCION:

A) I= 0.4 A

R = V/I

V= 6 V

R = 6 V/ 0.4 A

R= x

R = 15 Ω

SOLUCION:

B) R= 30Ω

I= V/R

V= 6 V

I= 6 V/30Ω

I= x

I= 0.2 A

FIGURA 3. Circuito de aplicación para la ley de ohm. MATERIAL Y EQUIPO 2 R1,R2= resistencias de 680 Ω a ½ watt 2 R3,R4= resistencias de 1kΩ a ½ watt 1 Vcc= fuente de alimentación de 12V 1 Multímetro Digital con puntas de prueba. 2 Caimanes 1m de alambre calibre 22 1polo 1 protoboard o tablilla de proyectos DESARROLLO DE LA PRACTICA 1. 2. 3.

Armar el circuito de la Figura 3, en el protoboard. Medir cada una de las resistencias con ayuda del multímetro digital y anotar el valor obtenido en la Tabla 1 Calcular los valores de voltaje y corriente de acuerdo a la Figura 3 y anotar el valor obtenido en la Tabla 1 46

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4. 5. 6. 7. 8. 9.

Medir el voltaje en cada una de las resistencias, con ayuda del multímetro digital. Medir la intensidad en cada una de las resistencias, con el multímetro digital. Medir la intensidad total del circuito. Cambiar el valor de las resistencias y calcular teóricamente el voltaje y la corriente, de la misma manera que los pasos anteriores (3,4 y 5) medir los valores que se piden. Anotar los resultados prácticos obtenidos en la Tabla 2. Comparar los resultados teóricos y los prácticos. VALOR TEORICO DE LA RESITENCIA

VOLTAJE

INTENSIDAD

R1 R2 R3 R4 TABLA 1. Resultados teóricos obtenidos VALOR PRACTICO DE LA RESITENCIA R1

VOLTAJE

INTENSIDAD

R2 R3 R4 TABLA 2. Resultados prácticos obtenidos ESQUEMAS

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_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________


BIBLIOGRAFÍA http://www.extremadurasi.org/contenidos_docentes/electro/t2.htm Albert Paul Malvino, PRINCIPIOS DE ELECTRÓNICA, Quinta edición, Editorial Mc Graw Hill, impreso en Colombia en 1998.

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PRACTICA 11 VARIACION DE LA CORRIENTE OBJETIVO El alumno debe ser capaz de aplicar los conocimientos de la Ley de Ohm para la resolución de problemas prácticos y analizar los cambios en algunas de las variables. DESCRIPCION BASICA Ley de Ohm: La corriente en un circuito eléctrico es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la oposición que el circuito ofrece a la corriente (resistencia). Se expresa I = V/R, donde V = Voltaje, volts (V); R = Resistencia, ohm ( Ω); I = corriente, amperes (A). Corriente: Se define como el número de cargas en movimiento que pasan por un punto dado de un circuito en 1 segundo. Se define i = q/t; la unidad de corriente en el amperio (A) e indica que un coulombio de carga es transportado a través del punto en 1 segundo. Voltaje: Si un cuerpo cargado se mueve en un sistema eléctrico de un punto a otro, los dos puntos, los cuales localizan la posición de la partícula cargada antes y después de moverse, se caracterizan por la diferencia de potencial (electrostático entre ellos). Esta diferencia de potencial se llama también voltaje e indica cuanta energía puede ser adquirida o perdida (por unidad de carga) por una partícula cuando se ha movido dentro de un cuerpo eléctrico. La unidad de diferencia de potencial es el voltio. Resistencia: La propiedad del material de limitar la magnitud de la corriente y convertir la energía eléctrica a energía calorífica se denomina resistencia. La resistencia se mide con un ohmetro y generalmente se expresa en ohms (Ω). MATERIAL Y EQUIPO Conector de batería Protoboard Led Batería de 9 V Cables de conexión Resistencias R-1 = 100 ohm, R-2 = 220 ohm, R-3 = 1 Kohm, R-4 = 6.8 Kohm, a ¼ de watt cada una Multímetro DESARROLLO DE LA PRACTICA 1.- Armar el circuito mostrado en la figura 1, solicitar la supervisión del catedrático para la correcta conexión y visualización de los componentes. 2.- Conectar la batería al circuito 3.- Cambiar de posición el terminal rojo del conector de la batería insertándolo en otro hueco. 49

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4.- Desconectar la batería del circuito y reemplazar los resistores uno a uno conectando en cada cambio la batería y utilizar el multímetro para medir la caída de voltaje y la corriente que circula a través del circuito. De acuerdo a la figura 2. V R1 = 100Ω 9V

+ -

Led

Figura 1

R1 9V

+

A

-

Figura 2

ESQUEMAS

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_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________


BIBLIOGRAFIA ALVARENGA, Beatriz y Antonio Máximo; Física General. Editorial Harper & Row Latinoamericana, 1983. STANLEY, Wolf; Guía de Mediciones Electrónicas y Prácticas de Laboratorio. Editorial Prentice Hall, 1992.

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PRACTICA 12 DIVISORES DE VOLTAJE Y CORRIENTE OBJETIVO El estudiante debe ser capaz de demostrar a través de la experimentación los principios del divisor de voltaje y el divisor de corriente, mediante el uso de las fórmulas simplificadas y los arreglos de resistencias en serie y en paralelo. DESCRIPCION BASICA Una de las reglas básicas de la simplificación de circuitos que contienen resistencias en serie y de los circuitos que contienen resistencias en paralelo, es el principio de divisor de voltaje y el principio del divisor de corriente. Estos principios resultan del análisis de circuitos resistivos, en los cuales se requiere de resultados rápidos y precisos que nos permitan conocer el comportamiento de los componentes pasivos. Cabe mencionar que existen distintas técnicas para el análisis de circuitos resistivos, sin embargo en esta práctica nos avocaremos exclusivamente al calculo de voltaje y corriente en cada una de las resistencias que componen el circuito representativo de esta práctica de laboratorio. Principio del divisor de voltaje Este principio se aplica exclusivamente a arreglos de resistencias conectadas en serie, y que contienen una sola fuente de alimentación de voltaje continuo (Figura 1). La aplicación de la fórmula básica nos permite conocer en forma rápida el voltaje entre las terminales de una resistencia. A continuación damos una definición más clara de este principio: El principio del divisor de voltaje expresa que el voltaje entre las terminales de una resistencia que pertenece a un arreglo de resistencias conectadas en serie es igual al voltaje de la fuente de alimentación, multiplicada por la resistencia donde se requiere conocer el voltaje y dividida entre la suma de todas las resistencias que contiene el arreglo.

En forma matemática este principio se representa por la siguiente fórmula: VRn = (Vcc X Rn)/ R1+R2+R3+….+ Rn ------------------------------------------- (1) DONDE: VRn = Voltaje en la resistencia de interés Vcc = Voltaje de la fuente de alimentación del circuito Rn n= Resistencia de interés R1, R2, R3,….. Rn = Resistencias en serie que forman parte del circuito

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Figura 1: Circuito con resistencias en serie. Principio del divisor de corriente Este principio se aplica exclusivamente a arreglos de resistencias conectadas en paralelo con una fuente de alimentación de corriente (Figura 2). Nos permite conocer en forma rápida y precisa la corriente que circula a través de cada una de las resistencias que forman parte del arreglo. Se expresa de la siguiente manera: El principio del divisor de corriente expresa que la corriente que circula por una resistencia en un arreglo de resistencias en paralelo con una fuente de corriente es igual a la corriente total multiplicada por la resistencia total del arreglo y divido entre la resistencia en la cual deseamos saber el valor de la corriente.

Expresando este principio en forma matemática, tenemos: IRn = ( I total X R total )/ Rn -----------------------------------------------------------------------( 2 ) DONDE:

IRn = Corriente en la resistencia de interés. I total= Corriente total de alimentación del circuito R total= Resistencia total Rn = Resistencia de interés

Figura 2: Circuito con resistencias en paralelo.

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MATERIAL Y EQUIPO 1 R1= Resistencia de 220 ohms a ½ watt 1 R2=Resistencia de 680 ohms a ½ watt 1 R3= Resistencia de 1000 ohms a ½ watt 1 R4= Resistencia de 100 ohms a ½ watt 1 Fuente de alimentación de voltaje directo de 12 volts 1 Multímetro Digital con puntas de prueba 1 protoboard 1m Alambre calibre 22 de un polo 2 Caimanes 1 Fuente de alimentación de corriente directa a 500 mA DESARROLLO DE LA PRACTICA 1.- Realizar los cálculos teóricos para cada uno de los circuitos propuestos en esta práctica ( Figura 1 y Figura 2 ), utilizando las fórmulas representativas de cada uno de los principios. 2.- Armar en el protoboard el circuito de la Figura 1, teniendo cuidado de no cometer errores en las conexiones. 3.- Mediante el uso del Multímetro Digital medir el valor de cada una de las resistencias y anotar sus valores teóricos y prácticos. 4.- Energizar el circuito armado en el protoboard con la fuente de alimentación de voltaje directo y medir el voltaje en cada una de las resistencias. 5.- Armar en el protoboard el circuito de la Figura 2, teniendo cuidado de no cometer errores en las conexiones. 6.- Energizar el circuito número 2 mediante la fuente de alimentación de corriente directa de 500 mA 7.- Mediante el uso del Multímetro Digital, medir el valor de la corriente que circula por cada una de las resistencias del circuito. 8.- con los valores teóricos y prácticos obtenidos, llenar la tabla 1. Tabla 1: Resultados teóricos y prácticos obtenidos. RESISTENCIA

VALOR TEORICO

VALOR PRACTICO

VOLTAJE TEORICO

VOLTAJE PRACTICO

CORRIENTE TEORICA

CORRIENTE PRACTICA

R1 R2 R3 R4 Rtotal

ESQUEMAS

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_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________


BIBLIOGRAFIA ALVARENGA, Beatriz y Antonio Máximo; Física General. Editorial Harper & Row Latinoamericana, 1983. STANLEY, Wolf; Guía de Mediciones Electrónicas y Prácticas de Laboratorio. Editorial Prentice Hall, 1992.

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PRACTICA 13 MULTIMETRO ANALÓGICO OBJETIVO Adquirir la habilidad de tomar lecturas en el multímetro analógico de variables eléctricas como lo es el voltaje y la resistencia. DESCRIPCIÓN BASICA ¿QUÉ ES UN GALVANÓMETRO? Los galvanómetros son los instrumentos principales en la detección y medición de la corriente. Se basan en las interacciones entre una corriente eléctrica y un imán. El mecanismo del galvanómetro está diseñado de forma que un imán permanente o un electroimán produce un campo magnético, lo que genera una fuerza cuando hay un flujo de corriente en una bobina cercana al imán. El mecanismo sensor más común que se emplea en los amperímetros y vólmetros electromecánicos es un dispositivo sensor de corriente llamado galvanómetro de D' Arsonval o movimiento de imán permanente y bobina móvil. Este mecanismo fue desarrollado por D' Arsonval en 1881. También se emplea en algunos óhmetros, medidores rectificadores de corriente alterna y puentes de impedancia. Su aplicación tan difundida se deba a su sensibilidad y exactitud extremas. Se pueden detectar corrientes de menos de 1m A mediante instrumentos comerciales. (Algunos instrumentos de laboratorio que emplean los movimientos de D' Arsonval pueden medir corrientes tan pequeñas como 1.0 X 10-13 A). El movimiento detecta la corriente empleando la fuerza que surge de la interacción de un campo magnético y la corriente que pasa a través de él. La fuerza se emplea para generar un desplazamiento mecánico, que se mide en una escala calibrada.

Fig. 1 Multímetro analógico Los multímetros analógicos son instrumentos de laboratorio y de campo muy útiles y versátiles, capaces de medir voltaje en corriente alterna y corriente directa, corriente, resistencia, ganancia de transistor, caída de voltaje en los diodos, capacitancia e impedancia. 56

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MATERIAL Y EQUIPO 1 R1, R2= resistencias de 680 Ω a ½ watt 2 R3, R4= resistencias de 1k Ω a ½ watt 1 Vcc= fuente de alimentación variable de 3-12V 1 Multímetro Analógico con puntas de prueba. 2 Caimanes 1 protoboard o tablilla de proyectos DESARROLLO DE LA PRACTICA 1. 2. 3.

Medir las resistencias con ayuda del multímetro analógico y anotar las lecturas en la Tabla 1. Comparar el valor teórico de las resistencias con el valor práctico obtenido. Medir el voltaje de la fuente de alimentación variable y anotar en la Tabla 2 VALOR TEORICO DE LA RESITENCIA

VALOR PRACTICO DE LA RESISTENCIA

R1 R2

R3 R4 TABLA 1

VALOR PRACTICO DEL VOLTAJE V1 V2

V3 V4 TABLA 2

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ESQUEMAS


_______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ 58

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BIBLIOGRAFÍA Peter Buban & Marshall L. Schmitt, ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA BASICAS, Conceptos y Aplicaciones. Cuarta Edición, Editorial Mc Graw Hill, Impreso en México en 1982. Stanley Wolf, Richard F.M.Smith.GUIA PARA MEDICIONES ELECTRÓNICAS, y Prácticas de Laboratorio, Segunda Edición, Editorial Prentince Hall, Impreso en México en 1992

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PRACTICA 14 APRENDIENDO A SOLDAR OBJETIVO Adquirir destreza en el manejo correcto del cautín tipo lapicero y soldadura, para realizar puntos perfectos en cada punto de unión de los componentes que conforman una placa de circuito impreso, así como la unión de los diferentes conductores o cables. DESCRIPCIÓN BASICA LA SOLDADURA Es el proceso de unir metales con otro metal; su punto de fusión es bajo. Dicho metal recibe el nombre de soldadura y está compuesta por cobre, y plomo, el propósito de la soldadura es establecer un buen contacto eléctrico entre las superficies soldadas. Cuando la soldadura se funde, el fundente fluye sobre las superficies por soldar y actúa como un limpiador que elimina las capas de óxido de la superficie. COMPOSICIÓN Y PUNTO DE FUSION Esta formada por una aleación de estaño y plomo; de los cuales (el 40% es estaño y 60% plomo) y su punto de fusión más bajo varia entre los 182 a 188º C. (Figura 1) Nota: una soldadura con bajo punto de fusión permite soldar con menos calor. De esta manera se reduce el peligro de dañar los componentes o el aislamiento, condición muy importante cuando se sueldan componentes semiconductores. Por lo que se refiere al diámetro de soldadura es de 1/16”

Fig. 1 Soldadura utilizada para trabajo electrónico TIPOS DE CAUTINES Los cautines comúnmente utilizados funcionan cuando circula corriente a través de un calefactor que consiste en una bobina devanada con un alambre de alta resistencia. La cantidad de calor es proporcional a la potencia del elemento calefactor. Para el trabajo electrónico la potencia de los cautines varía de 25 a 100W.

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Los tipos de cautines para soldar que existen en el mercado son los siguientes: a) cautín tipo lápiz (Figura 2a) b) Cautín tipo pistola. (Figura 2b) c) Cautín de gas (Figura 2c)

a)

b)

c)

Fig. 2 Diferentes tipos de cautines para soldar. Se debe mantener la punta del cautín en buenas condiciones, debido a que el oxido puede corroer la punta desgastándola y obteniendo así unos puntos imperfectos de soldadura. Es recomendable cuando se termina de un trabajo de soldadura, limpiar la punta con un pedazo de lija y una brocha. A continuación se presenta algunos consejos prácticos de soldadura en cables, y en circuitos impresos, así como la técnica para desoldar componentes electrónicos de uso general, dicha metodología es dictada por la práctica diaria en el taller de electrónica. METODO PARA SOLDAR CABLES 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Conseguir cable de cobre debido a que es un buen conductor del estaño y del plomo, ya que sus propiedades químicas son compatibles y facilitan la tarea de la soldadura. Disponer de un buen cautín tipo lapicero, y soldadura que contenga 60% de estaño y 40% de plomo así como pasta. Pelar el área de cable que se vaya a unir mediante el uso de unas pinzas de corte diagonal. Raspar las puntas con una lima de fierro triangular, para facilitar la unión de la soldadura con los cables. Aplicar la pasta necesaria y suficiente para que la soldadura se derrita con facilidad. Unir los cables aplicando un punto de soldadura con ayuda de la punta del cautín previamente caliente (aproximadamente 10min). (Figura 3) Tener cuidado para no derramar soldadura caliente sobre el área de trabajo o en las manos provocando quemaduras. Limpiar la punta del cautín con una lija y una brocha para eliminar los residuos de soldadura. Dejando el cautín en su porta –cautín, seguro para no provocar accidentes.

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Fig. 3 Método para soldar cables.

METODO PARA SOLDAR EN PLACA 1.

2. 3. 4. 5.

Considerando que se tiene la placa de circuito impreso elaborada, y disponiendo de los elementos electrónicos necesarios para empezar a soldar. Se procede a limpiar las pistas y los puntos de unión de la placa con un algodón empapado con alcohol isopropílico, para eliminar las impurezas. (Figura 4) Instalar los componentes en el lugar que le corresponde dentro de la placa, poniéndoles como soporte un tramo de nieve seca o de cartón para evitar que se salgan de su posición. Comenzar a soldar cada una de las terminales de los componentes mediante el cautín y soldadura, procurando que los puntos queden uniformes, con la cantidad de soldadura suficiente para no provocar cortos circuitos entre las pistas. Una vez terminados los puntos de soldadura se procede a cortar las terminales sobrantes mediante unas pinzas de corte. Limpiar la punta del cautín con una lija y una brocha para eliminar los residuos de soldadura. Dejando el cautín en su porta –cautín, seguro para no provocar accidentes.

Fig. 4 Circuito impreso utilizado para la practica de soldadura. METODO PARA DESOLDAR Existen diferentes métodos para desoldar componentes electrónicos, en función de la herramienta y las necesidades que la situación lo requiera dentro del taller, ya que no es lo es lo mismo desmontar un componente sencillo como lo es una resistencia que desmontar un circuito integrado de varias terminales. Los métodos empleados para desoldar son los siguientes: a) EMPLEANDO UNA BROCHA Y CAUTIN b) EMPLEANDO UN EXTRACTOR DE SOLDADURA c) EMPLEANDO UNA MALLA REMOVEDORA. 62

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a) EMPLEANDO UNA BROCHA Y CAUTIN. Para desmontar un componente se calienta el punto de soldadura y se pasa ligeramente la brocha para remover la soldadura, y dejar así la terminal del componente libre de soldadura que se desea reemplazar. Se debe tener cuidado para no dejar residuos de soldadura en el área de pistas del circuito impreso para evitar que se quede en corto alguna pista. b) EMPLEANDO UN EXTRACTOR DE SOLDADURA. Primeramente se calienta el punto de soldadura a remover, si quitar la punta del cautín de la soldadura, succionar con el extractor la soldadura calentada para retirarla de la terminal. c) EMPLEANDO UNA MALLA REMOVEDORA. En este caso se debe disponer del liquido Flux, el cual es empapado en la malla removedora para facilitar que la soldadura se adhiera a la malla y se retire de la terminal del componente que se va a desoldar. Este método es uno de los mas seguros ya que impide que las pistas del circuito impreso se dañen. MATERIAL Y EQUIPO 2 R1, R2= resistencias de 680 W a ½ watt 2 R3, R4= resistencias de 1kW a ½ watt 3m alambre calibre 22 1polo 3m soldadura 60/40 1 brocha de ½ “ 1 lija para fierro 1 cajita de pasta Steren 1 extractor de soldadura 1 cautín tipo lápiz 25w 1 solución tipo Flux 1 malla removedora de soldadura 1 pedazo de algodón 1/4L alcohol isopropílico 1 placa para practicas de soldadura con componentes varios 1 pinzas de corte diagonal. 1 lima triangular de fierro. 1 pedazo de nieve seca de 1/8 “ o cartón DESARROLLO DE LA PRACTICA 1. Con el alambre previamente pelado, desarrollar un cubo de 6X6cm de lado, uniendo perfectamente sus esquinas con soldadura, posteriormente cuadricular cada una de las caras, teniendo cuidado de que los puntos de soldadura queden perfectamente unidos. 2. Utilizando el cautín y soldadura, desarrollar una pirámide de 6x6cm de lado, teniendo igualmente cuidado con los puntos de soldadura. 3. Soldar las resistencias en serie, uniendo sus terminales. 4. Utilizando la placa para pruebas de soldadura, proceder a soldar todos sus componentes, de tal manera que queden en forma estética tanto la posición de los componentes como los puntos de soldadura. 5. Utilizando la brocha y el cautín desoldar tres componentes de la placa, procurando no derramar la soldadura sobre el área de pistas. 6. Empleando el extractor de soldadura desoldar un capacitor, y un diodo, teniendo cuidado de no aplicar calor en exceso para no levantar las pistas del circuito impreso. 7. Con la malla removedora de soldadura y la solución flux, desoldar un circuito integrado de la placa de prácticas de soldadura. 63

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ESQUEMAS


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BIBLIOGRAFÍA Hiroshi Kawasaki & Humio Kaneko, TÉCNICAS DE ELECTRÓNICA, Manual de Instrucción, 1985. Editorial DGTI, Impreso en México.

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PRACTICA 15 USO DEL MANUAL DE REEMPLAZO DE SEMICONDUCTORES OBJETIVO Identificar de una manera más rápida y precisa la localización de los dispositivos electrónicos activos en un manual de reemplazo, para conocer sus características de operación y su configuración de terminales y evitar así errores técnicos y de conexión. DESCRIPCIÓN BASICA EL MANUAL DE REEMPLAZO El manual de reemplazo de semiconductores es una de las herramientas más confiables en el laboratorio de electrónica, debido a su gran cantidad de características técnicas y de conexión de los diferentes dispositivos activos que se encuentran comercialmente en los establecimientos del área de electrónica. Su manejo es fácil, ya que no requiere de muchos conocimientos técnicos avanzados, para localizar en cierto momento un componente de reemplazo que pueda sustituir al original. En dicho manual se encuentran también la disposición física de las terminales de los distintos componentes del estado sólido. Este manual esta dividido en las siguientes secciones: a) Sección de diodos rectificadores de silicio. b) Sección de diodo zener. c) Sección de displays. d) Sección de transistores. e) Sección de compuertas lógicas TTL, CMOS, SL, ECL, HTL. f) Sección de rectificadores controlados de silicio. g) Sección de Tiristores (TRIAC, DIAC). h) Sección de circuitos integrados lineales.

EJEMPLO 1.

Fig. 1 Manual de reemplazo de semiconductores 66

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Localizar las características electrónicas del transistor BC548. SOLUCION:

1. 2. 3.

Localizar el numero de identificación del transistor en la parte de referencia del manual, para encontrar su número de reemplazo (en este caso el número de reemplazo es el 123AP). Este número (123AP) se busca en el índice de productos, para encontrar la información sobre el número de página, el número de figura, y las características técnicas del transistor. Se busca la página indicada en el paso anterior, y ahí se encontrará la disposición de terminales del transistor.

EJEMPLO 2. Localizar la configuración de terminales de la compuerta SN74LS04 SOLUCION:

1. Localizar el numero de identificación del transistor en la parte de referencia del manual, para encontrar su número de reemplazo (en este caso el número de reemplazo es el 7404). 2. Este número (7404) se busca en el índice de productos, para encontrar la información sobre el número de página, el número de figura, y las características técnicas del circuito integrado. 3. Se busca la página indicada en el paso anterior, y ahí se encontrará la disposición de las terminales del circuito integrado. MATERIAL Y EQUIPO 1 manual de reemplazo ECG 1 transistor BC548 1 circuito integrado SN74LS04 1 diodo rectificador 1N4004 1 SCR C106B 1 diodo 1N4148 DESARROLLO DE LA PRACTICA 1. Mediante el uso del manual de reemplazo ECG, obtener las características técnicas de cada componente, así como su disposición de terminales. Anotándolo en la Tabla 1. 2. Explicar en forma breve como se localiza un componente electrónico en el manual de reemplazo, con ayuda de un diagrama de flujo o un diagrama a cuadros.

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NOMENCLATURA DEL COMPONENTE

DESCRIPCIÓN DEL COMPONENTE

DISPOSIÓN FÍSICA DE TERMINALES

BC548

SN74LS04

1N4004

1N4148

C106B

TABLA 1. Datos técnicos de dispositivos electrónicos. ESQUEMAS

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BIBLIOGRAFÍA Manual de Semiconductores ECG 1992.

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laboratorios 10

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