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Tema 1. ELECTRÓNICA ANALÓGICA

1.- INTRODUCCIÓN A LA ELECTRÓNICA Desde que en el año 1956 los grandes científicos: Shockley, Bardeen y Brattain inventaran el transistor de silicio (semiconductor) considerado como el mayor desarrollo tecnológico del siglo XX, se inició la carrera por la miniaturización de los dispositivos tecnológicos que aún no ha terminado en nuestros días. Los electrodomésticos, los medios de transportes, los sistemas de comunicación o los generadores de energía, por citar solo algunos ejemplos, están controlados por circuitos electrónicos. Por su importancia, la electrónica es una de las ciencias con mayor proyección en el futuro, y ha hecho posible que las tecnologías de las comunicaciones y la informática hayan alcanzado los niveles de desarrollo actuales.

2.- DEFINICIÓN DE ELECTRÓNICA La electrónica estudia los circuitos formados por componentes que están fabricados con materiales semiconductores (silicio y germanio). Estos materiales tienen un comportamiento intermedio entre los llamados aislantes (conducen muy mal, como el plástico o la madera) y los llamados conductores (conducen muy bien, como el cobre o la plata). La electrónica usa las señales eléctricas que hay en un circuito como información que sirve para tomar decisiones en los llamados sistemas automáticos.

2.1.- Diferencia entre electricidad y electrónica Existe una clara diferencia entre electricidad y electrónica. Mientras que en la primera son frecuentes tensiones alternas de 220 V (electricidad doméstica) ó 380 V (electricidad industrial), y en pocos casos inferiores a los 12 V, así como intensidades del orden o superiores al amperio, en la electrónica hablamos de tensiones en corriente continua máximas precisamente de 12 voltios, e intensidades típicas del orden de los miliamperios (mA).

3.- CONCEPTOS BÁSICOS 3.1.- Corriente eléctrica Definición: “Es el paso de electrones a través de un conductor” Tipos de corriente:

• Corriente continua: los electrones circulan siempre en el mismo sentido. Este tipo de corriente es generada por pilas o baterías. Es la empleada en electrónica.

• Corriente alterna: los electrones cambian periódicamente el sentido de circulación. Este tipo de corriente es generada por alternadores. Este tipo de corriente es la utilizada en el consumo doméstico y la generada por las distintos tipos de centrales eléctricas.

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3.2.- Fuerza electromotriz o voltaje (V) Definición: “Es la fuerza que hace que los electrones se muevan dentro de un conductor”. Es decir, indica el valor de las pilas o de los alternadores que generan la corriente eléctrica. Su unidad es el Voltio(V)

3.3.- Intensidad de Corriente (I): es la cantidad de carga (electrones) transportada por unidad de tiempo. Su unidad es el Amperio(A).

3.4.- Resistencia (R): es la oposición que opone un cuerpo al paso de la corriente. Su unidad es el Ohmio(Ω).

3.5.- Ley de Ohm. La ley de Ohm permite relacionar las tres magnitudes fundamentales de un circuito eléctrico o electrónico entre sí:

RIV V = Voltaje (voltios) I = Intensidad de corriente (amperios) R = Resistencia eléctrica (ohmios)

Para calcular cualquiera de las magnitudes, conocidas las otras dos, basta con despejar.

3.6.- Potencia eléctrica. Ley de Joule. En un circuito electrónico tiene también interés conocer la energía que se está consumiendo en cada instante (potencia). Pues bien, para tal efecto, tenemos la ley de Joule, que afirma lo siguiente:

IVP

P = Potencia (watios) V = Voltaje (voltios) I. = Intensidad de corriente (amperios)

Es decir que la potencia consumida por un operador eléctrico/electrónico es igual al producto de la tensión que hay en sus extremos y la intensidad que lo atraviesa.

4.- COMPONENTES BÁSICOS EN LA ELECTRÓNICA Los principales componentes electrónicos son: resistencias, condensadores, diodos y transistores. A continuación se explica cada uno de ellos.

4.1.- RESISTENCIAS Definición: “Es la oposición que ofrece un material al paso de la corriente eléctrica”. Si un material ofrece mucha resistencia, se comportará como un “aislante” y si, por lo contrario, permite fácilmente el paso de corriente (tiene poca resistencia) se tratará de un material “conductor”. Sus principales funciones son el limitar y regular la cantidad de corriente que circula por un determinado circuito; y proteger algunos componentes por los que no debe circular una intensidad de corriente elevada. Medida La resistencia se mide en ohmios (Ω). Se utilizan también múltiplos del ohmio:

Kiloohmio: 1 KΩ = 1.000 Ω Megaohmio: 1 MΩ = 1.000.000 Ω

4.1.1.- Tipos

A) Resistencias fijas. Código de colores Son aquellas cuyo valor no varía. Para la construcción de circuitos electrónicos, se emplean unas resistencias construidas de carbón. El exterior está formado por plástico pintado con unas bandas de colores, estas bandas nos indican el valor de la resistencia. Su símbolo es el siguiente:

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Para conocer los valores de una resistencia se emplean habitualmente cuatro bandas de color. Cada una de ellas tiene un significado claro, y se corresponde con un código adoptado de forma internacional para que todos podamos conocer al instante el valor. Cada color se corresponde con un número preestablecido.

• Las dos primeras bandas nos indican las dos primeros cifras del valor de la resistencia.

• La tercera banda nos indica el número de ceros que siguen a los dos números anteriores.

• La cuarta banda nos indica la tolerancia, en tanto por ciento. Tabla del Código de colores, con ejemplo.

Ejemplos:

1°cifra: rojo (2) 2°cifra: morado (7) Multiplicador: verde (100000) Tolerancia: Plata (±10%) Resistencia de valor 2.700.000 Ω y tolerancia de ±10%, es decir, el valor de la resistencia está entre : 2.430.000 Ω y 2.970.000 Ω.

http://es.wikipedia.org/wiki/Tolerancia_(fabricaci%C3%B3n)http://es.wikipedia.org/wiki/Ohmiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Tolerancia_(fabricaci%C3%B3n)http://es.wikipedia.org/wiki/Ohmiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ohmio

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Ejemplo 1. si a una pila de 9 V le conectamos directamente una bombilla de 3 V, esta se fundirá (Figura 3A). Para evitar que se funda, podemos poner una resistencia en serie con la bombilla para que se quede con al menos los 6 V que nos sobran. Así solo le llegaran 3 V a la bombilla. A mayor valor de la resistencia, menor intensidad atravesará el circuito. Recíprocamente, a menor valor de resistencia, mayor intensidad circulará por el circuito.

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Ejemplo 2. Aquí vemos dos circuitos formados por una pila, una bombilla y una resistencia en serie. En el primero la resistencia es de 10 kΩ y en el segundo de sólo 10 Ω . Puedes ver que con la resistencia de menor valor la bombilla brilla, pero la resistencia de mayor valor limita el paso de la corriente por lo que no pasa la suficiente intensidad para que pueda brillar la bombilla.

Actividad. Explica por qué las bombillas presentan distinto nivel de iluminación:

B) Resistencias variables o potenciómetros. Los resistores variables son resistores cuyo valor de resistencia se puede variar desplazando un cursor o girando un eje. De esta manera se modifica la resistencia que ofrece el resistor variable desde 0Ω hasta el valor máximo indicado en el cuerpo del resistor. Se representan con el símbolo que aparece a la derecha, indicando sobre la figura el valor máximo que puede alcanzar la resistencia. Se emplean como reguladores de intensidad. Nos permiten ajustar valores de resistencia en determinados circuitos, con lo cual conseguir diferentes efectos: nivel de luminosidad, de sonido, etc. Actividad: ¿Qué ocurre en el circuito al variar la resistencia del potenciómetro? Calcula la corriente circulante por el circuito si el potenciómetro se fija a su valor mínimo (0 Ω), a su valor medio (150 Ω) y a su valor máximo (300 Ω). Dato: la resistencia que supone la bombilla es de 100 Ω

Símbolo potenciómetro

C) Resistencias dependientes de un parámetro físico.

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C.1).-Resistencias dependientes de la luz (L.D.R.)

LDR son las iniciales de "Light Dependent Resistor" (resistencia dependiente de la luz). Son resistencias cuyo valor cambia al ser iluminadas por luz. Si la luz aumenta, el valor de su resistencia disminuye. Aplicaciones: Los LDR se utilizan como sensores de luz, en aplicaciones como encendido/apagado automático de luces, detector de iluminación para flashes en cámaras de fotos, células fotoeléctricas, sistemas de alarma antiintrusión, detector de humos, etc.

Símbolo LDR

C.2).- Termistores N.T.C. NTC son las iniciales de “Negative Temperatura Coefficient”. Si su temperatura aumenta, el valor de su resistencia disminuye. Pueden emplearse como sensores de temperatura.

Símbolo NTC

C.3).- Termistores P.T.C. PTC son las siglas de “Positive Temperature Coefficient”. Si su temperatura aumenta, el valor de su resistencia aumenta. Aplicaciones: Los termistores más habituales son los NTC, y se utilizan como sensores de Temperatura en termostatos, termómetros, circuitos de protección de aparatos eléctricos frente la temperatura, sistemas domóticos, detectores de incendios, etc.

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4.1.2.- Asociación de resistencias Las resistencias se pueden unir en serie o en paralelo formando grupos de resistencias que a su vez, a la hora

de la resolución matemática de circuitos, se pueden sustituir por una resistencia total o equivalente (Req ) a todas ellas.

En Serie

En Paralelo

Caso particular: Dos Resistencias en Paralelo

Req= R1 + R2 + …… + Rn

1/Req = 1/R1 + 1/R2 + ….. + 1/Rn R1 x R2 Req = ------------- R1 + R2

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4.2.- CONDENSADORES Un condensador es un dispositivo electrónico pasivo, compuesto por dos placas metálicas (conductoras) separadas por un material aislante (dieléctrico). Existen condensadores polarizados y no polarizados. Los condensadores polarizados tienen polo positivo y negativo, y deben conectarse a la fuente de alimentación atendiendo a la polaridad. Igual que un depósito de agua puede llenarse y vaciarse, el condensador eléctrico puede cargarse y descargarse: - Carga de un condensador: El condensador se carga (se “llena” de electrones) al pasar corriente por él. Importante: El condensador se comporta de manera totalmente distinta si está cargado o descargado (lleno o vacío).

▪ Condensador descargado: Se comporta como un conductor normal, conduce perfectamente la corriente eléctrica. A medida que se va “llenando”, va aumentando su resistencia al paso de la corriente.

▪ Condensador cargado: Cuando el condensador está totalmente cargado, su resistencia al paso de corriente es infinita, es decir, se comporta como un interruptor abierto, y no circulará corriente a través de él ni del circuito en el que se encuentre.

Debido a que al principio el condensador conduce perfectamente la corriente, nunca se puede conectar un condensador directamente a una pila, por que se produciría un cortocircuito. Por tanto, siempre hay que colocar una resistencia que limite el paso de la corriente. - Descarga de un condensador: Una vez que el condensador está completamente cargado, se comporta como una pila, y puede utilizarse para producir corriente eléctrica. Para descargar el condensador hay que desconectarlo de la pila y conectarlo en un circuito en el que haya algún receptor para consumir esa energía eléctrica.

Capacidad de un condensador El condensador queda caracterizado por la cantidad de carga que puede almacenar, es decir, por la magnitud conocida como capacidad, y que se escribe habitualmente con la letra C.

Medida La capacidad del condensador se mide en faradios (F). Pero el faradio es una unidad demasiado grande. Por ello, se utilizan habitualmente unidades más pequeñas:

o milifaradio (1mF = 10-3 F) o microfaradio (1μF = 10-6 F) o nanofaradio (1 nF = 10-9 F) o picofaradio (1 pF = 10-12 F)

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Funcionamiento de un circuito con condensador. En primer lugar, cerramos el interruptor de la izquierda. Al hacerlo, pasará corriente por el condensador y el condensador se carga.

Una vez cargado, podemos desconectar el interruptor de la izquierda y conectar el de la derecha. Al hacerlo, el condensador hará las veces de pila suministrando corriente a la bombilla durante un tiempo, hasta que se descargue. En función de la capacidad del condensador y de la resistencia de la bombilla, esta durará más o menos tiempo encendida:

Pasado un tiempo, que depende como hemos dicho de la capacidad y de la resistencia, el condensador se descarga y la bombilla volverá a apagarse. Tiempo de carga y de descarga El tiempo que tarda un condensador en cargarse (a la tensión del circuito en paralelo con él) o descargarse responde a la siguiente expresión:

CRt 5

R = resistencia equivalente en serie con el condensador (ohmios) C = capacidad del condensador (faradios)

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Ejemplo resuelto:

Aplicaciones: El proceso de carga y descarga de energía de los condensadores los hace muy útiles como almacenes temporales de carga, en aplicaciones como temporizadores y retardadores (aunque también se utilizan como baterías, filtros, circuitos de comunicaciones, etc.) 4.2.2.-Asociación de condensadores. Al igual que las resistencias, los condensadores también se pueden disponer tanto en serie como en paralelo, resultando entonces que dos o más condensadores resultan iguales a cierto condensador o capacidad equivalente (observa que el cálculo es el mismo que para las resistencias, sólo que invirtiendo los términos)

En Serie

Caso particular: Dos condensadores en Serie

En Paralelo

1/Ceq = 1/C1 + 1/C2 + ….. + 1/Cn

C1 x C2 Ceq = ----------- C1 + C2

Ceq= C1 + C2 + …… + Cn

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4.3. RELÉ. Un relé es un interruptor automático controlado por electricidad. Los relés permiten abrir o cerrar circuitos sin la intervención humana.

Contactos de un relé. Un relé presenta 5 terminales de conexión:

• 2 terminales de conexión a la bobina.

• Un terminal común (COM), que actúa como entrada.

• Un terminal de salida Normalmente Cerrado (NC).

• Un terminal de salida Normalmente Abierto (NA).

Funcionamiento: Su funcionamiento se basa en el magnetismo. Al apretar el pulsador, la corriente circula a través de la bobina (1). La corriente en la bobina produce un campo magnético (2), que atrae a la lámina metálica de hierro dulce (3). Al atraer la lámina metálica se fuerza a los contactos a tocarse (4). Si cesa el flujo de corriente a través de la bobina, los contactos vuelven a separarse.

Aplicaciones: Los relés son interruptores o conmutadores automáticos controlados eléctricamente, por lo que sus principales aplicaciones son automatismos, control de motores eléctricos, activación de circuitos de elevada potencia, etc.

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Ejemplo: Activación de un circuito de gran potencia (20 V) mediante un circuito de baja potencia (5 V).

4.4.- DIODOS Definición: “Es un elemento formado por la unión de un cristal semiconductor tipo N (cátodo) y un cristal semiconductor tipo P (ánodo)”

Su principal característica es que deja pasar la corriente solo en un sentido, de ánodo a cátodo, y siempre que la tensión en el ánodo sea mayor que en el cátodo. Se trata, por tanto, de un elemento unidireccional, es decir, no es lo mismo colocarlo en un sentido que en otro.

El diodo D1 está polarizado directamente (polarización directa) por lo que permite el paso de corriente y su bombilla luce. Por el contrario, el diodo D2 está polarizado

inversamente (polarización inversa) y no permite el paso de corriente; su bombilla no luce.

La identificación de los terminales se realiza mediante una raya que lleva dibujada, y que se corresponde con el lado N. Aparte de los diodos “convencionales” explicados anteriormente, existe algunos diodos que presentan características especiales.

A).- Diodo LED Diodo LED, o simplemente LED(Light emmiting diode). Es en esencia un elemento idéntico al diodo, sólo que la composición interior es la adecuada para que se emita luz de diferentes colores: amarilla, roja, verde, blanca, anaranjada, infrarroja, ultravioleta, etc. Se emplean en pilotos de señalización luminosa. Combinaciones adecuadas de distintos LED nos permitirán presentar datos. Un ejemplo es el visualizador o display de siete segmentos utilizado en las calculadoras o en los marcadores electrónicos. Para identificar cuál es el cátodo se observa

Símbolo Diodo LED

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que las patillas del LED son de distinta longitud, siendo el cátodo la menor. Hoy en día también se usan para iluminación, en linternas, bombillas, focos, etc. Características: es un diodo muy delicado que necesita aproximadamente 2 V de tensión y unos 30 mA para lucir normalmente, mayores voltajes o intensidades lo pueden dañar. Por esto, normalmente se coloca en serie con él una resistencia que reduce la intensidad de la corriente y el voltaje.

4.5.- Transistores

Los transistores son componentes electrónicos formados por tres capas de material semiconductor, que conectados de forma adecuada en un circuito, pueden funcionar como interruptores y amplificadores de señales eléctricas.

Todo transistor tiene 3 patillas: base, colector emisor.

Existen 2 tipos principales de transistores: NPN y PNP.

Hay que saber identificar las patillas del transistor así como la manera en la que se deben de conectar las patillas al circuito:

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- Si es un transistor NPN, se coloca el polo + al colector y a la base. - Si es un transistor PNP, se coloca el polo – al colector y a la base.

Funcionamiento: Los transistores pueden funcionar de tres formas distintas: en corte, en activa, y en saturación. Analizaremos su funcionamiento a través de un símil con un circuito de agua: Imaginemos una tubería que dispone de una llave de paso B con un “muelle de cierre” cuya resistencia se vence al presionar sobre su base B que actúa como una llave de paso. El agua intentará pasar del emisor E al colector C. En esta situación puede ocurrir lo siguiente:

1. Si no hay presión en B (base), no puede abrir la válvula y no se produce el paso de fluido de C a E (funcionamiento en corte).

2. Si llega algo de presión a B (base), ésta abrirá más o menos la válvula y dejará pasar más o menos fluido de C a E (funcionamiento en activa). En este caso el transistor permitirá un paso de corriente proporcional a la abertura de la válvula y siempre superior a la corriente que llega a la base. A la relación entre ambas corrientes

se le llama amplificación o ganancia(β).

3. Si llega suficiente presión a B (base) de forma que abre totalmente la válvula, se comunica C con E y el fluido pasa sin dificultad (funcionamiento en saturación).

Ejemplo práctico de funcionamiento

En este ejemplo veremos los tres estados de funcionamiento de un transistor:

1. Transistor en Corte: En este caso el interruptor, que está abierto, impide que llegue ninguna corriente a la base del transistor, la prueba está en que el amperímetro que mide la intensidad de la corriente que llega a la base marca cero. Por eso el transistor está en corte y no circula ninguna corriente desde el colector hasta el

emisor, lo cual se demuestra porque el LED permanece apagado. En definitiva: el transistor está en corte y no permite el paso de la corriente desde el colector hasta el emisor.

2. Transistor en activo: Si cerramos el interruptor, comenzará a circular corriente hasta la base del transistor, la prueba está en que el amperímetro que mide la intensidad de corriente que llega a la base marca 233 µA. Por eso el transistor está activa y permite la circulación de corriente desde el colector hasta el emisor, lo cual se demuestra porque el LED comienza a iluminarse.

3. Transistor en saturación o saturado: Si sustituimos la pila de 3 V por una de 4,5 V, aumentará la intensidad de corriente que llega hasta la base del transistor. De hecho observamos que la corriente de la base aumenta hasta 381 µA. Por eso el transistor está en saturación y la corriente circula libremente desde el colector hasta el emisor, lo cual se demuestra porque el LED está completamente iluminado.

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ZONA DE CORTE. La corriente de base es aproximadamente cero. VBE=0,7V.

La corriente de colector es amplificada según la fórmula del transistor. IC=β•IB ZONA DE SATURACIÓN. Llega un momento que aunque siga entrando más corriente a la base, la corriente de colector a llegado a su valor máximo y ya no puede ser amplificada, por lo que ya no se cumple la fórmula del transistor.

Ganancia de un Transistor Una corriente pequeña que circule por la base de un transistor “activará” una corriente mayor del colector al emisor.

• La corriente que circula por la base, sería insuficiente para activar cualquier dispositivo (bombillas, zumbadores, relés) pero la corriente que circula por el colector si que puede activarlos.

• Este fenómeno se conoce como “amplificación” de la corriente.

• Se denomina ganancia a la siguiente relación y es una medida de la amplificación de los transistores.

El Amplificador del Par de Darlington La amplificación de un transistor único no suele ser suficiente en un circuito.

• Si se alimenta la base de un segundo transistor con la corriente amplificada de un primer transistor, aumentamos el efecto de amplificación.

• La amplificación aumentará tantas veces como el producto de las ganancias de ambos transistores.

βTOTAL=β1•β2 • Este método de conectar transistores se conoce por el nombre de “Par de

Darlington”.

• Si la ganancia de cada uno de los transistores de la siguiente ilustración es 100, la ganancia de los dos transistores será 10000.

• Los circuitos son mucho más sensibles utilizando el Par de Darlington.

β β

β

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4.5.1. CIRCUITOS DE APLICACIÓN CON TRANSISTORES: Interruptor electrónico accionado mediante LUZ. Detector de luz

Funcionamiento:

• En la oscuridad, el valor de la LDR (Light Depend Resistor) será muy alto y la corriente que pasa a la base del Transistor T1 será tan pequeña que T1 estará en estado de corte (interruptor abierto colector-emisor).

• A medida que aumenta el nivel de iluminación, desciende el valor de la resistencia LDR con lo que aumenta la corriente que pasa a su través.

• Esto hace que se incremente el potencial eléctrico en la base del transistor T1 y que se sature (interruptor cerrado colector-emisor) provocando que T2 entre también en saturación y se excite la bobina del relé y atraiga la chapa del contacto.

• ¿Por qué se pone la bobina de un relé en lugar de colocar directamente el motor? Para cada transistor, hay una corriente de colector máxima que no hay que exceder. Si el dispositivo que debe activarse requiere más corriente de la que suministra el transistor Se utiliza un Relé.

• ¿Para qué sirve el diodo 1N4007? Cuando un relé se desconecta, descarga una sobretensión que puede destruir un transistor. Para protegerlo, se coloca un diodo en paralelo con la bobina del relé.

• ¿Qué misión tiene en el circuito la resistencia variable (potenciómetro) RV? Permite el ajuste de la sensibilidad del circuito.

o Si Rv es alta Se irá más corriente por la base con lo que actuará antes el circuito. o Si Rv es baja Irá menos corriente por la base por lo que necesitará una mayor cantidad de

luz el circuito para ponerse en marcha.

• ¿Qué función tiene la resistencia de 2,2KΩ La de proteger la base del transistor.

• ¿Para qué se emplea el interruptor IN? Para poder conectar o desconectar el circuito de control.

• Si el dispositivo a controlar es una bombilla o un zumbador (consume poca energía), se puede colocar en lugar de la bobina del relé (sin diodo).

¿Cómo podríamos ponerlo en funcionamiento cuando no haya señal luminosa (caso contrario)? Detector de oscuridad. • Utilizando un contacto normalmente cerrado del relé (ver circuito).

• Colocando la LDR en el lugar del potenciómetro y el potenciómetro en el lugar de la LDR como podemos observar en el esquema de abajo.

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Detector de humedad o de contacto Funcionamiento:

• El circuito del dibujo se puede usar en cualquier proyecto que requiera que algo se encienda por el contacto con un dedo o con la humedad, clavando los dos cables pelados en la tierra.

• El dedo o la humedad se usa para “conectar” las chapas de contacto. La minúscula corriente que circula por la yema del dedo o por el agua, se utiliza para activar el par de Darlington y poner en funcionamiento el relé.

• El relé se desconectará en el momento en que se quite el dedo de las chapas de contacto o que no haya humedad en el terreno.

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5.- FUENTE DE ALIMENTACIÓN Una fuente de alimentación es un dispositivo que transforma la tensión alterna de la red en una tensión continua de valor adecuado y estable. Toda fuente de alimentación consta de 4 bloques: transformación, rectificación, filtro y estabilizado.

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6.- SOPORTES ELECTRÓNICOS Son los materiales o elementos donde se conecta los distintos componentes electrónicos.

6.1.- Circuitos impresos Un circuito impreso es un circuito cuyas conexiones, en vez de estar formadas por cables, están formadas por pistas de cobre dibujadas sobre una placa de material aislante. Al sustituir los cables por las pistas de cobre, se reduce el tamaño de los circuitos y resulta más sencillo el montaje.

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6.2.- Circuitos integrados Es la combinación en un único soporte de varios miles de elementos electrónicos miniaturizados para realizar determinadas funciones. Los circuitos integrados o microchips son componentes electrónicos complejos. Están constituidos por un variado número de componentes electrónicos que se han formado e interconectado sobre un mismo bloque de material semiconductor, formando así circuitos microscópicos completos. Tienen la gran ventaja de que cada circuito integrado realiza una función completa, de modo que se pueden combinar como módulos funcionales, conectándose con otros componentes para conseguir funcionamientos más complejos en un espacio reducido. Hay toda una gama de circuitos integrados, que según la escala de integración o número de componentes por chip, va desde los de baja escala de integración (SSI), que tienen menos de cien componentes, a los de muy alta escala de integración (VLSI), con varios millones de componentes. Uno de los circuitos integrados más complejos es el microprocesador de un ordenador. Este chip es el principal de un ordenador. ¿Cómo se fabrican los circuitos integrados?

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ANEXO: CÓMO SE FABRICA UN CIRCUITO IMPRESO

Ejercicios: 1.- Calcula entre qué valores podrá estar el valor de las resistencias que tienen la siguiente serie de colores:

Resistencia 1: Negro-Marrón-Negro-Rojo Resistencia 2: Naranja-Negro-Negro-Plata Resistencia 3: Gris-Verde-Naranja-Marrón Resistencia 4: Rojo-Morado-Marrón-Dorado Resistencia 5: Amarillo-Verde-Azul-Marrón

2.- Calcula que colores tendrán que tener las resistencias que tienen el siguiente rango de valores:

Resistencia 6: 60 Ω 10%

Resistencia 7: 35.000 Ω 5%

Resistencia 8: 7,5 KΩ 75 Ω

Resistencia 9: 780 MΩ 7.800.000 Ω Resistencia 10: Entre 47.500 Ω y 52.500 Ω

3.- Aplicando la Ley de Ohm que ya conoces (V = I·R), calcula que intensidad circulará por los siguientes

circuitos (recuerda que cuando una cifra aparece con una k significa que está multiplicada por 1.000 y si aparece con una M significa que está multiplicada por 1.000.000):

(a (b (c

d)

e)

f)

4.- Calcula cuánto tiempo tardarán en cargarse las siguientes asociaciones de condensadores y

resistencias. (Revisa los prefijos micro-, nano- y pico-, y recuerda que K es Kilo = x1.000 y que M es Mega = x1.000.000)

Resistencia Condensador Tiempo

1.000 100 F

10 K 100 F

1000 K 100 F

5.000 M 10 nF

5.000 M 1 nF

5.000 M 100 F

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5. Dibuja a continuación un circuito en el que se pueda cargar y descargar un condensador. 6.- Rodea con un círculo las bombillas que brillarán en los siguientes circuitos cuando se cierre el

interruptor:

7.- El tiempo que está encendida una luz tras desconectar el suministro eléctrico es de 2 s. Dicho tiempo viene controlado por un condensador conectado a un reostato fijado 200 Ω. Si quisiéramos emplear el mismo condensador para que el LED ilumine durante 5 s. .A que valor de la resistencia debemos fijar el reostato? Razona la respuesta. 8.- De las siguientes frases indica cuales son verdaderas y cuales falsas: a) Un diodo conduce la corriente en un único sentido b) Para que permita el paso de la corriente, debemos conectar la zona P al terminal positivo de la pila. c) Para que permita el paso de corriente, el debemos conectar el cátodo del diodo al ánodo de la batería. d) Un diodo universal permite el paso de la corriente cuando esta polarizado inversamente.

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9.- Observa el siguiente circuito y contesta a las siguientes preguntas: a) Identifica todos los elementos del circuito. b) ¿Qué tipo de transistor es el empleado? Razona la respuesta. c) A baja temperatura ¿se ilumina el LED? .¿Por qué? d) ¿Qué ocurre cando aumenta la temperatura? .¿Por qué? e) ¿Cómo varia a resistencia dependiente da temperatura? f) ¿Cuál es la función del potenciómetro? g) ¿Cuál es la misión de la resistencia de 5 kΩ?

10.- Observa el siguiente circuito y contesta a las siguientes preguntas: a) Identifica todos los elementos del circuito. b) ¿Qué tipo de transistor es el empleado? Razona la respuesta. c) ¿Qué tipo de resistencia dependiente se empleo en este circuito?. d) En condiciones de poca luminosidad ¿se ilumina el LED? ¿Por qué? e) ¿Qué ocurre cando aumenta la luminosidad? ¿Por qué? f) ¿Cómo varia el valor óhmico de la LDR con la luz? g) ¿Cuál es la función del potenciómetro? h) ¿Cuál es la misión de las resistencias fijas?

11.- Analiza el circuito de la figura y contesta a las siguientes preguntas: a) Identifica todos los elementos del circuito. b) ¿Qué tipo de transistor es el empleado? Razona la respuesta. c) Tal y como está representado el circuito, el LED está conectado a la pila. ¿Se iluminará el LED?. Razona la respuesta. d) ¿Qué ocurre cando pulsamos P1? Razona la respuesta. e) ¿Qué pasa cuando dejamos de pulsar P1?. Razona la respuesta.

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12.- Deseamos encender un diodo LED con una pila de petaca de 6 V, ¿qué resistencia deberemos conectar en serie con él para que funcione en condiciones óptimas? Dibuja el circuito. (Datos: el voltaje e intensidad nominales del LED son, respectivamente, 2 V y 20 mA.) 13.- Explica detalladamente el funcionamiento de cada parte de una fuente de alimentación, que transforme una corriente alterna de 220V en otra corriente continua de 12V. Dibuja la forma de la onda a la salida de cada componente.

14.- a) En el siguiente circuito explica detalladamente para que sirve cada componente y cuál es el funcionamiento general del circuito.

b) Calcula la corriente de colector del segundo transistor y en qué zona de funcionamiento está en los tres casos siguientes:

I) Hay oscuridad.

II) Hay luz media, entonces por la base del primer transistor entra una corriente de 0,03 mA.

III) Hay mucha luz, entonces por la base del primer transistor entra una corriente de 0,30 mA.

Datos de los

transistores:

Icmáx=0,5 A

Ganancia=100

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PRÁCTICAS 0) La placa de montajes protoboard. La placa protoboard (prototipe board) se utiliza para realizar montajes de circuitos de manera rápida, sencilla y no permanente (los componentes se pueden insertar y extraer fácilmente). Presenta un aspecto similar al siguiente:

Las patillas de conexión de los componentes se insertan en las ranuras de la placa protoboard. Ojo, las ranuras están conectadas eléctricamente (cortocircuitadas) como se indican en la siguiente figura:

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1

2

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Regulación con potenciómetro

Polarización de diodos

5

3

4

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Cambio de giro de un motor con señalización por Leds de colores.

6

7

8

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9

10

11

12

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a) Par Darlington b) Sensor de humedad o de contacto: Quitar la bombilla de la base y dejar los dos cables pelados Detector de oscuridad Detector de luminosidad

Retardo al encendido Retardo al apagado

13

14 15

16 17

En las siguientes prácticas se puede cambiar la bombilla por un diodo LED con su Resistencia de protección.

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Detector de oscuridad

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