1. INTRODUCCIÓN
Hasta los años
cincuenta, casi todas las aplicaciones de la electricidad aprovechaban la energía del
movimiento de los electrones para transformarla en otro tipo de energía: Luminosa, en el caso
de las bombillas, mecánica,
en el caso de los motores o térmica,
en el caso de las resistencias.
Para alimentar
los aparatos eléctricos se necesita mucha energía, por lo que se utiliza una
tensión elevada, normalmente 220 voltios.
La
electrónica, en cambio, es una rama de la tecnología que se interesa no tanto
por la energía que transportan los electrones como por la información que su
movimiento puede transmitir.
La electrónica
considera el movimiento de los electrones como una señal, que puede transportar
sonido, datos, vídeo, etc. Como la cantidad de energía no es importante, en los
circuitos electrónicos se emplean voltajes e intensidades muy pequeñas, por lo
que pueden ser alimentados con pilas.
Una de las
características de la electrónica es que emplea componentes cada vez más pequeños, por lo
que los circuitos electrónicos suelen tener un tamaño pequeño.
La historia de
la electrónica es relativamente reciente (El transistor se inventó en 1947) y
ya se ha hecho indispensable tanto en el ámbito industrial como en el doméstico
(ordenadores, televisores, teléfonos, radios, lavadoras, videojuegos, neveras,
cafeteras, etc.) de hecho, hoy en día es difícil encontrar alguna máquina que
no tenga algún componente electrónico.
Primer
transistor
1.1. Ejemplo de aplicaciones de la electrónica
1. La
puerta automática de un garaje tiene un circuito eléctrico para mover el
mecanismo. Este circuito podría manejarse mediante manualmente mediante un
interruptor, sino que está controlado por un circuito electrónico que detecta
las pulsaciones del mando a distancia y conecta el motor para abrir o cerrar la
puerta. También controla que no haya ningún obstáculo antes de cerrar la
puerta.
2. Aparatos
con micrófonos pueden recoger las vibraciones de la voz y convertirlas en ondas
electromagnéticas que pueden ser amplificadas o transmitidas a grandes
distancias.
3. Las
calculadores tienen un circuito electrónico en su interior que detectan las
teclas pulsadas, realizan operaciones matemáticas y las muestran en una
pantalla digital en forma de números que podemos entender.
Actividades (1)
Contesta en tu cuaderno las siguientes actividades copiando los enunciados completos:
1. ¿Qué diferencias existen entre la electricidad y la
electrónica?
2. ¿A qué llamamos componentes?
3. ¿Desde cuando existe la electrónica?
4. Describe el funcionamiento de dos aparatos electrónicos
como en los ejemplos del tema pero distintos.
2. COMPONENTES ELECTRÓNICOS
Los elementos
que forman los circuitos electrónicos se denominan componentes electrónicos.
Cada uno de ellos por separado tiene un comportamiento sencillo, pero al
conectar varios de ellos soldándolos con estaño en un circuito impreso, podemos
obtener comportamientos más complejos.
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Componentes
electrónicos
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Circuito
impreso
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Circuito
electrónico básico
(Fuente
de alimentación regulable)
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En los siguientes videos de Youtube
podemos ver cómo se hace un circuito impreso y cómo se sueldan los componentes
para hacer un circuito electrónico funcional.
Los materiales
de los que están hechos los componentes electrónicos se clasifican en tres
tipos: aislantes, conductores y semiconductores.
* Materiales aislantes: Son los que no dejan pasar la
corriente eléctrica a través de ellos, como los plásticos, que se utilizan en
el recubrimiento de componentes y cables y en el dieléctrico de condensadores.
* Materiales conductores: Son los que permiten el paso de la
corriente eléctrica a través de ellos, como los metales, que se utilizan en
cables, conectores, como soldadura de componentes, etc.
* Materiales semiconductores: Son los que se comportan como
aislantes unas veces y como conductores otras veces, como el Silicio, que se
utiliza para construir transistores, circuitos integrados, microchips, etc.
Los principales
componentes electrónicos son las resistencias, los condensadores, los diodos y
los transistores, los cuales estudiaremos a continuación.
2.1. Resistencias
Las
resistencias son componentes electrónicos que consumen parte de la tensión que
las atraviesa, transformándola en calor, limitando así el valor de corriente
que llega a otros componentes. Por tanto, sirve para conseguir distintos
niveles de tensión dentro de un circuito electrónico.
Existen
resistencias con un valor fijo y conocido y existen resistencia variables las
resistencias se miden en Ohmios (Ω).
2.1.1.
Resistencias fijas
Son componentes que tiene un valor en
ohmios fijo. Pueden estar fabricadas de distintos materiales:
* De hilo bobinado
* Carbón prensado
* Película de carbón
* Película óxido metálico
* Película metálica
* Metal vidriado
Las resistencias más usadas son las de
película de carbón, por su estabilidad y bajo coste.
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Resistencia de película de carbón
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Actividades (2)
Contesta en tu cuaderno las siguientes actividades copiando los enunciados completos:
1. ¿Qué es un componente
electrónico?
2. ¿Cómo se construye un
circuito electrónico?
3. ¿De qué tipo de
materiales están fabricados los componentes electrónicos?
4. ¿Qué es una resistencia
eléctrica?
5. ¿Qué tipos de
resistencias existen?
6. ¿Cuál es la resistencia
más utilizada?. Dibújala.
Para conocer
el valor de una resistencia podemos medirla con un Óhmetro, como vimos el curso
pasado, aunque dicho valor suele venir serigrafiado en el cuerpo de la
resistencia, directamente o mediante un código de colores.
|
Midiendo
una resistencia con un polímetro
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Para conocer el valor de una
resistencia mediante su código de colores hay que recurrir a la siguiente
tabla:
Las resistencias tienen cuatro franjas
de colores, poniendo la más separada hacia la derecha, podemos identificarlas
como en la siguiente figura:
Para leer el valor, buscamos en la
tabla en valor correspondiente a cada banda y los escribimos juntos:
Ejemplo
Determina el valor de la
resistencia del dibujo anterior:
* Banda 1: Amarillo -> 4
* Banda 2: Violeta -> 7
* Multiplicador: Naranja -> x1000
* Tolerancia: Dorado -> ± 5%
Valor de la resistencia = 47000 Ω ± 5%
Todas las
resistencias tienen una tolerancia
o margen
de error respecto al valor teórico indicado en la misma. Este
margen de error puede calcularse añadiendo o restando al valor teórico el
porcentaje indicando por la cuarta banda.
Ejemplo
Calcula los valores entre
los que estará el valor real de la resistencia del ejemplo anterior:
Valor
de la resistencia = 47000 Ω ± 5%
5%
de 47000 Ω = 47000 x 5 / 100 = 2350 Ω
Valor máximo = 47000 + 2350 = 49350 Ω
Valor mínimo = 47000 - 2350 = 44650 Ω
Si
medimos el valor real de la resistencia mediante un óhmetro, debemos obtener un
valor entre
49350
Ω y 44650
Ω.
Actividades (3)
Contesta en tu cuaderno las siguientes actividades copiando los enunciados completos:
1. Calcula el valor de las
siguientes resistencias según su código de colores.
2. Calcula los valores máximo
y mínimo entre los que se encontrará el valor real de cada una de las
resistencias del ejercicio anterior.
2.1.2. Resistencias variables
Son
resistencias cuyo valor puede variar al variar algún parámetro físico: como la
posición, la luz, la temperatura, etc.
*
Potenciometros
Los
potenciómetros son resistencias que cambian su valor dependiendo de un cursor
que podemos desplazar con los dedos. Pueden ser giratorios o lineales y tienen
su valor puede oscilar entre 0 y su valor máximo.
Se suelen emplear
para variar el volumen de un aparato de música, para variar la intensidad de
una bombilla, para variar la temperatura de un horno o de una estufa, etc.
|
Potenciómetro
giratorio
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Potenciómetro
lineal
|
* Resistencia LDR
Son resistencias cuyo valor varía
según la luz que incide sobre ellas. Cuanta más luz reciben, menos resistencia
tienen.
Se emplean para el control automático
de iluminación en farolas, luces de coche, etc.
Resistencia
LDR
* Resistencia PTC y NTC
Son resistencias cuyo valor varía con
la temperatura.
Las resistencias PTC tienen un
coeficiente positivo de temperatura, es decir, que al subir su temperatura,
aumenta su resistencia.
Las resistencias NTC tienen un
coeficiente negativo de temperatura, es decir, que al subir su temperatura,
disminuye su resistencia.
Se emplean en el control de aparatos
de calefacción, de aire acondicionado, de hornos, etc.
 
Resistencias
NTC
Actividades (4)
Contesta en tu cuaderno las siguientes actividades copiando los enunciados completos:13.
¿Qué es una resistencia variable?
1. ¿Cómo funciona un
potenciómetro?. Pon un ejemplo de aplicación.
2. ¿Cómo funciona una
resistencia LDR?. Pon un ejemplo de aplicación.
3. ¿Cómo funciona una
resistencia PTC?. Pon un ejemplo de aplicación.
4. ¿Cómo funciona una
resistencia NTC?. Pon un ejemplo de aplicación.
2.2. Condensadores
Los condensadores son componentes
electrónicos capaces de almacenar y ceder energía eléctrica.
Está formado por dos placas
conductoras separadas entre sí y entre las que hay una sustancia aislante
llamada dieléctrico.
Al aplicar corriente a las placas,
quedan cargadas de electrones y cuando se conecta un receptor a dichas placas,
se descarga la corriente acumulada un tiempo después.
La capacidad de corriente que es capaz
de almacenar un condensador, se mide en Faradios (F), milifaradios (mF) o
microfaradios (uF).
Se utilizan en circuitos electrónicos
de control de tiempo (relojes, temporizadores, alarmas, etc.)
2.2.1. Condensadores electrolíticos
Utilizan un líquido iónico como
dieléctrico. Sus placas suelen ser de aluminio y están enrolladas.
Condensadores
electrolíticos
El valor de la
capacidad de corriente que puede almacenar así como la tensión máxima que puede
resistir entre sus placas está indicada en la superficie del mismo. Su tamaño
es mayor, cuanta mayor es la tensión entre sus placas.
Hay que tener
cuidado al conectar un condensador electrolíticos, ya que tiene polaridad.
Condensador
electrolítico de
1000
uF y 50 V.
2.2.2. Condensadores cerámicos
Son condensadores de pequeño tamaño y
de pequeña capacidad. Responden muy bien a las altas frecuencias, por eso se
suelen emplear en aparatos de música, televisores, aparatos de radio, etc.
Este tipo de condensadores no tienen
polaridad.
Existen otros tipos de condensadores
de poliester, los de tántalo, los tubulares, etc.
Actividades (5)
Contesta en tu cuaderno las siguientes actividades copiando los enunciados completos:
1. ¿Qué es un condensador y
cómo funciona?
2. ¿Para qué se puede
emplear un condensador?
3. Dibuja un condensador
indicando sus partes.
4. Cómo está hecho un
condensador electrolítico.
5. ¿Qué aplicaciones puede
tener un condensador cerámico?
6. Escribe el nombre de
todos los tipos de condensadores vistos en el tema.
2.3. Diodos
Los diodos son componentes
electrónicos que solo dejan pasar la electricidad en un solo sentido.
Están construidos por dos cristales
semiconductores de distinta polaridad, uno de tipo P y otro de tipo N, soldados
entre sí.
El diodo se comporta como un embudo
para los electrones, permitiendo el paso de la corriente del ánodo al cátodo,
pero no del cátodo al ánodo.
Los diodos se emplean en
rectificadores de corriente, fuentes de alimentación y cargadores, etc.
Fuente
de alimentación electrónica (cargador) donde se pueden apreciar
los
diodos y algunos condensadores
2.3.1. Diodos LED
Los diodos LED (Light Emiter Diode) es un
diodo que emite luz, por tanto se comporta como una pequeña bombilla, pero con
polaridad. Existen diodos LED de distintos colores y distintas formas.
Los diodos LED son simplemente diodos
que se encuentran dentro de una capsula de plástico transparente. Cuando la
corriente circula en sentido correcto, emite una pequeña luz.
Consumen muy poca potencia, por lo que
no se utilizan para iluminar, sino como indicación en un cirtuito electrónico.
Aunque últimamente se están fabricando bombillas con diodos LED de alta
luminosidad.
Los diodos LED pueden agruparse para
construir displays numéricos, alfanuméricos o pantallas.
Últimamente están proliferando las
pantallas LED en teléfonos móviles y televisores. Estas pantallas están
construidas por millones de pequeños diodos que pueden iluminarse en distintos
colores.
 
Actividades (6)
Contesta en tu cuaderno las siguientes actividades copiando los enunciados completos:
1. ¿Cómo están contruidos
los diodos?, ¿Cómo funcionan?. Dibuja su símbolo.
2. ¿Donde se suelen utilizar
los diodos?
3. ¿Que son los diodos LED?.
Dibuja un diodo LED e indica sus partes.
4. ¿Donde se suelen utilizar
los diodos LED?
2.4. Transistores
El transistor
es un componente electrónico que está fabricado a partir de material
semiconductor, como los diodos pero tiene tres terminales o patillas. Es uno de
los componentes más importantes y versátiles.
Se suelen usar
como amplificadores de señales o de sonido y como interruptores electrónicos.
Existen dos
tipos de transistores, los bipolares y los de efecto de campo. Los bipolares
son los más utilizados.
El cuerpo del transistor consiste en
una cápsula de plástico o de metal en la que está escrito el modelo del mismo,
dispone de tres patillas llamadas:
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E = Emisor (Emite los electrones)
B = Base (Controla el flujo de
electrones)
C = Colector (Recoge los electrones)
|
|
Los electrones
circulan a través del transistor, del colector (C) hacia el emisor (E), y solo
en ese sentido. La base (B) es la que controla esta circulación.
Es pues la
base la que determina si el transistor actúa en fase de paso (deja pasar la
corriente) o de bloqueo (no la deja pasar), y además a que intensidad la deja
pasar, es decir, la puede atenuar o amplificar.
Actualmente los microchips que hacen
funcionar los ordenadores, teléfonos móviles, tablets, etc. están compuestos
por millones de transistores microscópicos.
Actividades (7)
Contesta en tu cuaderno las siguientes actividades copiando los enunciados completos:
1. ¿Qué es un transistor y
cómo está fabricado?
2. ¿Qué usos puede tener un
transistor?
3. ¿Qué tipo de transistores
existe y cuál es el más utilizado?
4. Dibuja un transistor y
nombra sus patillas.
5. Describe el
funcionamiento de un transistor.
2.5. Circuitos electrónicos básicos
Para dibujar circuitos electrónicos,
se emplean símbolos para representar los componentes, lo que facilita la
realización y la interpretación de los mismos.
Los símbolos que se utilizan para los
componentes vistos en el tema son los siguientes:
En el curso anterior estudiamos el
programa CROCODILE CLIPS, que es un programa simulador de circuitos eléctricos
y electrónicos sencillo. En este apartado vamos a utilizar dicho programa para
simulas los circuitos propuestos.
CIRCUITO Nº 1: INTERRUPTOR DE LUZ AUTOMÁTICO
Este es un circuito muy utilizado para
controlar lámparas automáticamente, en las farolas de la calle, las luces de
los coches, etc.
Está compuesto por una resistencia LDR
como detector del nivel de luz y un transistor como interruptor electrónico que
a su vez controla un relé, al cual puede conectarse lámparas de cualquier
voltaje. Las resistencias aseguran los niveles de tensión adecuados para que el
circuito funcione.
Tras el siguiente esquema tenemos una
foto del circuito real, en el que se ha sustituido el transistor por un
amplificador operacional LM 741, que se más preciso.
Actividad (8)
Ejecuta el programa CROCODILE CLIPS pulsando sobre el nombre. Dibuja el circuito anterior y
comprueba su funcionamiento.
CIRCUITO Nº 2: CONTROL DE CALEFACCIÓN
Este es un circuito muy utilizado para
controlar automáticamente la calefacción o el aire acondicionado.
Está compuesto por una resistencia NTC
como detector de temperatura y un transistor como interruptor electrónico que a
su vez controla un relé, al cual puede conectarse al motor que controla un
ventilador a una resistencia. También se dispone de un potenciómetro mediante
el cual podemos elegir la temperatura de conexión de la calefacción o
ventilador. Las resistencias aseguran los niveles de tensión adecuados para que
el circuito funcione. El diodo se conecta en paralelo al relé para proteger el
circuito de los picos de tensión generados por el mismo.
Tras el siguiente esquema tenemos una
foto del circuito real, en el que se ha sustituido el transistor por un
amplificador operacional LM 741, que se más preciso.
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