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I.E.S. ZOCO (Córdoba) Departamento de Tecnología
ELECTRONICA 1. INTRODUCCION.
A lo largo de la historia de la humanidad algunos descubrimientos científicos y tecnológicos han
producido cambios profundos en nuestra forma de pensar y de vivir. Entre ellos podemos destacar
la agricultura, la imprenta, la máquina de vapor,… Durante el siglo XX tuvieron lugar una serie de
descubrimientos asociados al estudio de la estructura electrónica de los materiales que dieron
lugar a la electrónica que, poco a poco, ha ido cambiando nuestras vidas.
Se considera que la Electrónica comenzó con el uso de la válvula de vacío.
Tenían características parecidas a la de los transistores de efecto campo de
modo que la corriente que la atravesaba del emisor al colector era controlada
mediante la tensión aplicada a un tercer electrodo llamado rejilla. Necesitaban
tensiones muy altas (centenares de voltios), consumían mucha energía y
tenían un elevado peso. En 1947 un equipo de ingenieros y científicos
encabezados por los doctores John W. Mauchly y J. Prester Eckert en la
Universidad de Pennsylvania, Estados Unidos, crean: ENIAC (Electronic
Numerical Integrator and Computer), primera computadora digital electrónica.
Fue una máquina experimental. No era programable como las computadoras
actuales. Era un enorme aparato que ocupa todo el sótano en la Universidad
de Pennsylvania. Tenía 18,000 válvulas electrónicas, 1500 relés, 70.000 resistencias, 10.000
condensadores, consumiendo más de150 Kw. Pesaba más de 30 toneladas y ocupaba más de
167 m2. La programación se realizaba por
medio de interconexiones en un panel de
control. Cambio manual de los programas.
Posteriormente el control se realizó mediante
tarjetas perforadas. Capaz de efectuar 300
operaciones aritméticas por segundo (3ms
para realizar una multiplicación de 10
dígitos). Tuvo 10 años de vida útil, trabajando
más de 80.000 horas
Al finalizar la segunda Guerra Mundial se inició en los Bell Laboratories, en Estados Unidos, un
programa de investigación básica sobre teoría de sólidos. Se buscaba un conmutador de estado
sólido para ser utilizado en telefonía y poder reemplazar a los relés y a las válvulas de vacío. Uno
de los resultados de este esfuerzo fue el transistor, considerado por algunos historiadores como
“el mayor invento del siglo XX”. Efectivamente, en 1947 Bardeen, Brattain y Shockley inventaron
Electrónica 4º ESO José A. González Ariza 1
I.E.S. ZOCO (Córdoba) Departamento de Tecnología el transistor, por lo que fueron galardonados con el premio Nobel de Física. El descubrimiento
fue mantenido en silencio durante 7 meses hasta que se pudo detallar su funcionamiento de forma
adecuada. El transistor, pequeño, rápido, ligero, de bajo consumo constituyó la base de una
auténtica revolución tecnológica. De esta forma, la compañía japonesa Sony compró una licencia
para utilizar el invento de Bell y desarrolló en 1955 la primera radio de transistores del mundo, que
abarató considerablemente los costes de producción de estos aparatos, fuera del alcance de la
mayoría de las familias. Esto constituyó un verdadero hito histórico. En 1958 un ingeniero de la
compañía norteamericana Texas Instruments, creó el primer circuito completo integrado en una
pastilla de silicio, lo llamó "circuito integrado". En 1957 la URSS pone en órbita la 1ª nave espacial
utilizando válvulas. A partir de este momento comenzó la carrera espacial en la que EEUU
comenzó estos nuevos descubrimientos en sus naves. En 1960 Sony desarrolló la primera
televisión transistorizada del mundo, después la primera grabadora de video. En 1962 fue lanzado
el Telstar, el primer satélite de comunicaciones de uso comercial. 1962 la General Electric
desarrolla el primer LED (Light Emitting Diode o Diodo Emisor de Luz) que emitía en el espectro
visible. 1963 - Philips presentara el popular “Compact Cassette” una autentica revolución a la hora
de difundir la música y facilitar su transporte. 1965 - Gordon Moore, trabajando en Fairchild
Semiconductor (tres años después fundaría Intel), predijo que la integración de circuitos crecería a
un ritmo que duplicaría el número de transistores por chip cada dos años. Todos ellos fueron
pequeños avances que nos han llevado hasta donde estamos en la actualidad, una “sociedad
tecnológica”.
2. COMPONENTES ELECTRÓNICOS PASIVOS Se denomina componente electrónico a aquel
dispositivo que forma parte de un circuito
electrónico. Se suele encapsular,
generalmente en un material cerámico,
metálico o plástico, y terminar en dos o más
terminales o patillas metálicas. Se diseñan
para ser conectados entre ellos, normalmente
mediante soldadura, a un circuito impreso,
para formar el mencionado circuito. Un circuito
impreso o PCB, es un medio para sostener
mecánicamente y conectar eléctricamente
componentes electrónicos, a
través de pistas de material conductor, grabados desde hojas de cobre laminadas sobre un
sustrato no conductor. Los circuitos impresos son robustos, baratos, y habitualmente de una
fiabilidad elevada
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I.E.S. ZOCO (Córdoba) Departamento de Tecnología Existe una amplia variedad de este tipo de componentes, tanto en forma como en funcionalidad y
en características. En la siguiente lista se indican los principales componentes pasivos junto a su
función más común dentro de un circuito.
• Altavoz: Reproducción de sonido....
• Cable: Conducción de la electricidad.
• Condensador: Almacenamiento de energía, filtrado, adaptación impedancias.
• Conmutador: Reencaminar una entrada a una salida elegida entre dos o más.
• Fusible: Protección contra sobre-intensidades.
• Inductor: Adaptación de impedancias.
• Interruptor: Apertura o cierre de circuitos manualmente.
• Potenciómetro (resistencia variable): Variación la corriente eléctrica o la tensión.
• Relé: Apertura o cierre de circuitos mediante señales de control.
• Resistencia: División de intensidad o tensión, limitación de intensidad.
• Transductor: Transformación de una magnitud física en una eléctrica.
• Transformador: Elevar o disminuir tensiones, intensidades, e impedancia aparente.
• Varistor: Protección contra sobre-tensiones.
• Visualizador: Muestra de datos o imágenes.
2.1. CONDENSADOR Son componentes capaces de almacenar determinada carga eléctrica, que después puede
utilizarse convenientemente.
Están formados por dos chapas metálicas, llamadas armaduras, separadas por material
aislante, llamado dieléctrico. Símbolo eléctrico:
La capacidad de un condensador es la mayor o menor posibilidad de almacenar cargas
eléctricas. La capacidad se mide en faradios (F).
C = Q / V
C [Faradios]
Q [Culombios]
V [voltio]
Como el faradio es una unidad muy grande se suelen utilizar submúltiplos
Microfaradio µF 10-6 Faradios
Nanofaradio nF 10-9 Faradios
Picofaradio pF 10-12 Faradios
Llamamos tensión de trabajo, a la tensión aplicable entre sus extremos sin riesgos de que se dañe
el componente.
Cuando el condensador se utiliza con corriente continua, se comporta como un interruptor abierto
y cuando funciona con corriente alterna como un interruptor cerrado.
El condensador almacena cargas eléctricas y cede toda su energía al circuito cuando se
descarga.
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2.2. RELÉ El Relé es un dispositivo electromecánico, que funciona como un interruptor controlado por un
circuito eléctrico en el que, por medio de un electroimán, se acciona un juego de uno o varios
contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Cuando alimentamos al electroimán, este atrae a la
armadura que desplaza los contactos eléctricos. El
circuito de potencia y el de control permanecen aislados.
Los contactos de un relé pueden ser Normalmente
Abiertos (NA) o Normalmente Cerrados (NC).
Los contactos Normalmente Abiertos conectan el circuito
cuando el relé es activado; el circuito se desconecta
cuando el relé está inactivo. Este tipo de contactos son
ideales para aplicaciones en las que se requiere
conmutar fuentes de poder de alta intensidad para
dispositivos remotos. Los contactos Normalmente
Cerrados desconectan el circuito cuando el relé es
activado; el circuito se conecta cuando el relé está
inactivo. Estos contactos se utilizan para aplicaciones en
las que se requiere que el circuito permanezca cerrado
hasta que el relé sea activado.
2.3. RESISTENCIA Las resistencias son componentes electrónicos que tienen la propiedad de oponerse al paso de la
corriente eléctrica. La unidad en la que se mide esta característica es el Ohmio y se representa
con la letra griega Ω (omega).
Los símbolos eléctricos que las representan son:
RVI =
Cuando la resistencia aumenta, los electrones tienen mas
dificultad para circular y la intensidad de corriente disminuye.
La relación entre la intensidad de corriente (I), La diferencia de
potencial (V) y la resistencia (R) se conoce como Ley de Ohm
A
Para caracterizar una resistencia hacen falta tres valores: resistencia eléctrica, precisión o
tolerancia y disipación o potencia máxima. Estos valores se indican normalmente en el
encapsulado dependiendo del tipo de éste; para el tipo de encapsulado axial, dichos valores van
rotulados con un código de franjas de colores.
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I.E.S. ZOCO (Córdoba) Departamento de Tecnología Consiste en unas bandas que se imprimen en el componente y que sirven para saber el valor de
éste. Para saber el valor tenemos que seguir el método siguiente: el primer color indica las
decenas, el segundo las unidades, y con estos dos colores tenemos un número que tendremos
que multiplicar por el valor equivalente del tercer color y el resultado es el valor de la resistencia.
El cuarto color es el valor de la tolerancia.
Color de la banda Valor de la 1°cifra
Valor de la 2°cifra Multiplicador Tolerancia
Negro - 0 1 -
Marrón 1 1 10 ±1%
Rojo 2 2 100 ±2%
Naranja 3 3 1 000 -
Amarillo 4 4 10 000 4%
Verde 5 5 100 000 ±0,5%
Azul 6 6 1 000 000 ±0,25%
Violeta 7 7 - ±0,1%
Gris 8 8 - -
Blanco 9 9 - -
Dorado - - 0,1 ±5%
Plateado - - 0,01 ±10% En esta resistencia tenemos la secuencia de colores Rojo, Amarillo, Rojo, Dorado que traducimos por: • Rojo : un 2 • Amarillo : un 4 • Rojo : dos ceros • Dorado : +-5% Uniéndolo todo nos queda : 2400 Ohmios o escrito de otra forma 2´4K Ohmios
Las características más importantes de las resistencias son:
• Valor nominal: Es el valor en ohmios que posee; está impreso en la propia resistencia en
cifras o por medio del código de colores.
• Tolerancia: Es el error máximo con el que se fabrica la resistencia. Para comprenderlo
mejor vamos a ver un ejemplo. Una resistencia de 10 Ω y el 5 %, tiene un valor garantizado entre
10-5% y 10+5%, teniendo en cuenta que el 5 % de 10 es 0.5 Ω, quiere decir que estará entre 9.5 y
10.5 Ω.
La tolerancia se ve afectada principalmente por dos factores:
La temperatura, ya que generalmente la resistividad de los materiales varía con la
temperatura, como se muestra en la ecuación siguiente: RT= RO·(1 + α·ΔT) RT : es la resistencia del material a la temperatura considerada (T) en º C. RO: es la resistencia
inicial del material a 0ºC. α: es el coeficiente de temperatura del material e indica como variará el valor de la
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I.E.S. ZOCO (Córdoba) Departamento de Tecnología resistencia del material con la temperatura. ΔT: es la variación de temperatura
El envejecimiento del componente, debido a los cambios físicos y químicos que produce el
transcurso del tiempo en los elementos que constituyen la resistencia. Este proceso se puede ver
acelerado si el componente trabaja en los límites de disipación de potencia o se ve sometido a
ciclos térmicos extremos.
• Potencia máxima: Es la mayor potencia que será capaz de disipar sin quemarse.
TIPOS DE RESISTENCIAS: A) Resistencias fijas: son aquellas en las que el valor en ohmios que posee es fijo y se define al
fabricarlas. No hay resistencias de cualquier valor, sino que se fabrican una serie de valores
definidos.
B) Resistencias variables o potenciómetros: Son resistencias sobre las que se desliza un
contacto móvil, variando su el valor al desplazar dicho contacto. Las hay de grafito y bobinadas, y
a su vez se dividen en dos grupos según su utilización que son las denominadas resistencias
ajustables, que se utilizan para ajustar un valor y no se modifican hasta otro ajuste, y los
potenciómetros donde el uso es corriente. Su símbolo es:
RESISTENCIA
VARIABLE POTENCIÓMETRO APARIENCIA INTERIOR
C) Resistencias especiales: Son aquellas en las que el valor óhmico varía en función de
una magnitud física.
Variables con la temperatura: NTC (Negative Temperature Coefficient); disminuye el valor óhmico al aumentar la
temperatura. Tienen el mismo uso que la anterior.
PTC (Positive Temperature Coefficient)o TERMISTOR ; Aumenta el valor óhmico al aumentar la temperatura. Se suelen emplear como sensores de temperatura (aunque no son elementos lineales se pueden linealizar mediante la adición de una resistencia en serie) o como elementos de protección contra incrementos temperatura de otros componentes.
Variables con la LUZ LDR (Light Dependent Resistors); disminuye el valor óhmico al aumentar la luz que
incide sobre ella. Se emplean como sensores de luz, barreras fotoeléctricas.
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I.E.S. ZOCO (Córdoba) Departamento de Tecnología 3. COMPONENTES ELECTRÓNICOS SEMICONDUCTORES Son todos aquellos componentes “no pasivos” que forman parte de los circuitos electrónicos,
denominados componentes de estado sólido. Se obtienen a partir de materiales semiconductores,
especialmente del silicio aunque también del germanio.
En este apartado vamos a centrarnos en el funcionamiento del DIODO y el TRANSISTOR.
A partir de los materiales semiconductores ha sido posible fabricar los circuitos integrados (CI).
Un circuito integrado (CI), es una pastilla pequeña de silicio, de algunos milímetros cuadrados
de área, sobre la que se fabrican circuitos electrónicos complejos con diversa funcionalidad
protegidos por un encapsulado de plástico o cerámica. El encapsulado posee conductores
metálicos apropiados para hacer conexión entre la pastilla y un circuito impreso. Atendiendo al
nivel de integración del CI (número de componentes) podemos encontrarnos con algunos con
mas de un millón de transistores. Cada CI tiene su utilidad y funciones. Como ejemplos podemos
encontrarnos los Amplificadores Operacionales (AO), las Puertas Lógicas, los Biestables,…
3.1. CONDUCCIÓN ELÉCTRICA Para que la conducción eléctrica sea posible es necesario que haya electrones que no estén
ligados a un enlace determinado (banda de valencia), sino que sean capaces de desplazarse por
el cristal (banda de conducción). La separación entre la banda de valencia y la de conducción se
llama banda prohibida, porque en ella no puede haber portadores de corriente. Así podemos
considerar tres situaciones:
• Los conductores, en los que ambas bandas de energía se superponen. De modo que
disponen de grandes cantidades de electrones libres. Por ejemplo el cobre dispone de un
electrón libre en su última capa, si pensamos en la cantidad de átomos de cobre que habrá
en un conductor, podemos hacernos una idea de su alta conductividad eléctrica.
• Los aislantes (o dieléctricos), en los que la diferencia existente entre las bandas de
energía, del orden de 6 eV impide, en condiciones normales el salto de los electrones de
una a otra.
• Los semiconductores, en los que el salto de energía es pequeño, del orden de 1 eV, por
lo que suministrando energía pueden conducir la electricidad. Por ejemplo el silicio no
conduce a temperatura ambiente, pero si lo hace si aumentamos su temperatura. Pero
además, su conductividad puede regularse, puesto que bastará disminuir la energía
aportada para que sea menor el número de electrones que salte a la banda de conducción;
cosa que no puede hacerse con los metales, cuya conductividad es casi constante, con la
temperatura.
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3.2. SEMICONDUCTORES
Son elementos, como el germanio y el silicio, que a bajas temperaturas son aislantes. Pero a
medida que se eleva la temperatura o bien por la adicción de determinadas impurezas resulta
posible su conducción. Su importancia en electrónica es fundamental para la fabricación de
transistores, circuitos integrados, etc...
Los semiconductores tienen 4 electrones en la órbita exterior ó
de valencia (valencia 4), los conductores tienen 1 electrón de
valencia (como el cobre) y los aislantes 8 electrones. En el dibujo
vemos la estructura cristalina que forma el silicio al formar cuatro
enlaces covalentes con los átomos adyacentes, de tal forma que
se crea un equilibrio de fuerzas que mantiene la estructura
estable gracias a la gran solidez de dichos enlaces. El aumento de la temperatura hace que los átomos en un cristal
de silicio vibren dentro de él, a mayor temperatura mayor será la
vibración. Con lo que un electrón se puede liberar de su órbita, lo
que deja un hueco, que a su vez atraerá otro electrón, etc...
Esta estructura será intrínseca porque sólo está formada por
átomos de silicio, no estará “contaminada” o dopada con otro
tipo de átomos.
Si se somete el cristal a una diferencia de tensión, se
producen huecos que serán ocupados por electrones. Se
establece un flujo estable de electrones libres y huecos en
sentidos opuestos, dentro del semiconductor.
Semiconductores: Conducen los electrones y los huecos.
Conductores: Conducen los electrones libres
Para aumentar la conductividad de un semiconductor (que sea más conductor), se le suele dopar
o añadir átomos de impurezas. De este modo podemos lograr que, a temperatura ambiente
tengamos mas electrones (tipo N) o mas huecos (tipo P).
h+
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I.E.S. ZOCO (Córdoba) Departamento de Tecnología SEMICONDUCTOR TIPO N Los átomos de valencia 5 como el Arsénico, Antimonio y Fósforo tienen un electrón más que se
hace electrón libre. Esto es, como solo se pueden tener 8 electrones en la órbita de valencia, el
átomo pentavalente suelta un electrón que será libre.
Siguen dándose las reacciones anteriores. Si metemos 1000
átomos de impurezas en una red cristalina de silicio,
tendremos 1000 electrones más los que se hagan libres por
generación térmica (muy pocos comparados con cualquier
conductor).
A estas impurezas se les llama "Impurezas Donadoras". El
número de electrones libres se llama n (electrones libres/m3).
Es el que está impurificado con impurezas "Donadoras".
Como los electrones superan a los huecos en un semiconductor tipo n, reciben el nombre de
"portadores mayoritarios", mientras que a los huecos se les denomina "portadores minoritarios". SEMICONDUCTOR TIPO P
Los átomos de valencia 3 como el Aluminio, Boro y Galio tienen un electrón menos, de modo que
tenemos un hueco de más.
A estas impurezas se les llama "Impurezas Aceptoras". Hay
tantos huecos como átomos de valencia 3 y sigue habiendo
huecos de generación térmica (muy pocos). El número de
huecos se llama p (huecos/m3). Es el que está impurificado
con impurezas "Aceptoras". Como el número de huecos
supera el número de electrones libres, los huecos son los
portadores mayoritarios y los electrones libres son los
minoritarios.
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3.3. DIODO (UNION P-N)
Un diodo es un dispositivo semiconductor que permite el paso de la corriente eléctrica en una única dirección, de ánodo a cátodo y lo impide en sentido inverso, de cátodo a ánodo. En el primer caso su comportamiento es similar a un interruptor cerrado y en el segundo como un interruptor abierto. Para que el diodo deje pasar la corriente eléctrica debe debemos aplicar una fuente de tensión cuyo valor supere una tensión umbral y conectar el ánodo al borne positivo de la misma.
Los semiconductores tipo p y tipo n separados no tienen mucha utilidad, pero si un cristal se dopa de tal forma que una mitad sea tipo n y la otra mitad de tipo p, esa unión pn tiene unas propiedades muy útiles para fabricar, por ejemplo, DIODOS Y TRANSISTORES.
CÁTODO ÁNODO
Sentido de paso
TIPOS DE DIODOS
FOTODIODO
Es una unión PN sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. A diferencia de las resistencias LDR , el fotodiodo responde a los cambios de oscuridad a iluminación y viceversa con mucha más velocidad, y puede utilizarse en circuitos con tiempo de respuesta más pequeño. Por esta razón se utilizan en los lectores de CD y en fibra óptica.
LED
Es un diodo que emite luz cuando se polariza de forma directa su unión PN y circula por él una corriente eléctrica. El color (longitud de onda), depende del material semiconductor empleado en la construcción del diodo y puede variar desde el ultravioleta, pasando por el visible, hasta el infrarrojo (ej. mandos a distancia). Los LEDs comerciales típicos están diseñados para potencias del orden de los 30 a 60 mV. En el año 2000 se introdujeron en el mercado diodos capaces de trabajar con potencias de 1 W para uso continuo. Hoy en día, se están desarrollando y empezando a comercializar LEDs con prestaciones muy superiores a las de unos años atrás y con un futuro prometedor en diversos campos, incluso en aplicaciones generales de iluminación. Los diodos LED infrarrojos son utilizados en mandos a distancia para televisiones, control remoto, indicadores de estado, pantallas de cristal líquido, móviles, ... El uso de diodos LED en el ámbito de la iluminación (incluyendo la señalización de tráfico) es muy interesante, como se ha comentado, ya que presenta ventajas indudables frente a lámparas incandescentes y fluorescentes: fiabilidad, mayor eficiencia energética, mayor resistencia a las vibraciones, mejor visión ante diversas circunstancias de iluminación, menor disipación de energía, menor riesgo para el medio ambiente, capacidad para operar de forma intermitente de modo continuo, respuesta rápida, etc. En la actualidad se dispone de tecnología que consume un 92% menos que las bombillas incandescentes de uso doméstico común y un 30% menos que la mayoría de los sistemas de iluminación fluorescentes; estos LEDs pueden durar hasta 20 años.
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3.4. TRANSISTOR (UNION P-N-P o N-P-N)
En 1947 Bardeen, Brattain y Shockley inventaron el transistor, por lo que fueron galardonados con el premio Nobel de Física. El descubrimiento del transistor pequeño, rápido, ligero, de bajo coste y reducido consumo representó un salto fundamental para el desarrollo tecnológico de nuestro tiempo. Las consecuencias directas del desarrollo del transistor fueron:
• Los aparatos electrónicos se pudieron hacer muchísimo mas pequeños (el TR ocupa mucho menos espacio que las antiguas válvulas).
• Se redujo el consumo de los aparatos electrónicos (las válvulas necesitaban tener sus filamentos calientes (al rojo).
• Con el estudio de los semiconductores se multiplicaron las diferentes aplicaciones de los componentes electrónicos.
Es un componente electrónico formado por la unión de tres
cristales semiconductores que puede ser NPN o PNP. El transistor
tiene tres terminales BASE (b), EMISOR (e), COLECTOR (c) La
diferencia que hay entre un transistor NPN y otro PNP radica en la
polaridad de sus electrodos.
SIMBOLOGÍA
Regla nemotécnica: NPN (No PINCHA) y PNP (PINCHA)
APLICACIONES DEL TRANSISTOR
INTERRUPTOR (corte y saturación) AMPLIFICADOR (activa)
-Interruptor Cerrado: cuando aplicamos una corriente adecuada en la base ( IB ) el transistor se comporta como un interruptor cerrado.
-Interruptor Abierto: cuando NO aplicamos corriente en la base ( IB = 0) se comporta como un interruptor abierto.
-Por medio de una pequeña corriente aplicada a la base ( IB ) se puede controlar la intensidad de corriente que sale por el emisor( IE ), que es mucho mayor. (En emisor común ( IE ~= β IB siendo β la ganancia del transistor, en torno a 100)
-Esto significa que pequeñas corrientes se pueden transformar en otras más fuertes. Cuando aplicamos una señal a la entrada obtendremos a la salida otra de la misma forma pero de mayor amplitud Amplificación
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E L E C T R Ó N I C A A N A L Ó G I C A P9. MONTAJE Nº 1: SISTEMA DE ALARMA.
Un circuito similar se utiliza cuando abrimos la puerta del coche y se enciende la luz interior o, por
ejemplo, cuando abrimos la puerta del coche con la alarma puesta y esta se activa.
FUNCIONAMIENTO: Cuando se corta el cable se dispara la alarma y se enciende el Led. También podemos conectar un zumbador como señal de alarma. Mientras tenemos conectado el cable entre los puntos A y B, la intensidad de base IB=0 y el transistor se comporta como un interruptor abierto. Cuando lo cortamos, entra intensidad por la base y el transistor se comporta como un interruptor cerrado y el led se enciende.
FUNCIONAMIENTO: Cuando se corta el cable o, por ejemplo, se
abre la puerta del coche o una ventana con un
sistema de alarma, el transistor se comporta
como un interruptor cerrado, deja pasar la
intensidad que activa al relé y este hace que el
zumbador o alarma suene.
P9. MONTAJE Nº 2: INTERRUPTOR DE HUMEDAD.
Podemos utilizar este montaje para vigilar que una la tierra de una maceta esté suficientemente
húmeda. Si el led no se ilumina, habrá poca humedad y habrá que regarla.
FUNCIONAMIENTO: Si dos los cables están separados no puede
llegar intensidad hasta la base del transistor.
Pero, cuando colocamos los cables próximos
en un medio húmedo conductor, puede pasar
una pequeña intensidad. El transistor amplifica
(aumenta) esta intensidad que es muy pequeña
y permite que el led se encienda.
Prácticas de electrónica Analógica José A. González Ariza 1
I.E.S. ZOCO (Córdoba) Departamento de Tecnología P9. MONTAJE Nº 3: INTERRUPTOR TACTIL.
Hay interruptores táctiles en todo tipo de aparatos electrónicos: televisiones, mandos a distancia,
pantallas táctiles de información,…nos permiten ahorrar un interruptor mecánico (que es mas caro
y se avería antes) y mejoran la estética del aparato.
En este montaje es suficiente tocar los
contactos A y B con un dedo. La
resistencia de un dedo seco es tan
elevada que sólo deja pasar una corriente
muy débil, por lo que será necesario
amplificarla mucho. Para eso utilizamos
un montaje Darlington. Con este montaje
la corriente del emisor del primer
transistor sirve de corriente de base para
el segundo transistor.
El montaje Darlington consiste en conectar dos transistores en “serie” de modo que multiplicamos
sus ganancias. Si con nuestro transistor tiene de ganancia β=100 multiplica la pequeña
intensidad que llega a la base por 100, o sea IE = β IB. Con el montaje Darlington, la ganancia
será muchísimo mayor porque: βT = β1 β2 = 100 100 = 10.000
P9. MONTAJE Nº 4: DETECTOR DE OSCURIDAD CON LDR. Cuando la luz es insuficiente, el circuito enciende un led. Podría utilizarse para iluminar de forma automática
estancias públicas, pasillos,…evitando que estos permanezcan encendidos de forma innecesaria.
FUNCIONAMIENTO: Cuando la LDR NO recibe
luz, aumenta la resistencia (tendrá un valor elevado), la tensión en el punto B es mayor de 0,7
v, el transistor conduce (se comporta como un
interruptor cerrado) y el led se enciende.
33 K
Prácticas de electrónica Analógica José A. González Ariza 2
I.E.S. ZOCO (Córdoba) Departamento de Tecnología P9. MONTAJE Nº 5: DETECTOR DE LUZ.
Cuando detecta luz, el circuito enciende un led. Podría utilizarse como señal de alarma en lugares
donde es necesaria la oscuridad o como indicador de que una puerta o ventana se ha abierta
injustificadamente.
FUNCIONAMIENTO: Cuando la LDR recibe luz,
disminuye su resistencia (tendrá un valor pequeño),
por lo que la tensión entre la base y el emisor del
transistor será superior a 0´7 v, entrará intensidad
por la base y conducirá (se comporta como un
interruptor cerrado), encendiéndose el LED.
Cuando la luz disminuye, la resistencia de la LDR aumenta (su valor es elevado); en estas condiciones su resistencia será mucho mayor. En estas circunstancias, la tensión entre la base y el emisor del transistor será menor a 0´7 v, NO entrará intensidad por la base, NO conducirá (interruptor abierto) y el LED estará apagado.
P9. MONTAJE Nº 6: TEMPORIZADOR A LA DESCONEXIÓN.
Cuando pulsamos P1 el diodo led se ilumina, pero cuando lo soltamos el led tarda un tiempo en
apagarse. Cuanto mayor sea la capacidad del condensador mayor será este tiempo.
Este tipo de circuitos pueden aplicarse por ejemplo, en la luz interior del coche que se apaga poco
a poco cuando cerramos la puerta.
FUNCIONAMIENTO: Al principio, el led está apagado, ya que por la base del transistor no circula corriente y este se comporta como un interruptor abierto. Cuando pulsamos P1, el condensador comienza a cargarse. Rápidamente, alcanzamos una tensión de 0´7 v en la base del transistor, entra intensidad por la base del transistor y conduce, por lo que el diodo Led se enciende. Cuando soltamos el pulsador, la carga almacenada en el condensador permite, por un tiempo, que el transistor continúe conduciendo, mientras que la tensión en la base del transistor sea suficiente. Cuanto mayor sea la capacidad del condensador, más carga podrá almacenar y más tiempo tardará en descargarse.
Prácticas de electrónica Analógica José A. González Ariza 3
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Prácticas de electrónica Analógica José A. González Ariza 4
P9. MONTAJE Nº 7: CIRCUITO INTERMITENTE (OSCILADOR). Cuando cerramos el interruptor, los dos led comienzan a encenderse y apagarse alternativamente.
Este circuito puede ser utilizado como intermitente con lámparas o como generador de impulsos.
Podemos variar la velocidad con que se apagan y encienden los led, cambiando la capacidad de los
condensadores o sus resistencias.
FUNCIONAMIENTO: Supongamos que al principio T1 conduce, D1 está encendido y T2 no conduce. En este caso, el condensador C2 se estará cargando a través de la resistencia R4. Cuando finalice su carga dejará de pasar intensidad a través de él (*interruptor abierto) y el transistor T1 dejará de conducir porque no le llega suficiente corriente a la base. Cuando deja de conducir T1 comienza a cargarse el condensador C1, el transistor T2 comienza a conducir y el diodo D2 se enciende.
El tiempo que tarda en cargarse un condensador depende tanto del valor de su capacidad como del valor de la resistencia de carga. Si, por ejemplo, aumentamos el valor de C2 o R4, el led D2 permanecerá más tiempo encendido que el D1. Recuerda lo que aprendiste en la práctica 6 sobre el tiempo de carga y descarga del condensador.
ALUMNO: ………………………………………………………… PRÁCTICA Nº:……………………………..
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