Taller 1

Universidad Nacional de ColombiaDepartamento de Ing. Elctrica

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LABORATORIO DE ELECTRONICA 1PRACTICA DE TALLER No 1

COMPONENTES, HERRAMIENTAS Y UTILES BASICOS DE UN TALLER DEELECTRONICA

1 Objetivo

La experiencia alcanzada en anteriores cursos de laboratorio, ha indicado la necesidad desuministrar a los estudiantes que desarrollan sus cursos de electrnica, algunosconocimientos bsicos de taller que faciliten el desarrollo correcto de las prcticas queconforman este curso. Suponer que los estudiantes conocen la utilizacin correcta de lasherramientas (as sean stas las mas elementales); que saben utilizar correctamente lostableros de alambrado sin soldaduras (protoboards); o que saben soldar o desoldarcorrectamente los prototipos que desarrollan, solo conduce a fracasos y a gastos de dineroinnecesarios.

El objetivo de esta primera prctica de taller, es el de dar a los estudiantes una rpidaintroduccin en cuanto a los componentes electrnicos fundamentales, su simbologa ysus cdigos estndar ; as como presentar algunos aspectos relativos a la escogencia y lautilizacin correcta de algunas herramientas bsicas en el taller de electrnica yfinalmente dar algunas indicaciones para la utilizacin y alambrado correcto de tarjetasde prueba sin soldadura conocidas ampliamente como "protoboards". Aunque seintroducen los circuitos impresos precobreados, los aspectos relacionados con larealizacin de conexiones soldadas sobre los mismos, o sobre terminales de orejas, snobjeto de la siguiente prctica de taller, dedicada especialmente a se fn.

2 Componentes Electrnicos

Los componentes utilizados en la prctica de la electrnica se pueden dividir en pasivos yen activos. Llamamos elementos pasivos aquellos que no permiten amplificar ni generarseales, entre los cuales se cuentan fundamentalmente las resistencias, los condensadores,los inductores y los diversos tipos de transformadores.

Por otra parte los elementos activos son aquellos que permiten amplificar, detectar ogeneral seales, y comprenden de una manera amplia todos los semiconductores ytodava en algunas aplicaciones, a los tubos o vlvulas electrnicas.

Los semiconductores comprenden esencialmente los diodos, los transistores (tantobipolares como de efecto de campo), y los tiristores (SCR, TRIAC, UJT, etc). Cuando lossemiconductores se fabrican y utilizan constituyendo sistemas completos en un mismoencapsulado, tenemos los circuitos integrados, los cules se pueden clasificar en linealesy en digitales. En el curso de electrnica 1 y ste laboratorio, los estudiantes sefamiliarizarn tanto en la teora como en la prctica, con diodos, transistores (tantobipolares como de efecto de campo), y con algunos circuitos integrados lineales talescomo amplificadores operacionales y reguladores de voltaje. En cursos posteriorestratarn los circuitos integrados digitales y los tiristores.

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Prcticas de Laboratorio de Electrnica 1 Ing. Demetrio Martnez M.1


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Dado que los elementos pasivos, en especial las resistencias, condensadores ytransformadores, sn indispensables para poder utilizar los elementos semiconductores,es conveniente empezar por los dos primeros, es decir las resistencias y loscondensadores. Mas adelante en este curso, cuando se desarrollen las prcticascorrespondientes a rectificacin y filtraje, se tendr la oportunidad de tratar ampliamentecon transformadores de alimentacin y con componentes activos.

3 Resistencias

Las resistencias constituyen quizs el mas importante elemento pasivo utilizado en unmontaje electrnico. Sn indispensables para la polarizacin correcta de los transistores,y para limitar a valores seguros la corriente que puede circular por un circuito.

El tipo mas comn de resistencia utilizado en electrnica es la llamada resistencia decomposicin de carbn, cuya estructura puede verse en la siguiente figura :

Las resistencias de carbn se clasifican esencialmente por su valor en ohmnios ( ) ,kiloohmnios (K) , o megaohmnios (M), y por la potencia que sn capaces de disiparsin que se deterioren. En cuanto a sta ltima, se especifican como de 1/8 de watt, de de watt, de watt, de 1 watt y de 2 watt.

En cuanto a los valores comerciales disponibles, se encuentran en una gama sumamenteamplia, que abarca desde las dcimas de hasta alcanzar varios M ; normalizados porestndares internacionales tales como el E12 y el E24. (Ver anexo B)

Para leer el valor de una resistencia se dispone de un cdigo de colores que utiliza trescolores para el valor de la misma, y un cuarto color para su tolerancia o precisin delvalor indicado. Los primeros tres colores vienen uniformemente espaciados y el cuarto, ode tolerancia, est un poco mas separado. La siguiente grfica indica la manera de leeruna resistencia dentro de este cdigo :

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El cdigo de colores utilizado es el siguiente :

CODIGO DE COLORES

Color Cifra Signif.(1a y 2a)

FactorMultip.

(3a)

Tolerancia(4a)

Sin color 20%Plata 102 10%Oro 101 5%Negro 0 10 0

Marrn 1 10 1 1%Rojo 2 10 2 2%Naranja 3 10 3Amarillo 4 10 4

Verde 5 10 5 0.5%Azul 6 10 6

Violeta 7 10 7

Gris 8 10 8

Blanco 9 10 9

As una resistencia que tenga color amarillo para la primera cifra, violeta para la segunda,rojo para la tercera y oro para la cuarta, corresponde a una resistencia de 47 X102 o sea4700 (o mas sencillamente 4K7) con una tolerancia del 5% ; mientras que si loscolores fueran en su orden rojo, rojo, oro, oro, el valor sera 22 X101 , o sea 2.2 ,tambin con una tolerancia del 5%. Obsrvese que aun cuando un cdigo de coloramarillo, amarillo, rojo, oro, correspondera a una resistencia de 4400 5%, este valor noexiste en el seriado E24 de resistencias al 5%, all solo existen 4300 o 4700. Es decirhay que acogerse cuando se disea, a los valores conseguibles dentro de los estndares, o

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de ser indispensable buscar la resistencia dentro de estndares de precisin, por supuestocon un mayor costo.

En el Anexo B de las presentes guas de laboratorio se pueden encontrar los valoresnormalizados correspondientes a los seriados E12 (10% de tolerancia) y E24 (5% detolerancia) que sn los mas comunes. Se incluye tambin el E96 (1% de tolerancia) quecorresponde a resistencias de precisin, hoy en da conseguibles en nuestro medio.

4 Condensadores

Despus de las resistencias, los condensadores constituyen el componente pasivo masimportante en los circuitos electrnicos y su rango de valores se extiende desde unospicofaradios hasta 1 Faradio. Los condensadores pueden ser fijos y variables, y entre losfijos existen muy diferentes clases dependiendo de la tecnologa de fabricacin y de suutilizacin, como los de papel, mica, poliester, policarbonato, cermicos y sobre todo, loselectrolticos, que entre los fijos, sn los que pueden alcanzar los valores mas altos decapacidad, por lo cual se los utiliza en el filtraje de fuentes de alimentacin en toda clasede equipos.

Los condensadores de pequeo valor tales como los de cermica y mylar, usualmente enpF y en uF obedecen al cdigo que se indica en la siguiente figura :

Entre los condensadores electrolticos se distinguen dos tipos: Los de pelcula dealuminio, y los de tantalio. Estos ltimos son de mejor precisin que los primeros, pero almismo tiempo mas costosos y alcanzan menores capacidades, por lo cual se los reservapara aplicaciones donde se requieren valores elevados de capacidad con buena precisin.

Los condensadores electrolticos de pelcula de aluminio pueden ser polarizados o nopolarizados. Los primeros, que sn los que vamos a utilizar con mas frecuencia, seconocen porque uno de sus terminales est marcado en el cuerpo del condensador con unsigno () o con un signo (+), y es indispensable que cuando se utilicen, el terminalmarcado (+) se encuentre a un mayor potencial que el marcado (), pues de lo contrario

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el condensador se cortocircuita y estalla. La siguiente figura detalla la construccin deesta clase de condensadores:

Es importante decir que los condensadores electrolticos de aluminio tienen una altadispersin de su valor nominal, pudiendo este oscilar entre 0.8 y 2 veces. Es decir uncondensador marcado 1000F, puede en realidad tener una capacidad comprendida entre800 y 2000F.

De otra parte es importante sealar que los condensadores (y no solo los electrolticos)tienen marcado el valor nominal de su tensin de operacin, el cual no debe sobrepasarseya que se perforara el dielctrico destruyndose el condensador. En consecuencia laescogencia de un condensador electroltico envuelve dos cosas : su capacidad y su tensinde trabajo, y por supuesto tener en cuenta su polaridad.Finalmente hay que decir, que de manera similar a lo que pasa con las resistencias, losvalores comercialmente conseguibles de capacidad en los condensadores, estn limitadosa unos rangos normalizados. En el caso de los electrolticos polarizados, que en nuestromercado son casi siempre de fabricacin japonesa, se pueden indicar las siguientescapacidades y tensiones de operacin, sin pretender ser exhaustivos:

Rangos de capacidad en F Tensiones de operacin enVolts

1, 2.2, 4.7, 10, 22, 47, 100,220, 470, 1000, 2200, 4700

6.3, 16, 25, 35, 50, 63,100, 220, 350

5 Herramientas y aditamentos bsicos

Cuando hablamos de herramientas bsicas, nos referimos a aquellas indispensables parapoder trabajar (tanto en el laboratorio como en la casa) en los montajes correspondientesa estas guas. Son herramientas sencillas y no demasiado costosas, aunque se recomiendano comprarlas de baja calidad ya que se deterioran fcilmente. En el comercio local se

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consiguen fcilmente y en una gran diversidad de calidades y precios. Las principalessn :

Una pinza de cuello largo de tamao pequeoUn alicate pequeo de corte diagonal, o cortafroUn pelacables manualDos juego de destornilladores pequeos : unos de pala y otros de estrellaUn cautn tipo lpiz de 25 a 40 Watt Un portacuchilla de hojas cambiables y durasUn protoboard de tamao mediano

Otros materiales y aditamentos bsicos estn constituidos por :

Un rollito de soldadura de estao 60/40 con ncleo de resinaUna mecha de desoldar1 Tarrito de pasta de soldar metro de alambre telefnico No 22 de 15 o ms pares5 metros de cable No 18 de tres colores (rojo, negro, amarillo)2 metros de cable dplex polarizado No 18 1 hoja de lija de agua, de grano 360 o 400 que se cortar en tiras pequeas

El cautn, as como la soldadura y la pasta, no se requieren para sta prctica. Lasherramientas bsicas se muestran en la siguiente figura :

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6 Tableros de alambrados sin soldadura (Protoboards)

En el montaje de circuitos electrnicos se utilizan normalmente las tarjetas de circuitoimpreso como un medio de proporcionar interconexiones entre los diversos componenteselectrnicos y al mismo tiempo dar soporte mecnico a los mismos. Sin embargo cuandoun circuito se encuentra en su fase de diseo y de pruebas (que es la fase previa a laconstruccin de un prototipo), el montaje sobre circuito impreso no resulta prctico, yaque frecuentemente las correcciones del diseo llevan a cambios de componentes quehabra que desoldar continuamente, lo cual resulta demorado y poco prctico.

Es por eso que se han desarrollado diversos dispositivos que permiten montar circuitoselectrnicos de una manera provisional, sin necesidad de utilizar soldadura, los cules seconocen como tableros de alambrado a presin, y en el comercio local como"protoboards" en razn a que sa fu la marca comercial de los primeros introducidos porun fabricante norteamericano en nuestro pas. Siguiendo la costumbre seguiremosdenominndolos protoboards, aunque hoy en da se consiguen de diversos fabricantes yen varios modelos, a precios relativamente econmicos.

En general el protoboard es un tablero de un material plstico que consta deperforaciones en forma de columnas verticales interconectados entre s en el interior delplstico, mediante tiras metlicas conductoras resortadas. Las perforaciones verticalesestn separadas entre s y con las de la columna contigua, a 0.1 pulgadas, que es ladistancia normalizada que existe entre los terminales de un circuito integrado de doblelnea.

Adems de las conexiones verticales ya mencionadas, existen en la parte externa de latarjeta, dos o mas filas horizontales, con perforaciones interconectadas internamente, lascules se utilizan como canales de alimentacin para el circuito. La siguiente figuramuestra un protoboard sencillo con dos canales de alimentacin y varias lneas verticalesde interconexin, en el cual se muestra la estructura interna de lminas conductoras :

7 Utilizacin del protoboard

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Los componentes electrnicos discretos, tales como resistencias, condensadores ytransistores, permiten que sus terminales se puedan cortar al tamao necesario con unalicate de corte diagonal pequeo (cortafros), y luego doblarse en ngulo recto demanera que los componentes se inserten fcilmente entre las conexiones verticales. Loscircuitos integrados se montan directamente, de tal manera que las dos lneas determinales queden separadas por el espaciamiento que tiene el protoboard entre los dosjuegos de conexiones verticales.Cada terminal de un componente que se inserte en una lnea vertical, deja cuatroconectores disponibles para conectarlo con otros componentes que se encuentren en otraparte de la tarjeta o con los canales de alimentacin. Esto se logra utilizando puentesconstruidos con alambre No 22 que se puede obtener de un pedazo de conductor paratelfonos de unos 15 o mas "pares". Este tipo de alambre es ideal, pues aparte deadaptarse bin al protoboard, viene aislado con material plstico de diversos colores. Elpuente se prepara para que cubra en su interconexin un determinado nmero de"huecos" de distancia, pelando con el pelacables sus puntas dos o tres milmetros ydoblndolas en ngulo recto.

Es conveniente desde el principio de la utilizacin de los protoboards, desarrollar hbitoscorrectos de alambrado que eviten las interconexiones mediante alambres que van por elaire y que pasan por encima de los componentes, con lo cual finalmente se llega amontajes al estilo de "nidos de pjaro", en los cuales es imposible entender la lgica de laconexin en relacin con un diagrama, por no hablar de la inposibilidad de cambiar uncomponente sin tener que desmontar todo el circuito. La siguiente figura ilustra lo dicho :

Es una buena idea empezar por preparar un bun nmero de "puentes" con alambretelefnico de diversos colores, que cubran distancias de uno, dos, tres, cuatro, cinco, seis,siete, ocho, nueve y diez huecos (al menos unos cinco de cada uno), as como puentespara interconenctar barras verticales de la parte superior a la inferior de la tarjeta, ypuentes de colores rojo y negro, que permitan la interconeccin de los canales dealimentacin con conectores verticales cercanos. Esto ayudar enormemente en la tarea

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de alambrar circuitos en el protoboard, aunque como es lgico, siempre ser necesariopreparar conectores o puentes sobre medida, los cuales se construirn evitando pasarsobre componentes y evitando los alambrados tipo "nido de pjaro". Aqu lasherramientas fundamentales sn la pinza de cuello largo, el pelacables y el cortafro.

8 Tarjetas precobreadas.

Una tcnica intermedia entre la utilizacin del protoboard y la confeccin de un circuitoimpreso sobre medida, sumamente til en la preparacin de prototipos o de pequeasseries de produccin para montajes que ya han pasado la etapa de diseo, es la utilizacinde tarjetas precobreadas en las cuales ya existen disposiciones predeterminadas deconexiones, de canales de alimentacin, e incluso de conectores de salida como se ilustraen la siguiente figura.

Aqu se sigue un procedimiento similar al utilizado en el protoboard para el alambrado,con la diferencia de que es necesario la utilizacin de soldadura para la conexin elctricade los componentes. Por supuesto, se requiere como en el protoboard, la preparacin de"puentes" para suplir las conexiones que no suministra la tarjeta, y es necesario evitartambin los errores de alambrado ya mencionados. En nuestra prxima prctica de taller,que versar sobre el tema de la soldadura y desoldadura, se aplicar esta tcnica.

9 Procedimiento

1. Se pedir a los estudiantes leer el valor y tolerancia de algunas resistencias que se lesentregarn en el laboratorio o que estn montadas en tarjetas, as como identificaralgunos condensadores electrolticos y de otros tipos.

2. Los estudiantes debern preparar un juego de puentes de interconexin para elprotoboard que conste de :

10 puentes aislados con terminales en ngulo recto, de uno, dos, tres, cuatro y cincohuecos de distancia

8 puentes de interconexin entre canales verticales, con terminales en ngulo recto.

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8 puentes de interconexin entre canales de alimentacin y canales verticales.

10 Preguntas

Investigue en el comercio otros valores de capacidades y tensiones de trabajo decondensadores electrolticos distintos de los dados. Antelos en una tabla.

Qu tipo de resistencias se utilizan en el comercio cuando se requieren potenciassuperiores a 2 Watts ? Tienen algn cdigo especial ? Cal es su aspecto ?.

Investigue qu sn y que ventajas tienen las resistencias de pelcula metlica en relacincon las de composicin de carbn. Cmo es su aspecto y qu cdigos utilizan ?

Qu puede Ud decir sobre el aspecto, valores de capacidad y tensiones de trabajo decondensadores de tantalio conseguibles en el comercio local ? Sn polarizados estoscondensadores o no ?

En que consiste la tcnica de cableado conocida como como Wirewrap ? Quherramientas se requieren ? Para qu tipo de montajes es mas recomendable (Integrados odiscretos) ?

11 Materiales utilizados

Un protoboard sencillo por grupo de trabajo50 cms de alambre telefnico No 22 de 15 o mas pares.1 pelacable manual1 alicate de corte diagonal pequeo1 pinza de puntas largas1 cajita plstica con divisiones para organizar los "puentes"

12 Bibliografa

William I. Orr. "Radio Handbook" Chapter 33 : Construction Practices. Howard W.Sams & Co. Ltd. 1977.

Horenstein Mark N : Microelectrnica, Circuitos y Dispositivos, Captulo 16. PrenticeHall 1997.

American Radio Relay League : The ARRL Handbook for Radio Amateurs 1999,Chapter 25 "Circuit construction".

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Taller 1

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