Etapa 1. Fundamentos de electrónica

1.1 Inicio en el taller de electrónica 1.1.1 Seguridad

Al iniciar su trabajo en el laboratorio de electrónica, resuélvase a aprender y practicar las normas y hábitos de seguridad. También observe a su alrededor por posibles causas de accidentes.

Aun cuando se practiquen buenas normas de seguridad, alguien puede accidentarse. En estos casos, debe tener conocimiento de los procedimientos de primeros auxilios. En el evento de un accidente, determine si existen otros peligros inmediatos alrededor de la persona accidentada. Nunca mueva una persona inconsciente, al menos esto sea estrictamente necesario. La persona debe permanecer tendida y debe cubrirse para mantener el calor del cuerpo. No trate de darle agua a una persona inconsciente. Un choque eléctrico violento puede interrumpir la respiración. En estos casos una persona calificada debe aplicar respiración artificial. Todo tipo de accidentes deben atenderse y reportarse, ya que aún pequeños accidentes pueden causar problemas en el futuro.

Peligros de trabajo

Los golpes eléctricos son una causa definitiva de accidentes en el trabajo, aun cuando también pueden ser ocasionados por calor, llamas o chispas.

Los ácidos también son peligrosos y pueden causar daños a la piel o a la ropa. Por lo tanto, manéjelos con cuidado. Si debe diluir un ácido en agua, siempre agregue el ácido al agua y no así lo opuesto.

Los gases también son peligrosos. Deben tenerse extremo cuidado al manejar o transportar productos químicos.

Los tubos de rayos catódicos (CRT) usados en osciloscopios y televisores también son peligrosos. Cuando se quiebran, estas

causan una implosión.

No trabaje en circuitos activados, especialmente cuando hay tensiones altas. Aún voltajes más pequeños pueden causar daños bajo ciertas condiciones.

Debe estar al tanto de las normas de seguridad existentes en su laboratorio. Los accidentes de pueden reducir a un mínimo si se toman todas las precauciones de seguridad.

En el cuerpo humano no aislado es conductor de la electricidad. Cuando una persona entra en contacto con un punto activado de un circuito eléctrico, la corriente trata de circular a través del cuerpo hacia tierra. Esto produce un golpe o shock eléctrico, se muestra en la figura 1.

Los metales expuestos y las superficies mojadas son buenos conductores, por lo tanto deben evitarse al trabajar con electricidad. La base aislante en el suelo previene la circulación de corriente a tierra.

Una mesa de trabajo desordenada también causa de accidentes. Líquidos derramados, instrumentos extras, componentes sueltos y conectores que no se están usando puede contribuir a un accidente.

Conexiones a tierra inadecuadas pueden hacer que el equipo no sea seguro de operar. Use sólo equipo con buena protección a tierra.

La carga convierte la energía en otra forma o uso. Por ejemplo, una lámpara convierte energía eléctrica en energía luminosa, un motor la convierte en energía mecánica, cautín o pistola de soldar de energía calórica.

Existe un balance entre la energía de alimentación y la usada o disipada por la carga. Pero ese balance se pierde si los terminales de alimentación entran en contacto directo el uno con el otro. Esto es lo que se denomina un cortocircuito.

El fusible

Esencialmente el fusible consiste de un trozo fundible de conductor que se intercala en el circuito y que se funde cuando existe una sobrecarga. Los fusibles no alteran la operación de un circuito y no abren el circuito durante condiciones normales de funcionamiento. Por otro lado, si la corriente excede los

márgenes normales, el fusible se sobrecalienta y se funde. Cuando esto sucede el circuito se abre y la corriente deja de circular. El fusible en si es un interruptor automático y un dispositivo de detección de sobre cargas.

Tampoco reemplace un fusible por otro de un tamaño o de capacidad mayor. Ambas situaciones son peligrosas.

Las protecciones no se limitan solo a fusibles e interruptores desconectadores. Los equipos e instrumentos usan una gran variedad de etapas de protección.

La protección térmica de sobre carga se usan para proteger motores, generadores, etc. Su principio de operación se basa en el exceso de calor y en evitar que se dañen otras partes del circuito. Un relé electro-magnético se puede ajustar para su funcionamiento automático.

Consejos para el taller

• No trabaje con equipo electrónico mientras esté parado en un piso húmedo o si está recargado sobre algún objeto metálico.

• La electrónica es un campo que puede ser peligroso y todas las personas pueden beneficiarse al comprender incluso pequeñas partes de estas áreas. Si tiene dudas, pregunte.

1.1.2 Simbología

La simbología es el estudio de los símbolos o el conjunto de éstos llamados diagramas. Un símbolo, por otra parte, es la representación sensorial de una idea que guarda un vínculo convencional y arbitrario con su objeto.

En electrónica necesitamos el diagrama de un circuito para interpretarlo, para lograrlo necesitamos auxiliarnos de los símbolos usados para el diseño de los mismos.

Esto quiere decir que la simbología electrónica es fundamental para un técnico ya que si no sabe estas normas no podrá interactuar con sus pares.

Los símbolos electrónicos tienen gran importancia puesto que son como el abecedario del técnico y permiten que se pueda prescindir de largas indicaciones escritas. Por lo tanto, es necesario el conocimiento de estos símbolos del libro o

tabla donde puedan consultarse. El número de símbolos, es muy grande.

cátodo común PNP

de dos segmentos

Transistores

Transistor NPN UJT-P

colector unido a la Uniunión

cubierta

Fototransistor NPN

Darlington NPN

PNP

Transistor

NPNTransistor

Uniunión

N -UJT

Programable

Uniunión

PUT

1.2 Instrumental del taller electrónico

El multímetro

Un multímetro es un instrumento de prueba de función múltiple, que tiene escalas y rangos múltiples, diseñado para leer volts, ohms y miliamperes.

Las escalas de voltaje y de corriente son relativamente lineales en tanto que las de resistencia por lo general no lo son.

Un multímetro tiene alta resistencia de entrada en comparación con el amperímetro o el voltímetro de banco.

Una indicación general de la eficiencia de una persona en el campo de la electrónica es su habilidad para usar correctamente los instrumentos de prueba, durante su vida profesional en el campo de la electrónica, empleará muchos instrumentos; algunos de uso general y otros altamente especializados. El multímetro electrónico es uno de los instrumentos básicos que se debe de conocer perfectamente.

Los medidores de función múltiple también deben de tener escalas para todas las funciones. Por ejemplo, si un medidor puede medir volts, ohms y miliamperes, debe de tener escalas graduadas para volts, ohms y miliamperes. La figura 6 muestra las escalas de un multímetro analógico utilizado para medir volts, ohms y miliamperes. La escala superior se utiliza para medir la resistencia en ohms; la escala marcada 0 a 1.5 es para medir voltaje y corriente de CA y CD; la marcada de 0 a 5.0 es para medir voltaje de CA y CD (la corriente sólo se mide en la escala de 0 a 1.5); las escalas marcadas p-p y dB se usan para medir voltaje y corriente de CA de máximo a máximo decibeles respectivamente.

terminales

depletion ), 3 (

empobrecimiento

El óhmetro

El óhmetro es uno de los instrumentos de medición más útiles que se utilizará en la electrónica. Con él, se puede medir prácticamente la resistencia de cualquier componente o circuito sin energía en el mismo. Bajo estas condiciones, se puede utilizar el óhmetro para verificar “continuidad”, circuitos “en corto” y “abiertos” al igual que para medir resistencia. Hay dos tipos de óhmetros: en serie y de puente.

El óhmetro en serie mide indirectamente la resistencia midiendo una corriente. Aunque la corriente hace que la aguja se mueva, la escala del medidor está marcada en ohms. Si el voltaje se mantiene constante, entonces, para la ley de Ohm, la corriente será inversamente proporcional a la resistencia. La mayoría de los óhmetros utilizan una batería de celda seca como fuente de voltaje fijo.

El voltímetro

Este instrumento nos sirve para medir el voltaje de un dispositivo. Para efectuar la medición, debe contarse en paralelo con el dispositivo de quien se quiere conocer el voltaje.

Debido a lo anterior, el voltímetro debe contar con una resistencia interna lo más alta que sea posible, de modo que su consumo sea bajo, y así permitir que la medición de la tensión del voltímetro se realice sin errores.

Ya en estos días es posible encontrar en el mercado voltímetros digitales, los que cumplen las mismas funciones que el aparato tradicional, pero contando con las nuevas tecnologías.

El amperímetro

La resistencia de un amperímetro debe de ser muy baja en comparación con el circuito que se mide.

Para extender el rango de un amperímetro se utilizan resistencias en paralelo para crear una trayectoria paralela para la corriente excedente alrededor del medidor.

Antes de poder calcular los valores de la corriente de paso se deben conocer la corriente de deflexión a escala total y la resistencia interna del medidor.

Ya que el amperímetro mide corriente, se le conecta en serie con el circuito que se prueba. Debido a que sólo hay una trayectoria para la corriente en un circuito en serie, toda la corriente del circuito fluye a través del medidor. Sin embargo, el amperímetro debe agregar un mínimo de resistencia adicional al circuito.

1.2.1 Fuentes de Poder

Todos los dispositivos eléctricos y electrónicos requieren de una fuente de energía eléctrica. En muchos aparatos domésticos se utiliza la corriente alterna disponible en los contactos eléctricos de las casas. Por lo general, estos dispositivos funcionan mediante motores (lavadoras, licuadoras, batidoras, aspiradoras) o etapas de calefacción (tostadores, secadoras de ropa, estufas eléctricas). Otros dispositivos requieren de una fuente de energía regulada de CD capaz de proporcionar valores de corriente específicos.

Una fuente de energía regulada tiene la capacidad para mantener constante el nivel del voltaje de salida de CD cuando cambia el nivel de la corriente de carga. Los aparatos televisores, radios, amplificadores estéreo y grabadoras son dispositivos que requieren de fuentes de energía de CD.

Cuando se construye o se reparan dispositivos que funcionan en CD, se utiliza una fuente de energía independiente, capaz de proporcionar un amplio rango de voltajes en CD (y CA).

La mayoría de las fuentes de energía reguladas son de corriente limitada, o sea que la corriente proporcionada a la carga se mantiene debajo de algún valor límite máximo. Si en la carga se necesita más corriente que la que marca el límite, la fuente reduce su salida de voltaje, o cae a cero, lo que protege la carga y los circuitos de la fuente para que no la dañe un exceso de corriente.

Mientras más se conozca la electrónica, sabrá que la potencia eléctrica es lo que hace funcionar los aparatos y que en términos generales, es el producto del voltaje por la corriente. Si una fuente de energía no está regulada, no se puede adaptar a los requerimientos variables de potencia.

Si las maneja adecuadamente, sus fuentes de energía le proporcionarán años de servicio confiable y no representarán ningún peligro.

La siguiente es una descripción general de las fuentes de energía.

La mayoría de ellas tienen interruptores de encendido-apagado. Generalmente se proporciona una lámpara de tablero para mostrar cuando están encendidas.

Todas las fuentes variables de energía tienen algún tipo de control para variar el voltaje de salida. En la mayoría se usa un control variable que permite ajustar cualquier voltaje dentro del rango de la fuente.

Generalmente se dispone de energía de dos o más terminales, que pueden ser postes de tornillo; jacks de banana o contactos.

Operación correcta de las fuentes de energía.

a) Antes de encender la fuente de energía inspeccione cuidadosamente la disposición de la prueba.

b) Asegúrese de que todos los controles de voltaje variable estén colocados para voltaje mínimo antes de suministrar energía.

c) Después de que conecte y encienda la fuente de energía, accione lentamente el control de voltaje variable hasta el voltaje deseado.

d) Si el voltaje de salida no cambia cuando se acciona el control de voltaje verifique el interruptor del circuito, pues puede estar abierto. La lámpara de encendido - apagado muestra solamente que hay electricidad aplicada a la entrada de la fuente de energía, pero no indica que haya voltaje en las terminales de salida.

e) Antes de restablecer el interruptor del circuito, vuelva el control de voltaje a la posición mínima y corrija toda causa de sobrecarga. Luego oprima y libere el botón para restaurar.

1.2.2 El generador de señales

El generador de audiofrecuencia (AF) es una conveniente fuente de señales de prueba de frecuencia variable en el rango de frecuencias de audio (20Hz a 20kHz), que se utilizan para probar la ganancia (amplificación), respuesta en frecuencia, corrimiento CD, fase y distorsión de los circuitos eléctricos y electrónicos que funcionan a frecuencias de audio.

Un generador de AF es una fuente de señales de prueba de frecuencias variables conocidas que abarcan el rango de frecuencias de audio (AF).

El circuito principal de un generador de AF es un oscilador de audio de frecuencia variable. El rango de frecuencias depende del generador de AF específico; un rango típico es de 20Hz a 200kHz. Para variar la frecuencia de salida del oscilador se utiliza un control de frecuencia calibrado.

En un generador de AF de banda ancha (rango ancho) la banda de frecuencia se puede dividir en varios rangos convenientes.

1.2.3 El osciloscopio

En la electrónica se utiliza una extensa diversidad de instrumentos para medir la amplitud y la frecuencia de las señales de CA. El osciloscopio es uno de ellos, que no sólo mide la amplitud y la frecuencia sino que, además, despliega la forma (forma de onda) de la señal.

Un osciloscopio despliega visualmente valores instantáneos (en tiempo real) y pico de voltaje y la corriente.

La retícula (rejilla, máscara, rallado) de un osciloscopio es una escala transparente con marcas horizontales y verticales que permiten medir directamente el tiempo y la amplitud.

Se puede utilizar un osciloscopio en lugar de un voltímetro para medir voltajes de CD o CA.

Los principales componentes del osciloscopio son un tubo de rayos catódicos (TRC), un circuito de deflexión horizontal, un circuito de deflexión vertical y fuentes de poder de alto y bajo voltaje.

Básicamente, el TRC contiene un cañón de electrones y conjuntos de placas de deflexión horizontal y vertical. El cañón de electrones produce y enfoca un haz de electrones en un recubrimiento fosforescente en la cara interior del tubo, lo que hace que aparezca un punto visible en la cara del tubo cuando se mira desde el frente.

La pantalla del TRC por lo general se cubre con una plantilla transparente conocida como retícula, que tiene un patrón de rejilla graduada en centímetros. Cada centímetro representa una división. Los dos ejes (X y Y) de la retícula se utilizan con los circuitos de deflexión horizontal y vertical para medir directamente el tiempo y amplitud de la forma de onda desplegada.

El circuito de deflexión horizontal suministra voltajes a las placas de deflexión horizontal que hace que el haz de electrones se mueva o barra la cara del TRC. El circuito incluye un control de barrido calibrado para ajustar. El número de barridos por segundo de manera que puedan hacerse mediciones de tiempo y frecuencia.

El circuito de deflexión vertical es al que generalmente se aplica la señal que se mide. Este circuito suministra voltajes a las placas dé deflexión vertical del TRC que hacen que el trazo se mueva hacia arriba y abajo. Hay un control de ganancia vertical calibrado de manera que pueda medirse la deflexión vertical. Un osciloscopio tiene fuentes de poder de alto y bajo voltaje que suministran los voltajes de operación para el TRC y los circuitos del osciloscopio.

Sin embargo, se pueden utilizar alguna vez instrumentos de distintos fabricantes que tengan características y controles para capacidades extendidas. Si se utilizan otros osciloscopios, se debe de hacer referencia al manual de instrucciones para determinar los procedimientos correctos de operación para el mismo.

Términos utilizados al medir

Existe un término general para describir un patrón que se repite en el tiempo: onda. Existen ondas de sonido, ondas oceánicas, ondas cerebrales y por supuesto, ondas de tensión. Un osciloscopio mide estas últimas. Un ciclo es la mínima parte de la onda que se repite en el tiempo. Una forma de onda es la representación gráfica de una onda. Una forma de onda de tensión siempre se presentará con el tiempo en el eje horizontal (X) y la amplitud en el eje vertical (Y).

Tipos de ondas

Se pueden clasificar las ondas en los cuatro tipos siguientes:

• Ondas senoidales

• Ondas cuadradas y rectangulares • Ondas triangulares y en diente de sierra. • Pulsos y flancos ó escalones.

Son las ondas fundamentales y eso por varias razones: Poseen unas propiedades matemáticas muy interesantes (por ejemplo con combinaciones de señales senoidales de diferente amplitud y frecuencia se puede reconstruir cualquier forma de onda), la señal que se obtiene de las tomas de corriente de cualquier casa tienen esta forma.

La señal senoidal amortiguada es un caso especial de este tipo de ondas y se producen en fenómenos de oscilación, pero que no se mantienen en el tiempo.

Ondas cuadradas y rectangulares

Las ondas cuadradas son básicamente ondas que pasan de un estado a otro de tensión, a intervalos regulares, en un tiempo muy reducido. Son utilizadas usualmente para probar amplificadores (esto es debido a que este tipo de señales contienen en sí mismas todas las frecuencias). La televisión, la radio y los ordenadores utilizan mucho este tipo de señales, fundamentalmente como relojes y temporizadores.

Las ondas rectangulares se diferencian de las cuadradas en no tener iguales los intervalos en los que la tensión permanece a nivel alto y bajo. Son particularmente importantes para analizar circuitos digitales.

Ondas triangulares y en diente de sierra

Se producen en circuitos diseñados para controlar voltajes linealmente, como pueden ser, por ejemplo, el barrido horizontal de un osciloscopio analógico ó el barrido tanto horizontal como vertical de una televisión.

Pulsos y flancos ó escalones

Señales, como los flancos y los pulsos, que solo se presentan una sola vez, se denominan señales

transitorias. Un flanco ó escalón indica un cambio repentino en el voltaje, por ejemplo cuando se conecta un interruptor de alimentación. Generalmente el pulso representa un bit de información atravesando un circuito de un

ordenador digital ó también un pequeño defecto en un circuito (por ejemplo un

falso contacto momentáneo). Es común encontrar señales de este tipo en ordenadores, equipos de rayos X y de comunicaciones.

Medidas en las formas de onda

En esta sección describimos las medidas más corrientes para describir una forma de onda.

Periodo y Frecuencia

Si una señal se repite en el tiempo, posee una frecuencia (f). La frecuencia se mide en Hertz (Hz) y es igual al número de veces que la

señal se repite en un segundo, es decir, 1Hz equivale a 1 ciclo por segundo.

Una señal repetitiva también posee otro parámetro: el periodo, definiéndose como el tiempo que tarda la señal en completar un ciclo.

Periodo y frecuencia son recíprocos el uno del otro.

Voltaje

Voltaje es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos de un circuito. Normalmente uno de esos puntos suele ser masa (GND, 0v), pero no siempre, por ejemplo se puede medir el voltaje pico a pico de una señal (Vpp) como la diferencia entre el valor máximo y mínimo de esta. La palabra amplitud significa generalmente la diferencia entre el valor máximo de una señal y masa.

Fase

La fase se puede explicar mucho mejor si consideramos la forma de onda senoidal. La onda senoidal se puede extraer de la circulación de un punto sobre un círculo de 360º. Un ciclo de la señal senoidal abarca los 360º.

Cuando se comparan dos señales senoidales de la misma frecuencia puede ocurrir que ambas no estén en fase, o sea, que no coincidan en el tiempo los pasos por puntos equivalentes de ambas señales. En este caso se dice que ambas señales están desfasadas, pudiéndose medir el desfase con una simple regla de tres:

Siendo t el tiempo de retraso entre una señal y otra.

Controles de un osciloscopio típico

A primera vista un osciloscopio se parece a una pequeña televisión portátil, salvo una rejilla que ocupa la pantalla y el mayor número de controles que posee. En la siguiente figura se representan estos controles distribuidos en cinco secciones:

** Vertical. ** Horizontal. ** Disparo. ** Contr ol de la visualización ** Conectores.

Ajuste inicial de los controles

Conectar el osciloscopio a la toma de red y de alimentarlo pulsando en el interruptor de encendido.

Existen unos conectores BNC (Bayonet Neill-Concelman) conector para uso con cable coaxial, donde se colocan las sondas de medida (puntas de prueba).

La mayoría de los osciloscopios actuales disponen de dos canales etiquetados normalmente como I y II (ó A y B). El disponer de dos canales nos permite comparar señales de forma muy cómoda.

Estos son los pasos más recomendables:

Ajustar el osciloscopio para visualizar el canal I. (al mismo tiempo se colocará como canal de disparo el I).

Ajustar a una posición intermedia la escala voltios/división del canal I (por ejemplo 1v/cm).

Colocar en posición calibrada el mando variable de voltios/división (potenciómetro

Desactivar cualquier tipo de multiplicadores verticales.

Colocar el conmutador de entrada para el canal I en acoplamiento DC.

Colocar el modo de disparo en automático.

Desactivar el disparo retardado al mínimo ó desactivado.

Situar el control de intensidad al mínimo que permita apreciar el trazo en la pantalla, y el trazo de focus ajustado para una visualización lo más nítida posible (generalmente los mandos quedaran con la señalización cercana a la posición vertical).

Sondas de medida

Con los pasos detallados anteriormente, se está en condiciones de conectar la sonda de medida al conector de entrada del canal I. Es muy importante utilizar las sondas diseñadas para trabajar específicamente con el osciloscopio. Una sonda no es, un cable con una pinza, sino que es un conector específicamente diseñado para evitar ruidos que puedan perturbar la medida.

Además, las sondas se construyen para que tengan un efecto mínimo sobre el circuito de

medida.

Sondas pasivas

La mayoría de las sondas pasivas están marcadas con un factor de atenuación, normalmente 10X ó 100X. Por convenio los factores de atenuación aparecen con el

signo X detrás del factor de división. En contraste los factores de amplificación aparecen con el signo X delante (X10 ó X100).

La sonda más utilizada posiblemente sea la 10X, reduciendo la amplitud de la señal en un factor de 10. Su utilización se extiende a partir de frecuencias superiores a 5 kHz y con niveles de señal superiores a 10 mV. La sonda 1X es similar a la anterior pero introduce más carga en el circuito de prueba, pero puede medir señales con menor nivel.

Por comodidad de uso se han introducido sondas especiales con

un conmutador que permite una utilización 1X ó 10X.

Compensación de la sonda

Antes de utilizar una sonda atenuadora 10X es necesario realizar un ajuste en

frecuencia para el osciloscopio en particular sobre el que se vaya a trabajar. Este ajuste se denomina compensación de la sonda y consta de los siguientes pasos.

Conectar la sonda a la entrada del canal I.

Conectar la punta de la sonda al punto de señal de compensación (La mayoría de los osciloscopios disponen de una toma para ajustar las sondas, en caso contrario será necesario utilizar un generador de onda cuadrada).

Conectar la pinza de cocodrilo de la sonda a masa.

Observar la señal cuadrada de referencia en la pantalla.

Con el destornillador de ajuste, actuar sobre el condensador de ajuste hasta observar una señal cuadrada perfecta.

Sondas activas

Proporcionan una amplificación antes de aplicar la señal a la entrada del osciloscopio. Pueden ser necesarias en circuitos con una cargabilidad de salida muy baja. Este tipo de sondas necesitan para operar una fuente de alimentación.

Sondas de corriente

Posibilitan la medida directa de las corrientes en un circuito. Las hay para medida de corriente alterna y continua. Poseen una pinza que abarca el cable a través del cual se

desea medir la corriente. Al no situarse en serie con el circuito causan muy poca interferencia en él.

La pantalla

En la figura 21 se representa la pantalla de un osciloscopio. Notar que existen unas marcas en la pantalla que la dividen tanto en vertical como en horizontal, forman lo que se denomina retícula ó rejilla. La separación entre dos líneas consecutivas de la rejilla constituye lo que se denomina una división. Normalmente la rejilla posee 10 divisiones horizontales por 8 verticales del mismo tamaño (cercano al cm), lo que forma una pantalla más ancha que alta. En las líneas centrales, tanto en horizontal como en vertical, cada división ó cuadro posee unas marcas que la dividen en 5 partes iguales (utilizadas para afinar las medidas)

Medida de voltajes

Generalmente cuando se habla de voltaje realmente se expresa la diferencia de potencial eléctrico, expresado en

voltios, entre dos puntos de un circuito. Pero normalmente uno de los puntos está conectado a masa (0 voltios) y entonces se simplifica hablando del voltaje en el punto A

(cuando en realidad es la diferencia de potencial entre el punto A y GND).

El osciloscopio es un dispositivo para medir el voltaje de forma directa. Otros medidas se pueden realizar a partir de esta por simple cálculo (por ejemplo, la de la intensidad ó la potencia).

Realizar la medida de voltajes con un osciloscopio es fácil, simplemente se trata de contar el número de divisiones verticales que ocupa la señal en la pantalla. Ajustando la señal con el mando de posicionamiento horizontal y utilizar las subdivisiones de la rejilla para realizar una medida más precisa.

Algunos osciloscopios poseen en la pantalla un cursor que permite tomar las medidas de tensión sin contar el número de divisiones que ocupa la señal.

Medida de tiempo y frecuencia

Para realizar medidas de tiempo se utiliza la escala horizontal del osciloscopio. Esto incluye la medida de periodos, anchura de impulsos y tiempo de subida y bajada de impulsos. La frecuencia es una medida indirecta y se realiza calculando la inversa del periodo. Al igual que ocurría con los voltajes, la medida de tiempos será más precisa si el tiempo a objeto de medida ocupa la mayor parte de la pantalla, para ello se actua sobre el conmutador. Si se centra la señal utilizando el mando de posicionamiento vertical se

pueden utilizar las subdivisiones para realizar una medida más precisa.

Utilizar la línea horizontal central para obtener mayor precisión.

Medida de tiempos de subida y bajada en los flancos

En muchas aplicaciones es importante conocer los detalles de un pulso, en particular los tiempos de subida ó bajada de estos.

La medida en los pulsos requiere un fino ajuste en los mandos de disparo. Para convertirse en un experto en la captura de pulsos es importante conocer el uso de los mandos de disparo que posea nuestro osciloscopio. Una vez capturado el pulso, el proceso de medida es el siguiente: se ajusta actuando sobre el conmutador del

amplificador vertical y el y el mando variable asociado hasta que la amplitud pico a pico del pulso coincida con las líneas punteadas (ó las señaladas como 0% y 100%). Se mide el intervalo de tiempo que existe entre que el impulso corta a la línea señalada como 10% y el 90%, ajustando el conmutador de la base de tiempos para que

dicho tiempo ocupe el máximo de la pantalla del osciloscopio.

Medida del desfase entre señales

La sección horizontal del osciloscopio posee un control etiquetado como X-Y, que nos va a introducir en una de las técnicas de medida de desfase (la única que se puede utilizar cuando solo se dispone de un canal vertical en el osciloscopio).

El periodo de una señal corresponde con una fase de 360º. El desfase indica el ángulo de atraso ó adelanto que posee una señal con respecto a otra (tomada como referencia) si poseen ambas el mismo periodo.

Uno de los métodos para medir el desfase es utilizar el modo X-Y. Esto implica introducir una señal por el canal vertical (generalmente el I) y la otra por el canal horizontal (el II). (Este método solo funciona de forma correcta si ambas señales son senoidales). La forma de onda resultante en pantalla se denomina figura de Lissajous (debido al físico francés denominado Jules Antoine Lissajous).

1.3 Creación y armado de circuitos

En el laboratorio se usaran conectores comunes, conectores especiales, componentes sueltos, componentes montados en bases especiales, instrumentos y el tablero para experimentos o protoboard.

Observa la figura 29 para referirse al montaje o conexión de las bases con componentes del laboratorio.

El uso de un buen diagrama de conexión facilitara su construcción reducirá errores y

evitara accidentes.

Los conectores

de alambre

común deben colocarse en forma

cuidadosa, quitando

el aislamiento

adecuadamente.

La figura 30 muestra un circuito alambrado en forma incorrecta A continuación se detallan las faltas relacionadas con la figura 30 y las letras indicadas.

A. Conectores comunes mal delineados. B. Se ha quitado mucho aislamiento del conector, lo cual ha causado corto-circuito

con el resistor. C. Componentes puestos en forma desordenada, las cuales causan corto-circuito.

D. Extremos de los componentes conectados en forma desordenada.

La figura 31 muestra el

mismo circuito

debidamente conectado y

delineado.

1.3.1 Armado de circuitos

Es necesario preparar los conductores de conexión para su utilización y buen desempeño, estos son de alambre común aislado de calibre 17 al 30 AWG, remueva más o menos 1.5 cm de aislamiento en cada extremo. Estos conductores le permitirán efectuar las interconexiones necesarias entre los elementos requeridos por los experimentos sobre el tablero de experimentos o protoboard.

Tenga cuidado al usar conductores de conexión, los conectores o puntas y los componentes sueltos. Asegúrese que no hagan cortocircuito entre ellos. Estos cortos circuitos pueden causar daño y demoras innecesarias. Verifique que todas sus conexiones están bien hechas antes de energizar el circuito

Los componentes montados sobre base tienen, puntos en la base que sirven para conectar la misma al tablero. Asimismo, la protuberancia de los puntos sobre la base sirve para dar mayor resistencia física a la misma y para usarlas como puntos de contacto para mediciones u otras pruebas durante cada experimento.

La figura 32 sugiere un método de preparación de los componentes y los conductores de

conexión antes de empezar la construcción misma de los circuitos. Evite que los extremos de

los componentes tengan un largo mayor de unos 2,5

cm y curvéelos en ángulo recto para su conexión. Todo esto le permitirá construir un circuito ordenado, libre de

1.3.2 Proceso de soldado de dispositivos

Los aparatos electrónicos se construyen con una gran cantidad de componentes, alambres y diferentes piezas que deben quedar perfectamente unidos al conectarse entre sí, sobre un chasis metálico o tablas de circuitos impresos, estos se logra utilizando una soldadura blanda.

Los circuitos electrónicos pueden requerir soldarse de dos formas:

• Cuando se realiza soldadura sobre un chasis metálico, clavos, piezas metálicas, etc.

• Cuando se debe soldar sobre un tablero de circuito impreso.

Para soldar sobre chasis o metales

• Utiliza el cautín hasta tener una temperatura adecuada. • Limpiar y estañar la punta de cautín. • Estañar previamente los alambres o componentes a soldar.

Es muy importante soldar bien, de esta técnica depende todo el trabajo que ágamos en el futuro. Cuando soldamos debemos tener en cuenta un principio fundamental:

La función del cautín es calentar primero la unión de los dos componentes que se van a soldar.

1. Aplique el calor del cautín, no lo mueva. 2. Aplique la soldadura. 3. Remueva la soldadura. 4. Remueva el cautín.

El Soldador

Hoy en día, hay muchos sistemas industriales de soldadura para colocación de componentes sobre placas de circuito impreso, sin embargo, con un pequeño soldador se pueden realizar una gran cantidad de trabajos, tales como la construcción de circuitos impresos con todos sus componentes y el cableado de equipos muy complejos.

Cuando es necesario sustituir un componente se usa un desoldador. Este modelo de accionamiento manual (conocido con el nombre de 'pera'), bastante común, es un accesorio que se instala sobre el cuerpo de un soldador y dispone de una punta hueca. Al aplicar esta punta sobre el componente a desoldar se funde el estaño, se aprieta la pera de goma y se suelta bruscamente, para que el aire, al penetrar en

el interior de la misma, arrastre el estaño de la soldadura, liberando de este modo el componente.

Las puntas del soldador deben tener un tratamiento anticorrosivo, ya que al adquirir altas temperaturas y estar expuestos al aire tienden a oxidarse e irse deshaciendo. Es aconsejable apagar el soldador si no se va a utilizar por tiempo muy prolongado. El

tamaño y forma de la punta dependen del modelo del soldador y de la utilización que se va a hacer de la misma. Existen puntas con formas especiales con el fin de acceder a zonas complicadas, sin embargo los modelos rector normales con punta bastante afilada

se utilizan para casi todas las aplicaciones. Por ejemplo para soldar el terminal de un pequeño transistor a una pequeña pista de un circuito impreso se necesita aplicar muy poco calor, en cambio si queremos soldar un cable de 2,5mm a un terminal grande hay que aplicar una gran cantidad de calor para compensar el que disipan el cable y el terminal.

El soldador debe colocarse sobre un

soporte que aparte de sujetarlo tiene entre otras funciones la de evitar accidentes, es decir quemaduras en personas y objetos producidas por la punta caliente. Además evacúa parte del calor de la punta evitando el sobrecalentamiento de ésta. Sirve de soporte para una esponja que se debe mantener siempre húmeda y que se utiliza para limpiar la punta del soldador en caliente. Por otra parte, la punta de los

soldadores tiene un tratamiento especial de su superficie y no puede rascarse con objetos metálicos ni lijarse o limarse. Existe una gran variedad de soldadores, los más normales se alimentan de la red de 220V, directamente o a través de un transformador. También hay modelos de 12V para ser conectados a la toma de encendedor del automóvil. E incluso hay otros que utilizan gas butano, al igual que cualquier encendedor de cigarrillos. Son muy útiles cuando no se dispone de energía eléctrica o no es conveniente o dificultoso acceder a esta.

Resulta útil para trabajos esporádicos ya que se calienta instantáneamente. No se usa mucho en electrónica porque la punta no suele resultar lo bastante fina y precisa.

A la izquierda se presenta una estación de Soldadura que permite regular la temperatura de la punta del soldador. Es muy útil para poder realizar una gran variedad de trabajos sobre los diferentes soportes de Placa. Dada su gran potencia permite trabajar con componentes tanto de gran tamaño como de montaje superficial.

El Estaño

El estaño que se utiliza en electrónica tiene alma de resina con el fin de facilitar la soldadura. Para garantizar una buena soldadura es necesario que tanto el estaño como el elemento a soldar alcancen una temperatura determinada, si esta temperatura no se alcanza se produce el fenómeno denominado soldadura fría. La temperatura de fusión depende de la aleación utilizada, cuyo componente principal es el estaño y suele estar comprendida entre unos 200 a 400 ºC.

El proceso de soldar

Para una fácil ejecución del trabajo, se recomienda ir soldando, siguiendo las instrucciones siguientes y cada tres o cuatro componentes que se instalen en el circuito, ir cortando el sobrante de sus terminales con unas pinzas de punta pequeñas.

Antes de iniciar una soldadura hay que asegurase de que:

La punta del soldador esté limpia. Para ello se puede usar un cepillo de alambres suaves (que suele estar incluido en el soporte) o mejor una esponja humedecida (que también suelen traer los soportes).

Las piezas a soldar estén totalmente limpias y a ser posible pre estañadas. Para ello se utilizará un limpiametales, lija muy fina, una lima pequeña o las tijeras, dependiendo del tipo y tamaño del material que se vaya a soldar.

Se está utilizando un soldador de la potencia adecuada. En Electrónica, lo mejor es usar soldadores de 15~30w., nunca superiores, pues los componentes del circuito se pueden dañar si se les aplica un calor excesivo.

Asegurarse de que las zonas a soldar están bien limpias, sin grasa ni suciedad. Para las placas de circuito impreso se puede utilizar una goma de borrar bolígrafo, tal como vemos aquí. Si se trata

de hilos de cobre, se pueden raspar con unas tijeras o una cuchilla para limpiar el hilo.

Limpiar la punta del soldador de vez en cuando. Para ello frotaremos suavemente la punta en una esponja húmeda, como la del soporte de la figura.

Acercar los elementos a unir hasta que se toquen. Si es necesario, utilizar unas pinzas para sujetar bien las partes. Aplicar el soldador a las partes a soldar, de forma que se calienten ambas partes.

Tener en cuenta que las pinzas absorben parte del calor del soldador.

Las piezas empiezan a calentarse hasta que alcanzan la temperatura del soldador. Si la punta está limpia, esto

suele tardar menos de 3 a 6 segundos. Este tiempo dependerá de si se usan pinzas y de la masa de las piezas a calentar.

Sin quitar el soldador, aplicar el estaño (unos pocos milímetros) a la zona de la soldadura, evitando tocar directamente la punta. Cuando la zona a soldar es grande, se puede mover el punto de aplicación del estaño por la zona para ayudar a distribuirlo.

La resina del estaño, al tocar las superficies calientes, alcanza el estado semilíquido y sale de las cavidades, distribuyéndose por la superficie de la soldadura. Esto facilita que el estaño fundido cubra las zonas a soldar.

Retirar el hilo de estaño.

El estaño fundido, mientras sigue caliente, termina de distribuirse por las superficies.

Retirar el soldador, tratando de no mover las partes de la soldadura. Dejar que la soldadura se enfríe naturalmente. Esto lleva un par de segundos. La soldadura debe quedar casi plana.

El metal fundido se solidifica, quedando la soldadura finalizada, con aspecto brillante y con buena resistencia mecánica.

1.3.2 El proceso de desoldado

Desoldador de vacío o chupón

Este desoldador de vacío es una bomba de succión que consta de un cilindro que tiene en su interior un émbolo accionado por un muelle. Tiene una punta de plástico, que soporta perfectamente las temperaturas utilizadas. El cuerpo principal (depósito) suele ser de aluminio.

Para manejarlo debemos cargarlo venciendo la fuerza del muelle y en el momento deseado pulsaremos el botón que libera el muelle y se produce el vacío en la punta.

El proceso de desoldar

Nos servirá para absorber estaño, que estaremos fundiendo simultáneamente con la punta del soldador. El modo de proceder es el siguiente:

Cargar el desoldador. Para ello presionaremos el pulsador de carga, venciendo la fuerza del muelle.

Aplicar la punta del soldador a la zona de donde se quiera quitar el estaño. Si la punta del soldador está limpia, el estaño se derretirá en unos pocos segundos. Asegurarse de que el desoldador está listo.

En ese momento, sin retirar el soldador, acercar la punta del chupón a la zona y pulsar el botón de accionamiento. Se disparará el émbolo interno produciendo un gran vacío en la punta y absorbiendo el estaño hacia el

depósito.

En ese momento, sin retirar el soldador, acercar la punta del chupón a la zona y pulsar el botón de accionamiento. Se disparará el émbolo interno produciendo un gran vacío en la punta y absorbiendo el estaño hacia el depósito.

Si es necesario, repetir este último paso descargando previamente el desoldador.

Este dispositivo tiene un depósito suficientemente grande como para no necesitar vaciarlo cada vez que se usa, como ocurre con el desoldador de pera. Para limpiarlo, generalmente hay que desmontarlo desenroscando sus partes.

Cuidado de los componentes

Se debe tener mucho cuidado en el proceso de soldadura para no calentar demasiado los componentes sobre todo la familia de los semiconductores, como los diodos, transistores, circuitos integrados, etc. Ya que estos se pueden dañar con la alta temperatura. La soldadura de sus terminales se debe hacer rápidamente teniendo cuidado que queden bien hechos.

Para los circuitos integrados se recomienda instalarlos en base con el fin de remplazarlos fácilmente en caso de daño de alguno de ellos.