Componentes Electrónicos
En esta sección profundizaremos un poco con algunos componentes necesarios para realizar las prácticas de electrónica.
Las Resistencias
Las resistencias son componentes del tipo pasivo y lineal. Un componente es pasivo cando gasta energía, no la agrega al circuito, sino más bien le saca energía al circuito. En realidad son los componentes más comunes en una tarjeta, porque estos elementos son los que limitan la cantidad de corriente. Además, son lineales porque cumplen con la ley de Ohm. Si se gráfica en un sistema xy la relación de Ohm, poniendo la I en el eje x y la V en el eje y, entonces se obtiene una línea recta, con una pendiente constante, y este valor es la resistencia. Como se puede observar en la siguiente figura.
En este caso, se puede cambiar la X de la ecuación 1 del capítulo 1, por una R, ya que de esta manera se representa el valor de la resistencia. Las resistencias se miden en ohmios y su símbolo es el siguiente :
Función: La función primordial de cualquier resistencia es limitar el paso de la corriente. Simplifiquemos dicho concepto. Si tomamos la relación de la ley de Ohm y despejamos la corriente, del otro lado de la ecuación queda el voltaje dividido por la resistencia. Si en este caso se pone una resistencia con el valor de cero queda la siguiente relación:
I= V
O
Por lo tanto el resultado es infinito, y si la corriente es infinita lo que produce es un sobrecalentamiento de los elementos hasta quemarlos, que es lo que sucede en un corto circuito en una casa. Por eso, es que se coloca una resistencia, de tal manera que se limite la corriente a un valor máximo. Se debe recordar que los cables tienen resistencia despreciable.
Tipos: Comercialmente se pueden encontrar dos tipos de resistencias:
- Fijas: Las resistencias fijas son aquellas que tienen un código de colores para indicar su valor. Estas resistencias tienen dicho nombre debido a que tienen un valor fijo. Entre las características primordiales que tienen estas resistencias aparte del valor fijo, es que se compran por su potencia, existen de ¼ de Watt, ½, 1, 2 Watts, entre otros. O sea, a la hora de comprarlas se debe indicar el valor y su potencia.
Con un ejemplo muy sencillo se explicará la forma en que se calcula el valor TEÓRICO o COMERCIAL de la resistencia. La única manera de conocer el valor real es por medio del multímetro, o también con el ohmímetro. Por ejemplo, si tenemos una resistencia con los siguientes colores: rojo, rojo, café, dorado, se toman la primera y segunda banda colocando sus valores en orden, o sea 22. La tercer banda indica la cantidad de ceros que se deben agregar a la derecha de estos números, como es café debe agregarse un cero, entonces el valor es 220 ohm. La cuarta banda es la que se conoce como banda de tolerancia, ya que esta banda indica un porcentaje que al final nos permite dar un margen dentro del cual esta el valor real de la resistencia. Para esta banda solo se mencionaran dos valores, el dorado es un 5% y el plateado es un 10 %. Para el ejemplo dado, como se mencionó dorado es un 5%. Esto quiere decir que el valor comercial de la resistencia es de 220 ohm 5%
El potenciómetro es una resistencia variable que tiene un valor mínimo de 0 hasta el valor máximo que indica un grabado que tiene por debajo de su superficie, o encima de él. Estos valores comerciales de los pots pueden ser de 10, 25, 50, 100, 200 k ohm, entre otros. Como el valor mínimo del potenciómetro es de 0, cuando se utiliza de manera variable se coloca una resistencia en serie, porque de esta manera aunque el potenciómetro este en cero, siempre habrá una resistencia en el camino limitando la corriente. La función del potenciómetro es igual a la de una resistencia, la de limitar la corriente. En este caso, por ejemplo del radio analógico, se modificaba el volumen porque a menor resistencia mayor la cantidad de corriente y por lo tanto mayor el volumen, y en el caso contrario, a mayor resistencia menor volumen.
Se hizo referencia a utilizar el potenciómetro de manera variable, es porque también se puede utilizar como resistencia fija. Como se indicó, el pot tiene 3 patillas, si se conecta únicamente de las patillas de los extremos, entonces se estaría utilizando como una resistencia fija con una valor igual al máximo que viene grabado en la superficie. Para que el control de volumen se utilice como una resistencia variable, entonces se debe de conectar una patilla del extremo junto con la del centro. No importa cual patilla del extremo, porque en realidad las resistencias no tienen polaridad, o sea no tiene positivo ni negativo. Si se observa el símbolo, la patilla del centro se representa con una flecha, de tal manera que se indica que ésta es la que varía.
3. Fotoceldas: Estas son resistencias variables pero controladas por luz, dependiendo de la cantidad de luz que reciban en su superficie así será su valor. A mayor luz menor será menor la resistencia de la fotocelda, y en el caso opuesto lo contrario. El funcionamiento de la resistencia se basa en la teoría corpuscular de la luz, ésta indica que la luz viaja en paquetes de energía llamados fotones, entonces los materiales con los que se construye la fotocelda son sensible a la luz, y variarán sus características de resistividad dependiendo de la cantidad de luz que incida en su superficie.
Capacitor o Condensador
Este componente es un elemento que se conoce como acumulador de energía. En realidad es como una pequeña batería que al inicio de la conexión no tiene energía, cuando se energiza el sistema este elemento comienza a cargarse, la energía que puede almacenar va a depender valor del capacitor, y cuando se quita la energía del sistema, este elemento puede seguir entregándole al sistema dicha energía pero solamente por un tiempo limitado, hasta que se descargue completamente. El condensador se mide en Faradios, la unidad de medida es en honor a Faraday. Por otro lado, si se dice que se tiene un capacitor de un faradio, se estaría hablando de un capacitor del tamaño de un balde de basura sino más grande. Por eso, en el área de la electrónica los valores más usuales son valores de micro faradios, que se simboliza de la siguiente manera f. El símbolo del faradio es f. Estas palabras de micro, kilo, nano, son prefijos para indicar múltiplos o submúltiplos de la unidad de medida dada. Por ejemplo kilómetro son 1000 metros, en este caso micro es una millonésima parte, nano se representa como 0.000000001, o sea una cien millonésima parte de una unidad. Otra característica importante del capacitor a la hora de comprarlo es para que voltaje se necesita, existen condensadores para 10, 16, 25, 50, 250 V, entre otros mayores voltajes. Debido a que en electrónica son valores de voltajes bajos, entonces lo más común es usar condensadores de hasta 50 V máximo. Este voltaje lo que indica es la tensión máxima que puede soportar el capacitor entre sus terminales.
Función: El capacitor, dependiendo del circuito, va a tener una función específica. En algunos casos sirve como una batería extra. En el caso de los filtros de los radios para sintonizar la estación sirve para eliminar ciertas frecuencias, por ejemplo si se sintoniza una estación de radio que puede ser 102.7 kHz, sólo queremos oír esa estación y ninguna otra, entonces el radio tiene un filtro que elimina las otras estaciones que están en otras frecuencias. En este caso, los filtros tienen capacitores que eliminan dichas frecuencias. Otra función es la de temporizar, cuando se conecta un capacitor en un timer 555, se aprovecha su característica de carga y descarga, entonces bien conectado se puede regular ese tiempo de carga y descarga de tal manera que sirva como un reloj. Por ejemplo, en un juego de luces si queremos tener la luz encendida por 5 segundos, que luego se apague por otros 5 segundos, para luego volverse a prender, entonces se diseña el circuito con un cierto valor de capacitor que permita crear dicha función.
Tipos: Existen varios tipos de capacitores. En muchos casos depende del material con el que se va a construir. La siguiente clasificación es en base a sus características de polaridad.
- Electrolíticos: Son aquellos capacitores que tienen polaridad, o sea un polo negativo y un polo positivo. Dentro de los materiales para construir dichos condensadores se encuentran los de papel de aluminio, de poliuretano, de tantalio.
- Sin Polaridad: Son aquellos capacitores que no tienen polaridad. El principal material con el que se construye este tipo de condensadores es con cerámica. Estos condensadores se utilizan principalmente en aplicaciones donde se requiere un gran voltaje, debido a las características intrínsecas del material.
Diodos
Son elementos no lineales porque no cumplen con la ley de Ohm. El diodo cuando se explica su funcionamiento se hace una analogía con una válvula on / off, porque en realidad el diodo al igual que esta válvula solo tienen dos estados, conduce o no conduce, y no es porque se haya quemado, sino que sus características de funcionamiento son así. Es un elemento que tiene polaridad, o sea un lado negativo conocido como cátodo y un lado positivo conocido como ánodo. Para que un diodo conduzca se debe polarizar correctamente, esto es colocar la parte positiva con el positivo de la alimentación y la negativa con el negativo de la batería. Esta característica de conducción es debido a que los diodos son componentes dopados, sus materiales de construcción se conocen como materiales P y materiales N. Esto es porque tienen impurezas que provocan que estén cargados negativa o positivamente. Cuando el diodo se polariza correctamente ocurre la siguiente secuencia
Cuando se polariza correctamente el diodo, las cargas positivas comienzan a entrar y a hacer presión sobre el polo positivo o capa P. En el centro del diodo se combinan los protones y los electrones, de esta manera se convierte en una región neutra, pero al existir una sobredosis de cargas positivas, entonces las negativas se ven en la obligación de pasar esta zona neutra y así comenzar a combinarse, con lo cual se establece una corriente y de esta manera un equilibrio, donde el diodo esta conduciendo. En el caso contrario, al entrar las cargas positivas en el polo negativo o capa N, los electrones no se ven obligados a pasar sobre la región neutra para combinarse, sino que se combinan de su lado, aumentando dicha zona neutra, y por lo tanto haciendo más grande la barrera a vencer, de esta forma es que el diodo no conduce.
Manual de prácticas para circuitos electrónicos
