La electrónica, como una subrama importante de la ingeniería eléctrica, ha sido una parte importante del mundo de la ingeniería, así como un ser humano normal desde mediados del siglo XX.
Como rama de la ingeniería eléctrica, la electrónica se ocupa del flujo de corriente, pero este flujo de corriente se debe a un flujo controlado de electrones (o portadores de carga, para ser genéricos) en gas o vacío en etapas tempranas a semiconductores de estado sólido en dispositivos modernos.
De hecho, el mayor avance en el campo de la electrónica es el uso de materiales semiconductores, que hicieron que los circuitos y dispositivos electrónicos fueran pequeños, baratos, confiables y con un consumo de energía muy bajo.
La mayoría de las aplicaciones de la electrónica se encuentran en el campo de la comunicación. Entonces, tomemos un ejemplo de un sistema de comunicación simple y veamos cómo se ve un sistema electrónico típico.
El sistema de discusión es el Sistema de megafonía. Si el orador quiere dirigirse a una gran audiencia como en un auditorio o un estadio de conciertos, él (o ella) habla frente a un dispositivo llamado Micrófono o simplemente Mic.
El micrófono es un dispositivo que convierte las ondas sonoras del altavoz en señales eléctricas. Pero la energía (o la amplitud) de las señales eléctricas del micrófono es muy pequeña. Si enviamos esta señal de pequeña amplitud a grandes distancias, pierde su fuerza debido a varias pérdidas y no puede conducir el altavoz.
Por lo tanto, antes de transmitir las señales eléctricas del micrófono al altavoz, deben amplificarse en amplitud. Un amplificador es un sistema o dispositivo electrónico que recibe una pequeña señal eléctrica y se jacta de su amplitud por un gran margen y produce una señal eléctrica de gran amplitud.
La principal motivación de diseñar y construir un Circuito Electrónico o un Sistema es procesar información o energía. Amplificadores, radios, computadoras, etc. son ejemplos de sistemas electrónicos típicos que procesan la información como se vio en el ejemplo anterior del sistema de megafonía.
En general, el procesamiento de la información incluye las siguientes funciones:
- Traducción de información
- Almacenamiento de información
- Manipulación o Cómputo de la Información
El otro propósito del sistema electrónico es procesar energía, como en el caso de las fuentes de alimentación complejas o la bombilla simple. Independientemente del propósito, es decir, procesar información o energía, estas cantidades físicas se representan como señales o señales eléctricas en un circuito electrónico, para ser específicos.
Estas señales eléctricas pueden ser de corriente o de voltaje y una red de circuitos electrónicos analógicos o digitales procesará estas señales, pero aunque los circuitos digitales se han vuelto predominantes en la electrónica, la mayoría de los componentes fundamentales en un sistema digital, particularmente el transistor, se basan en dispositivos analógicos. Los avances en la tecnología significan que, como los transistores se vuelven más pequeños, se vuelve más importante cuando se diseñan circuitos digitales para tener en cuenta los efectos generalmente presentes en los circuitos analógicos.
La electrónica analógica todavía se usa ampliamente en equipos de radio y audio y en muchas aplicaciones donde las señales se derivan de sensores y transductores analógicos antes de la conversión a señales digitales para su posterior almacenamiento y procesamiento.
Pero con las revoluciones en la electrónica digital, la existencia de la electrónica analógica es una gran pregunta en sí misma. La respuesta a esto puede ser simple y explicarse de alguna manera, ya que actúa como un sistema de apoyo en la era de la electrónica digital.
En un mundo enamorado de todo lo digital, lo analógico simplemente se niega a morir. Después de todo, todo lo que tenemos y usamos hoy es digital. Nuestras cámaras, teléfonos, televisión, sistemas de comunicación y todo lo demás parece haberse vuelto digital.
Por ejemplo, en electrónica es conveniente representar números como 1, 2, 3, etc. usando el sistema binario porque ‘1’ y ‘0’ pueden relacionarse convenientemente con «ON» y «OFF». Todos los equipos digitales, desde un horno de microondas, lavadoras y semáforos hasta calculadoras y computadoras, utilizan el sistema binario.
Los seres humanos somos básicamente analógicos, por ejemplo, una canción reproducida en un reproductor de MP3 toma la música digital y la convierte en una forma de onda de audio analógico. Del mismo modo, el uso de tecnologías como Siri o Cortana o incluso el Asistente de Google también funciona con el mismo principio.
Más sutilmente, en el nivel más bajo, los propios sistemas digitales funcionan sobre una base analógica. No importa cuán «digitales» se vuelvan los dispositivos electrónicos, siempre requieren interfaces que traduzcan las señales del mundo físico al mundo digital.
No ha pasado mucho tiempo desde que los humanos fueron testigos de la digitalización. El mundo de la digitalización ha hecho las cosas fáciles y algo seguras. Para transmitir información a largas distancias, la información digital debe trasladarse a un formato analógico en el transmisor para impulsar el canal de comunicación.
En el receptor, las señales que normalmente se recogen del canal ya no se parecen a las señales digitales y deben procesarse en el dominio analógico antes de que puedan volver a convertirse en información digital. Esto es aún más cierto si consideramos las comunicaciones inalámbricas, donde la información digital debe modularse en una portadora de radiofrecuencia (RF) de alta velocidad en el transmisor y demodularse en el receptor.
Prácticamente todo lo que percibimos es analógico y para digitalizar estas señales necesitamos circuitos analógicos. Una vez que las señales están en el dominio digital, se modifica y almacena para tomar decisiones. Si estas señales son necesarias para operar en el mundo real, a menudo deben volver a convertirse en señales analógicas.
Por ejemplo, los sonidos son señales analógicas; son tiempo continuo y valor continuo. Nuestros oídos escuchan señales analógicas y hablamos con señales analógicas. Las imágenes, fotografías y videos son analógicos en su origen y nuestros ojos son sensores analógicos. Medir los latidos de nuestro corazón, rastrear nuestra actividad, todo requiere procesar información de sensores analógicos.
Por lo tanto, a los diseñadores analógicos de hoy se les pide que diseñen más interfaces con un mayor rendimiento pero utilizando circuitos que sean lo más compatibles posible con los circuitos digitales.
Los dispositivos móviles están repletos de interfaces analógicas y una gran cantidad de sensores analógicos, cuyo número aumenta con cada nueva generación.
El Internet de las cosas tiene que ver con la recopilación masiva de información de sensores de una forma u otra, bajo estrictas restricciones de consumo de energía y costos, de aquí la importancia del conocimiento de Electrónica Básica y Digital en el manejo del Internet de las Cosas,
La industria 4.0 promete mejoras exponenciales en la productividad, la flexibilidad y la seguridad al aprovechar los grandes avances en la computación del borde a la nube, análisis, sistemas configurables de software y más. La amplia gama de capacidades analógicas a digitales: sentir, medir, conectar, interpretar, potenciar combinadas con una profunda experiencia en el dominio es un aliado invaluable para resolver los desafíos ciberfísicos más difíciles de la actualidad con un camino preparado para el futuro.
El rápido progreso de Internet de las cosas exige la evolución de los circuitos integrados en muchos campos, como los sistemas de información, la salud/biomedicina y la gestión de la energía.
Los circuitos analógicos recientes y sus tecnologías de integración han hecho una gran contribución en estos campos. IoT ha sido el punto focal en casi todas las industrias durante más de una década por una buena razón. El Internet de las cosas está cambiando fundamentalmente la forma en que las industrias nuevas y heredadas hacen negocios. IoT, en casi todas las definiciones de la palabra, está creciendo y evolucionando absolutamente.
Conceptos básicos de electrónica que debes conocer
Electrónica analógica: son voltajes continuos en el tiempo que además pueden tener cualquiervalor dentro de cierto rango.
Electrónica digital: son voltajes discretos, no continuos, que tienen un valor definido.
¿Qué es un átomo?
Los átomos son los bloques fundamentales de construcción del Universo. La definición del átomo es la menor cantidad de materia que retiene las propiedades químicas del elemento.
Por ejemplo, si tomamos un pedazo de plata Ag, que es un elemento, y lo dividimos tantas veces hasta el punto que ya no puede dividirse más sin perder las propiedades que la caracterizan como plata, estaremos en presencia de un átomo de plata.
El átomo está compuesto de:
- un núcleo central: constituido por neutrones y protones.
- una nube electrónica: donde se encuentran los electrones que rodean al núcleo.
- El número de protones, neutrones y electrones determina la estructura básica de un átomo.
Ejemplos de átomos
Existen tantos átomos como elementos en la tabla periódica. Veamos algunos ejemplos de átomos y sus características.
Hidrógeno H
El hidrógeno es el átomo más simple del Universo, compuesto por un protón y un electrón. Su número atómico es 1, por lo que es el primer elemento en la tabla periódica.
Oxígeno O
El oxígeno es uno de los elementos de mayor importancia para los seres vivos. Su número atómico es 8 y está formado por 8 neutrones, 8 protones y 8 electrones.
Carbono C
El carbono C es el átomo presente en todos los compuestos orgánicos; posee seis neutrones y seis protones en el núcleo y seis electrones en la nube electrónica. De los seis electrones, cuatro se encuentran en la capa más externa, son estos los electrones disponibles para formar enlaces con otros átomos y formar moléculas.Protones: partículas con carga positiva, están ubicados en el núcleo del átomo.
Neutrones: partículas sin carga; tienen una masa tamaño similar a los protones, se los ubican en el núcleo del átomo.
Electrones: presentan carga negativa igual a 1 y masa despreciable (dos mil veces menor que los protones y neutrones). Se mueven alrededor del núcleo en distintos niveles de energía; estos niveles son designados con letras, K, L, M, N etc. Para la 1er, 2do, 3ro, 4to nivel de energía respectivamente.
El número máximo de electrones permitidos por nivel está dado por la fórmula 2n2 , donde n es el número de nivel energético.
Ej. :
- para el primer nivel: 2.12= 2 electrones como máximo en el 1° nivel de energía.
- para el segundo nivel: 2.22= 8 electrones como máximo en el 2° nivel de energía.
- para el tercer nivel: 2.32= 18 electrones como máximo en el 3° nivel de energía.
¿Qué es una molécula?
Una molécula es el resultado de la unión de dos o más átomos. Los electrones que se encuentran en la capa más externa de un átomo (electrones de valencia) cuando se comparten entre átomos, forman una molécula.
La molécula es la parte más pequeña de una sustancia. Las moléculas compuestas por dos átomos son llamadas diatómicas, por ejemplo, el O2 oxígeno molecular, el nitrógeno del aire N2 y el cloro gaseoso Cl2.
Existen moléculas conformadas por cientos de átomos. Por ejemplo, la molécula de clorofila está formada por 55 átomos de carbono, 72 átomos de hidrógeno, un átomo de magnesio, 4 átomos de nitrógeno y 5 átomos de oxígeno, con un total de 137 átomos.
Ejemplos de moléculas
En el Universo existe una infinidad de moléculas, de las cuales sólo mencionamos algunas.
H2 hidrógeno diatómico
La molécula más simple es el hidrógeno diatómico H2, formado por dos átomos de hidrógeno unidos por un enlace covalente, donde los electrones son compartidos entre los dos átomos.
Agua
El agua H2O es una molécula triatómica, pues está formada por tres átomos. Su particular conformación estructural le otorga un carácter dipolar, con una carga parcial negativa en el extremo del oxígeno y dos cargas parciales positivas en los hidrógenos.
Glucosa
La glucosa es un tipo de azúcar. La molécula de azúcar contiene seis átomos de carbono, doce átomos de hidrógeno y seis átomos de oxígeno.
Reacciones químicas
Las reacciones químicas consisten en la recombinación de electrones entre átomos para romper unos enlaces y formar otros nuevos.
Configuración electrónica
La configuración electrónica de un átomo es la distribución de sus electrones alrededor del núcleo.
La configuración electrónica se construye a partir de los orbitales atómicos, funciones matemáticas que describen el comportamiento de los electrones (la función de onda del electrón en el átomo). Nos informa de en qué regiones es más probable encontrar al electrón.
La configuración electrónica determina la afinidad de cada átomo por captar o ceder electrones, dependiendo de la cuál sea la forma más sencilla de alcanzar el octeto completo.
Enlace químico
Se llama enlace químico a las fuerzas de unión entre los átomos que forman un compuesto. Cuando dos átomos se enlazan, se redistribuyen los electrones de los átomos de forma que la energía total del conjunto disminuye por debajo de la energía de los átomos separados.
Al aproximarse dos átomos, sus electrones se redistribuyen de acuerdo con la presencia de dos núcleos cargados positivamente.
Los tres casos extremos de redistribución de electrones corresponden con los modelos de enlace tradicionales:
• Enlace covalente: considera que los electrones de enlace están esencialmente compartidos entre los dos átomos.
• Enlace iónico: considera que uno de los dos átomos ha cedido sus electrones al otro, estableciéndose una atracción electrostática entre las entidades catiónica (carga positiva) y aniónica (carga negativa) formadas.
• Enlace metálico: Asume que los electrones de enlace están absolutamente deslocalizados en la red cristalina, permitiendo un enlace entre los átomos metálicos a larga distancia.
Conductores, semiconductores y aislantes
Los materiales pueden ser clasificados dentro de tres categorías principales en base a su conductividad eléctrica: conductores, semiconductores y aislantes.
¿Qué es un conductor?
En ingeniería eléctrica y electrónica, un conductor es un tipo de material que permite el flujo de carga, también conocido como corriente eléctrica. Los conductores eléctricos más comunes están hechos de metales. Dichos materiales permiten el flujo de corriente debido a la presencia de electrones libres o iones que comienzan a moverse cuando se aplica voltaje.
Los conductores tienen una resistencia eléctrica muy baja, es decir, la oposición al flujo de corriente y depende de la longitud y el ancho del conductor. Aumenta con el aumento de la temperatura.
¿Qué es Semiconductor?
Los semiconductores son materiales que tienen conductividad entre conductores y aislantes. Pueden bloquear o permitir el flujo de corriente proporcionando un control total sobre el mismo. En su mayoría se modifican mediante la adición de impurezas denominadas dopaje. Modifica sus propiedades como flujo de corriente unidireccional o amplificación o conversión de energía, etc.
La conducción eléctrica dentro de los semiconductores se debe al movimiento de electrones y huecos.
Dispositivos semiconductores
A partir de la década de 1950, los dispositivos semiconductores −conocidos también como dispositivos de estado sólido− remplazaron los tubos electrónicos de la industria tradicional. Por la enorme reducción de tamaño, consumo de energía y costo, acompañada de una mucho mayor durabilidad y confiabilidad, los dispositivos semiconductores significaron un cambio revolucionario en las telecomunicaciones, la computación, el almacenamiento de información, etc.
Desde el punto de vista de su forma de operación, el dispositivo semiconductor más simple y fundamental es el diodo; todos los demás dispositivos pueden entenderse en base a su funcionamiento.
¿Qué es un aislante?
Un aislante es un material que tiene una resistencia eléctrica muy alta y no permite el flujo de corriente. No hay electrones libres en los aisladores, por lo que no conducen la electricidad. Por lo tanto, se utilizan para la protección contra golpes.
¿Cuál es la diferencia entre conductores, semiconductores y aislantes?
La principal diferencia entre el conductor, el semiconductor y el aislante está en su estado de conducción. Los conductores siempre conducen corriente eléctrica mientras que los aisladores no conducen. Sin embargo, los semiconductores conducen y bloquean en diferentes condiciones.
Tensión eléctrica: Tipos, intensidad y medidas
La tensión es la presión de una fuente de energía de un circuito eléctrico que empuja los electrones cargados (corriente) a través de un lazo conductor, lo que les permite trabajar como, por ejemplo, generar una luz.
En resumen, tensión = presión y se mide en voltios (V). El término reconoce al físico italiano Alessandro Volta (1745-1827), inventor de la pila voltaica, el precursor de la pila doméstica de hoy.
En los inicios de la electricidad, la tensión era conocida como fuerza electromotriz (fem). Es por ello que en las ecuaciones como la ley de Ohm, la tensión se representa por el símbolo E.
Ejemplo de tensión en un circuito de corriente continua simple (DC):
- En este circuito de DC, el interruptor está cerrado (conectado).
- La tensión de la fuente de alimentación (la «diferencia de potencial» entre los dos polos de la batería) se activa, lo que genera una presión que obliga a los electrones a fluir como corriente hasta el terminal negativo de la pila.
- La corriente alcanza la luz, haciendo que brille.
- La corriente vuelve a la fuente de alimentación.
La tensión es de corriente alterna (AC) o de corriente continua (DC). Maneras en las que se diferencian:
Tensión de corriente alterna (representada en un multímetro digital por ):
- Fluye en ondas senoidales onduladas uniformemente, como se muestra a continuación:
- Invierte su sentido a intervalos regulares.
- Es comúnmente producido por compañías de servicios públicos mediante generadores, donde la energía mecánica (movimiento de rotación accionado por corrientes de agua, vapor, viento o calor) se convierte en energía eléctrica.
- Más común que la tensión de DC. Las compañías de servicios públicos suministran tensión a casas y negocios donde la mayoría de los dispositivos utilizan tensión de AC.
- Las fuentes de tensión primaria varían según el país. En los Estados Unidos, por ejemplo, es 120 voltios.
- Algunos dispositivos domésticos, como televisores y ordenadores, utilizan alimentación de tensión de DC. Utilizan rectificadores (como ese bloque grueso de un ordenador portátil) para convertir la tensión y corriente de AC a DC.
Los generadores convierten el movimiento de rotación en electricidad. El movimiento de rotación es ocasionado generalmente por agua que fluye (potencia hidroeléctrica) o por vapor de agua calentada con gas, petróleo, carbón o energía nuclear.
La tensión de corriente continua (representada en un multímetro digital por y ):
- Viaja en línea recta y en un solo sentido.
- Comúnmente es producida por las fuentes de energía almacenada, como las pilas.
- Las fuentes de tensión de DC tienen terminales positivo y negativo. Los terminales establecen la polaridad en un circuito, y la polaridad se puede usar para determinar si un circuito es de DC o AC.
- Comúnmente se utiliza en equipos portátiles con pilas (autos, linternas, cámaras).
Por qué es útil medir la tensión
Los técnicos tratan la mayoría de las situaciones de solución de problemas sabiendo cómo debe comportarse habitualmente un circuito.
Los circuitos se utilizan para suministrar energía a una carga; a un dispositivo pequeño, un electrodoméstico o un motor industrial. Las cargas a menudo llevan una placa que identifica sus valores de referencia eléctrica estándar, incluidas la tensión y la corriente. En lugar de una placa de identificación, algunos fabricantes ofrecen un esquema detallado (diagrama técnico) de los circuitos de la carga. Los manuales pueden incluir valores estándar.
Estos números le indican a un técnico qué lecturas esperar cuando una carga está funcionando normalmente. Una lectura de un multímetro digital puede identificar objetivamente las desviaciones de la norma. Aun así, el técnico debe usar conocimientos y experiencias para determinar los factores que causan estas variaciones.
Corriente eléctrica
• Corriente = (Número de electrones que pasan en un segundo) ∙ (carga/electrón)
1 amperio = (6.242∙1018 e/seg) ∙(-1.602 10-19Coulombio/e)
*Observe que un amperio = Culombio/segundo
• El signo negativo indica que la corriente en el interior es en realidad fluye en la dirección opuesta de la flujo de electrones.
El flujo de corriente eléctrica a través de un alambre es un flujo de electrones. Es análogo al flujo de agua a través de una tubería.
Corriente AC y DC
•AC (Corriente Alterna):
El flujo eléctrico se dan dos sentidos, alternando uno y otro. Esta corriente es la que tiene mayor potencia y mayor intensidad, está la podemos encontrar en las casas y en las calles (Alta, media y baja Tensión). La corriente AC tiene un valor constante. La red eléctrica es de Corriente Alterna (AC). Cada cable cambia de + a – 50 veces o 60 veces por segundo.
• DC (Corriente continua):
El flujo de la corriente eléctrica se da en un solo sentido. Desde un polo a otro, es decir esta corriente la podemos encontrar en pilas, baterías u otros aparatos de baja tensión eléctrica. La corriente DC tiene un valor que cambia sinusoidalmente. La electricidad de una batería o panel solar se llama corriente continua (DC). Hay un contacto/cable positivo (+) y un negativo (-).
Voltaje
• El voltaje es una medida de la energía potencial que hace que una corriente fluya a través de un transductor en un circuito.
• El voltaje siempre se mide como una diferencia con respecto a un punto común arbitrario llamado suelo.
• El voltaje también se conoce como fuerza electromotriz o EMF fuera de ingeniería
El voltaje es similar a la presión del agua. Se anota V y se mide en Voltios
La corriente es similar al caudal. Se anota I y se mide en Amperios
Para un mismo alambre (/tubo),
cuanto mayor sea el voltaje (/presión),
cuanto mayor sea la corriente (/tasa de flujo)
Resistencia
Ø La resistencia es la oposición al paso de una corriente eléctrica
§ Símbolo: ‘R’ (resistencia)
§ Unidad: ‘Ω’ (Ohmios)
Ø Cuanto más pequeña es la tubería, mayor es la resistencia al flujo de agua
Ø Cuanto más delgado es el cable, mayor es la resistencia a la corriente eléctrica
Ø Una bombilla incandescente tradicional es un cable de alta resistencia
Potencia
La potencia se mide en W (vatio) y es la velocidad a la que se genera la energía o consumido en un momento dado.
Ø La energía se mide a lo largo del tiempo en Wh (Watthora). Eso es lo que dice la compañía eléctrica.
Ø Cuando se utiliza un aparato de 1 W durante una hora, la energía utilizada es de 1 Wh
Ø La energía se puede almacenar en una batería, como el agua almacenado en un balde o estanque
¿Qué es la Ley de Ohm?
La Ley de Ohm establece que, a temperatura constante, la electricidad corriente que fluye en un material conductor es directamente proporcional al voltaje aplicado, e inversamente proporcional a la Resistencia.
¿Por qué es importante la Ley de Ohm?
La Ley de Ohm es la relación entre potencia, voltaje, corriente y resistencia Estas son las unidades eléctricas muy básicas que trabajar con. Los principios se aplican a la corriente alterna (AC), corriente continua (DC) o radiofrecuencia (rf) .
Características de la Ley de Ohm
Voltaje: diferencia de potencial, fuerza electromotriz, capacidad de hacer trabajar.
Unidad de medida Volt Símbolo V (Corriente: Flujo de electrones Unidad de medida Amperio Símbolo I
Resistencia: Oposición al flujo de corriente Unidad de medida Ohm a menudo visto como la letra griega Omega Símbolo R.
Diferencia principal entre voltaje y corriente
La corriente y el voltaje son dos antigüedades eléctricas diferentes pero relacionadas entre sí. Es importante conocer los fundamentos de tensión y corriente para la ingeniería eléctrica y electrónica y todo lo relacionado con la electricidad.
Es la pregunta más común y frecuente de los principiantes, incluso en las entrevistas de trabajo para los oficios básicos. Discutiremos las siguientes dos cantidades básicas con una comparación detallada.
Corriente: es la tasa de flujo de carga (electrones) entre dos puntos causada por el voltaje.
Voltaje: es la fuerza de diferencia de potencial entre dos puntos en un campo eléctrico que hace que la corriente fluya en el circuito.
Términos para recordar
• La Fuente puede ser cualquier fuente de energía eléctrica. En la práctica, hay tres posibilidades generales: puede ser una batería, un generador eléctrico o algún tipo de fuente de alimentación electrónica.
• La Carga es cualquier dispositivo o circuito alimentado por energía eléctrica. Puede ser tan simple como una bombilla o tan complejo como una computadora moderna de alta velocidad.
• (Camino) un cable o camino que permitirá que los electrones fluyan a través de un circuito.
• La electricidad se puede describir como el flujo de partículas cargadas. Si el las partículas se acumulan en un objeto, lo llamamos electricidad estática.
• (Corriente continua) Una corriente eléctrica que viaja en una dirección y se usa dentro de los circuitos electrónicos de la computadora.
• (Corriente alterna) La forma común de electricidad de la planta de energía a oficina en casa. Su dirección se invierte 60 veces por segundo.
• El circuito es un camino conductor para los electrones.
Referencia: Digital Multimeter Principles (Principios de los multímetros digitales) por Glen A. Mazur, American Technical Publishers.
Dispositivos eléctricos pasivos y activos
Se denomina componentes electrónicos 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 3 mediante soldadura, a un circuito impreso, para formar el mencionado circuito.
De acuerdo con el criterio que se elija podemos obtener distintas clasificaciones de estos elementos. Una de las clasificaciones es la siguiente: Elementos o componentes activos y pasivos.
Elementos pasivo: son aquellos que no capaces de controlar la corriente en un circuito en el cual está conectado, es decir no pude entregar energía a circuito. Su función es encargarse de la conexión entre los diferentes componentes activos, asegurando la transmisión de las señales eléctricas o modificando su nivel. Necesitan energía ya que se encargan de almacenarla, filtrarla, controlarla o dividirla, los tipos de elementos pasivos son: Resistencias, condensadores, inductores o bobinas, transformadores y diodos.
ELEMENTOS PASIVOS “LA RESISTENCIA”
Son elementos del circuito que se oponen al paso de la corriente eléctrica. Se pueden clasificar en tres grandes grupos:
Resistencias fijas: Son las que presentan un valor óhmico que no podemos modificar.
Resistencias variables: Son las que presentan un valor óhmico que nosotros podemos variar modificando la posición de un contacto deslizante. Resistencias especiales: Son las que varían su valor óhmico en función de la estimulación que reciben de un factor externo (luz, temperatura…)
Nomenclatura de las resistencias:
En todas las resistencias nos podemos encontrar tres características, el valor nominal expresado en ohmios (Ω), la tolerancia en % y la potencia en vatios (W).
Valor nominal: Es el que indica el fabricante. Este valor normalmente es diferente del valor real, pues influyen diferentes factores de tipo ambiental o de los mismos procesos de fabricación, pues no son exactos. Suele venir indicado, bien con un código de colores, bien con caracteres alfanuméricos.
Tolerancia: Debido a los factores indicados anteriormente, y en función de la exactitud que se le dé al valor, se establece el concepto de tolerancia como un % del valor nominal. De esta forma, si nosotros sumamos el resultado de aplicar el porcentaje al valor nominal, obtenemos un valor límite superior. Si por el contrario lo que hacemos es restarlo, obtenemos un valor límite inferior. Con la tolerancia, el fabricante nos garantiza que el valor real de la resistencia va a estar siempre contenido entre estos valores, Si esto no es así, el componente está defectuoso.
Potencia nominal: Es el valor de la potencia disipada por el resistor en condiciones normales de presión y temperatura.
ELEMENTOS PASIVOS “EL CONDENSADOR”
Principalmente un condensador es un elemento capaz de almacenar energía eléctrica. se clasifican como elementos eléctricos pasivos que acumulan energía en forma de campo electrostático.
En palabras simples, el condensador incluye 2 placas conductoras alejadas por el dieléctrico (un material aislante). cuando conectamos el condensador a una fuente de voltaje, comienza a circular corriente por el circuito y una de las placas adquiere carga negativa y la otra positiva, al apagar la fuente de voltaje, si conectamos alguna carga (ej: una resistencia) al condensador, comenzará a circular corriente desde el condensador hacia la carga, hasta descargarse. Nos lo podemos encontrar de todos los tamaños, desde minúsculos condensadores en placas electrónicas hasta los llamados supe condensadores para almacenamiento de energía. La unidad de medida del condensador es la capacitancia que se mide en faradios y es inversamente relativa a la alienación entre las placas y es directamente relativa al área de superficie de las placas conductoras. La capacitancia también depende de constante dieléctrica del material que se coloque entre las placas.
En algunos condensadores de poliéster se utiliza el mismo código de colores que en las resistencias, de cinco bandas, donde los colores de las dos primeras son el valor de las unidades y decenas, el tercero la cantidad de ceros, el cuarto color es la tolerancia, y el quinto la tensión máxima.
Los condensadores tienen muchas propiedades:
• Pueden almacenar energía y se puede disipar esta energía al circuito cuando se requiera.
• Pueden bloquear DC y permitir que fluya AC a través de el, y esto permite acoplar una parte del circuito con el otro.
• Los circuitos con condensadores dependen de la frecuencia, por lo que se pueden utilizar para amplificar ciertas frecuencias.
• Cuando se aplica una corriente alterna, la corriente se adelanta al voltaje y por lo tanto en aplicaciones de potencia se incrementa la potencia de carga.
• Permite frecuencias altas y por lo que se puede utilizar como un filtro de ya sea para filtrar las frecuencias bajas o para recoger las frecuencias altas.
ELEMENTOS PASIVOS BOBINAS (INDUCTORES)
Las bobinas están presentes en muchas cosas que utilizamos en la vida diaria, por ejemplo, en el sistema de encendido de los carros, en las lámparas tubulares de iluminación, en el motor de las lavadoras y de los ventiladores. En las fuentes de alimentación las bobinas son usadas para filtrar componentes de corriente alterna y obtener corriente continua. La bobina o inductor es un componente pasivo hecho de un alambre aislado que por su forma (espiras de alambre arrollados) almacena energía en forma de campo magnético, por un fenómeno llamado autoinducción. El inductor es diferente del condensador o capacitor, que almacena energía en forma de campo eléctrico.
Este componente almacena energía en forma de campo magnético. Todo cable por el que circula una corriente tiene a su alrededor un campo magnético. Una bobona también puede funcionar la inversa, es decir, si hacemos que un campo magnético se mueva a través de la bobina se genera en ella una tensión eléctrica. Bajo estos dos efectos las aplicaciones son múltiples: electroválvulas, relés, motores y generadores, interruptores, sensores, transformadores, timbres.
Al estar el inductor hecho de espiras de cable, el campo magnético circula por el centro del mismo y cierra su camino por su parte exterior. Las bobinas están conformadas por un alambre o hilo de cobre esmaltado enrollado en un núcleo, estos núcleos pueden tener diferente composición ya sea al aire o en un material ferroso como por ejemplo acero magnético para intensificar su capacidad de magnetismo. Su unidad de medida es el Henrio (H) en el Sistema Internacional, pero se suelen emplear los submúltiplos mH y mH.
Para calcular los henrios de una bobina se tienen que considerar los siguientes factores.
- El número de espiras o vueltas que tenga.
- El diámetro de las espiras
- Longitud del hilo
- El tipo de núcleo
Todos estos factores entre más grandes o mayores sean aumentan la inductancia de la bobina lo que provoca que tenga más henrios (H).
Existen principalmente 2 tipos de bobinas:
- Fijas
- Variables
Elementos Activos: Son aquellos que transforman algún tipo de energía para la obtención de alguna otra forma de energía.
Pertenecen a estos procesos, la generación de energía eléctrica, los dispositivos que, tomando energía de algún tipo, la transforman en otra, como los amplificadores que se utilizan en electrónica: los amplificadores de audio, los receptores de radio y televisión, etc.
Fundamentalmente son los generadores eléctricos y ciertos componentes semiconductores como transistores y circuitos integrados.
Según su estructura física
Discretos: son aquellos que están encapsulados uno a uno, como es el caso de los resistores, condensadores, diodos, transistores, etc.
Integrados: forman conjuntos más complejos, como por ejemplo un amplificador operacional o una puerta lógica, que pueden contener desde unos pocos componentes discretos hasta millones de ellos. Son los denominados circuitos integrados.
Cómo usar un Multímetro Digital
Un multímetro digital (DMM), una herramienta indispensable que puede usar para diagnosticar circuitos, conocer los diseños electrónicos de otras personas e incluso probar una batería. De ahí el nombre ‘multi’-‘meter’ (medida múltiple).
Las cosas más básicas que medimos son el voltaje y la corriente. Un multímetro también es ideal para algunas comprobaciones básicas de cordura y resolución de problemas. ¿Tu circuito no funciona? ¿Funciona el interruptor? ¡Ponle un metro! El multímetro es su primera defensa al solucionar problemas en un sistema. En este tutorial cubriremos la medición de voltaje, corriente, resistencia y continuidad.
Partes de un multímetro
Un multímetro tiene tres partes:
· Monitor
· Perilla de selección
· Puertos
Monitor o pantalla
La pantalla suele tener cuatro dígitos y la capacidad de mostrar un signo negativo. Algunos multímetros tienen pantallas iluminadas para una mejor visualización en situaciones de poca luz.
La perilla de selección permite al usuario configurar el multímetro para leer cosas diferentes, como miliamperios (mA) de corriente, voltaje (V) y resistencia (Ω).
Se conectan dos sondas en dos de los puertos en la parte frontal de la unidad. COM significa común y casi siempre está conectado a tierra ‘-‘ de un circuito. La sonda COM es convencionalmente negra, pero no hay diferencia entre la sonda roja y la sonda negra aparte del color. 10A es el puerto especial que se utiliza cuando se miden corrientes grandes (superiores a 200 mA). mAVΩ es el puerto al que se conecta convencionalmente la sonda roja. Este puerto permite la medición de corriente (hasta 200 mA), voltaje (V) y resistencia (Ω). Las sondas tienen un conector tipo banana en el extremo que se conecta al multímetro. Cualquier sonda con conector tipo banana funcionará con este medidor. Esto permite que se utilicen diferentes tipos de sondas.
Selección de voltaje
¿Por qué la perilla del medidor lee 20V y no 10V? Si está buscando medir un voltaje inferior a 20 V, cambie a la configuración de 20 V. Esto le permitirá leer de 2.00 a 19.99.
El primer dígito de muchos multímetros solo puede mostrar un ‘1’, por lo que los rangos están limitados a 19,99 en lugar de 99,99. Por lo tanto, el rango máximo de 20 V en lugar del rango máximo de 99 V.
Puertos
El puerto “COM” o “–“ es donde se debe conectar la sonda negra. La sonda COM es convencionalmente negra.
10A se utiliza cuando se miden corrientes grandes, superiores a 200mA
µAmA se utiliza para medir la corriente
VΩ le permite medir el voltaje y la resistencia y probar la continuidad
Estos puertos pueden variar dependiendo del multímetro que estés usando.
Medición de voltaje
Con el multímetro se puede medir voltaje de DC o voltaje de AC.
La V con línea recta significa voltaje DC.
La V con la línea ondulada significa voltaje de AC
Para medir el voltaje:
· Establezca el modo en V con una línea ondulada si está midiendo voltaje de AC o en V con una línea recta si está midiendo voltaje de DC.
· Asegúrese de que la sonda roja esté conectada al puerto con una V al lado.
· Conecte la sonda roja al lado positivo de su componente, que es de donde proviene la corriente.
· Conecte la sonda COM al otro lado de su componente.
· Lea el valor en la pantalla.
Para comenzar, midamos el voltaje en una batería AA: conecte la sonda negra en COM y la sonda roja en mAVΩ. Configure el multímetro en «2V» en el rango de DC (corriente continua). Casi todos los dispositivos electrónicos portátiles usan corriente continua, no corriente alterna. Conecte la sonda negra a la tierra de la batería, donde está el signo ‘-‘ y la sonda roja a la alimentación, donde está el signo ‘+’. Aprieta las sondas con un poco de presión contra los terminales positivo y negativo de la batería AA. Si tiene una batería nueva, debería ver alrededor de 1,5 V en la pantalla (esta batería es nueva, por lo que su voltaje es ligeramente superior a 1,5 V).
Si está midiendo voltaje de DC (como una batería o un sensor conectado a un Arduino), debe configurar la perilla donde la V tiene una línea recta. El voltaje de AC (como lo que sale de la pared) puede ser peligroso, por lo que rara vez necesitamos usar la configuración de voltaje de AC (la V con una línea ondulada al lado). Si desea probar con AC, le recomendamos que obtenga un probador sin contacto en lugar de usar un multímetro digital.
¿Qué sucede si cambias las sondas roja y negra? La lectura en el multímetro es simplemente negativa. ¡No pasa nada malo! El multímetro mide el voltaje en relación con la sonda común. ¿Cuánto voltaje hay en el ‘+’ de la batería en comparación con el pin común o negativo? 1,5 V. Si cambiamos las sondas, definimos ‘+’ como el punto común o cero. ¿Cuánto voltaje hay en el ‘-‘ de la batería en comparación con nuestro nuevo cero? -1.5V!
Medición de resistencia
Las resistencias normales tienen códigos de color en ellas. Si no sabes lo que significan, ¡está bien! Hay muchas calculadoras en línea que son fáciles de usar. Sin embargo, si alguna vez te encuentras sin acceso a Internet, un multímetro es muy útil para medir la resistencia.
Elija una resistencia aleatoria y configure el multímetro en la configuración de 20kΩ. Luego sostenga las sondas contra las patas de la resistencia con la misma presión que cuando presiona una tecla en un teclado.
El medidor leerá una de tres cosas, 0.00, 1 o el valor real de la resistencia.
En este ejemplo, el medidor marca 0,97, lo que significa que esta resistencia tiene un valor de 970 Ω, o alrededor de 1 kΩ (recuerde que está en el modo de 20 kΩ o 20 000 ohmios, por lo que debe mover el decimal tres lugares a la derecha o 970 ohmios).
Si el multímetro lee 1 o muestra OL, está sobrecargado. Deberá probar un modo superior, como el modo de 200 kΩ o el modo de 2 MΩ (megaohmios). No hay daño si esto sucede, simplemente significa que la perilla de rango debe ajustarse.
Si el multímetro marca 0,00 o casi cero, entonces debe bajar el modo a 2kΩ o 200Ω.
Recuerde que muchas resistencias tienen una tolerancia del 5%. Esto significa que los códigos de color pueden indicar 10 000 ohmios (10 kΩ), pero debido a discrepancias en el proceso de fabricación, una resistencia de 10 kΩ podría tener un valor tan bajo como 9,5 kΩ o tan alto como 10,5 kΩ. No se preocupe, funcionará bien como una resistencia pull-up o general.
Medición de corriente
La lectura de corriente es una de las lecturas más complicadas y perspicaces en el mundo de la electrónica integrada. Es complicado porque tienes que medir la corriente en serie. Cuando el voltaje se mide presionando VCC y GND (en paralelo), para medir la corriente, debe interrumpir físicamente el flujo de corriente y poner el medidor en línea.
Con el multímetro conectado, ahora podemos configurar el dial en la configuración adecuada y medir algo de corriente. La medición de corriente funciona igual que el voltaje y la resistencia: debe obtener el rango correcto. Configure el multímetro en 200 mA y trabaje desde allí. El consumo de corriente para muchos proyectos de placas de prueba suele ser inferior a 200 mA. Asegúrese de que la sonda roja esté enchufada en el puerto con fusible de 200 mA.
En nuestro multímetro favorito, el orificio de 200 mA es el mismo puerto/orificio que la lectura de voltaje y resistencia (el puerto está etiquetado como mAVΩ). Esto significa que puede mantener la sonda roja en el mismo puerto para medir corriente, voltaje o resistencia. Sin embargo, si sospecha que su circuito usará cerca o más de 200 mA, cambie su sonda al lado de 10 A, solo para estar seguro. Sobrecargar la corriente puede resultar en un fusible quemado en lugar de solo una pantalla de sobrecarga.
Continuidad
La prueba de continuidad es el acto de probar la resistencia entre dos puntos. Si hay una resistencia muy baja (menos de unos pocos Ω), los dos puntos se conectan eléctricamente y se emite un tono. Si hay más de unos pocos Ω de resistencia, entonces el circuito está abierto y no se emite ningún tono. Esta prueba ayuda a asegurar que las conexiones se realicen correctamente entre dos puntos. Esta prueba también nos ayuda a detectar si están conectados dos puntos que no deberían estarlo.
La continuidad es posiblemente la función más importante para los gurús del hardware integrado. Esta característica nos permite probar la conductividad de los materiales y rastrear dónde se han realizado o no las conexiones eléctricas.
Configure el multímetro en el modo ‘Continuidad’. Puede variar entre los DMM, pero busque un símbolo de diodo con ondas de propagación a su alrededor (como el sonido que sale de un altavoz).
La continuidad es una excelente manera de probar si dos pines SMD se tocan. Si sus ojos no pueden verlo, el multímetro suele ser un gran segundo recurso de prueba.
Cuando un sistema no funciona, la continuidad es una cosa más para ayudar a solucionar los problemas del sistema.
Amperaje
Llamamos amperaje al volumen de corriente eléctrica que esta circulando a través de un elemento eléctrico.
Este mide el Nº de electrones que esta pasando por un punto en concreto.
– Se mide con el valor Ampere y su símbolo es «A» así quedaría como 1 ampere = 1 A
Para estas medidas se necesita reconfigurar el medidor; debes mover el cable rojo de la sonda a un enchufe diferente al que se usa para la medición de voltaje y resistencia.
Y, como verás, generalmente hay una opción de dos enchufes. Si eliges el enchufe incorrecto, o si hay demasiada corriente, existe la posibilidad de dañar tu medidor.
Ten en cuenta que usamos las palabras «corriente» y «amperaje» (la unidad de corriente) indistintamente, pero el dial y los enchufes del medidor no están etiquetados con una «C» para corriente. Están etiquetados con la letra «A» para Amperaje. Ahora si comencemos a aprender cómo se mide el amperaje:
1. Enchufando el COM
Al igual que con todas las mediciones, coloca la sonda negra en el zócalo con la etiqueta «COM» para «común», lo que significa que es común a todas las mediciones. Una vez que esté allí, nunca será necesario moverlo.
2. Enchufando el Positivo
Coloca la sonda roja en el zócalo etiquetado con el símbolo «A» para Amperaje. En la mayoría de los medidores, incluso los medidores de rango automático, hay dos tomas: una configuración de alto amperaje y una configuración más sensible y de bajo amperaje.
Un enchufe puede decir «A» y tener una clasificación de, por ejemplo, 10A (diez amperios) impresa al lado. El otro puede decir «mA» para micros amplificadores y tener una clasificación de, por ejemplo, 300 mA impresa al lado. En caso de duda, utilice la configuración con la clasificación de amperaje más alta.
3. Configura el multimetro
Gira el dial giratorio grande a la configuración de amperaje que corresponde con el zócalo que está utilizando. Esto varía de metro a metro. Por ejemplo, puede haber configuraciones individuales «A» y «mA» en el dial que corresponden a los enchufes «A» y «mA», o puede haber una sola configuración «A» en el dial. Si tienes alguna duda, consulta la documentación de tu medidor.
- La calibración de tu multímetro debería de aparecer en el dispositivo o manual
4. Apaga la alimentación antes de conectar el medidor y usa pinzas de cocodrilo.
Apaga la alimentación antes de conectar el medidor y usa pinzas de cocodrilo.
Consideraciones importantes para la medición de amperios:
Encender el circuito eléctrico mediante lo medimos es algo muy muy peligroso, puede causarte desde quemaduras y descargas hasta daños letales con peligro de muerte ¿Como lo evitamos?
⚠️ – Asegúrate de llevar siempre guantes de goma y calzado adecuado, nunca descalzo
⚠️ – Comienza apagando los interruptores del sitio donde vayas a trabajar y usa una sonda para captar la corriente alterna para saber si de verdad esta todo apagado.
⚠️ – Trabaja siempre con guantes: Es importante que uses guantes de goma fuertes y gruesos, esto evitará todo tipo de quemaduras y descargas en lo posible.
⚠️ – Mira bien los cables: Pueden venir defectuosos, con rasguños o hasta pelados. Te recomendamos encarecidamente que vigiles bien todos y cada uno de los cables.
⚠️ – No realices el trabajo solo: Muchísimo mejor si puedes contar con la ayuda de alguien cerca, así no podrás lastimarte tanto con una persona cerca
⚠️ – Consulta el manual: En las instrucciones vendrán más y mejores advertencias de las que te podremos dar, así que investiga el manual detenidamente.
⚠️ – Y como siempre, empapate bien de información en Internet antes de medir.
Magnitud, Unidad y Símbolo
Identificar componentes electrónicos dañados
Antes de que puedas reparar una pieza de equipo electrónico, primero tienes que encontrar los componentes defectuosos en tu placa de circuito impreso, o PCB. Esto puede ser una tarea difícil, ya que los componentes diferentes requieren procedimientos de prueba diferentes. Tiene sentido comprobar transistores en primer lugar, porque se puede hacer una rápida prueba en el circuito. Los componentes pasivos tales como resistencias y bobinas tienden a fallar con menos frecuencia, aunque aún se pueden romper o quemar.
Una de las herramientas más importantes en su caja de herramientas, tanto físicamente como en términos de su propia experiencia y conocimientos, es un multímetro. La mayoría de las personas desconfían de trabajar con electricidad, y por una buena razón: la electricidad puede ser peligrosa cuando se trabaja en cualquier electrodoméstico, y saber cuándo está haciendo algo bien o mal puede ser complicado. La mayoría de los electrodomésticos con componentes eléctricos se dañan cuando alguna parte del circuito ya no conduce la electricidad correctamente, por lo que poder aislar las partes y probarlas será una parte frecuente de su trabajo. Así es cómo:
Cómo probar piezas de electrodomésticos con su multímetro
El primer paso en cualquier trabajo de reparación o resolución de problemas es desconectar el aparato de la fuente de alimentación. Esto es cierto ya sea que el dispositivo se conecte a la pared o esté conectado a la casa; en esa circunstancia, deberá apagar el disyuntor. Esto te mantiene a ti y al cliente a salvo, así como al electrodoméstico y a la casa.
Una vez que haya apagado y desconectado el aparato, estará listo para usar el multímetro. Estos dispositivos prueban muchas cosas, y las más comunes son la continuidad, el voltaje y la resistencia:
Usar un multímetro
Los multímetros facilitan la verificación automática del estado de varios componentes eléctricos, pero deberá aprender a configurar y usar correctamente un multímetro para obtener las lecturas más precisas. Primero, determine qué tipo de prueba está realizando y seleccione la configuración adecuada. Si está comprobando la resistencia, deberá elegir la configuración de ohmios, mientras que deberá elegir CA o CC si está midiendo voltaje.
Al usar un multímetro, el paso más importante que debe recordar es seleccionar un voltaje o rango que sea más alto que el valor esperado del componente que planea probar. Hacer esto garantizará una lectura precisa y ayudará a mantener seguras las herramientas y el equipo. Finalmente, siempre desconecte cualquier dispositivo que planee probar o solucionar problemas de su fuente de alimentación antes de desarmarlo.
Comprobación de componentes eléctricos
Los dispositivos eléctricos pueden funcionar mal o dañarse en una gran cantidad de lugares, por lo que a veces puede ser difícil encontrar el origen del problema. Con herramientas como un multímetro, puede probar los componentes individuales de un dispositivo, ayudándole a identificar el problema, probar los componentes antes de usarlos, realizar pruebas y reparaciones de rutina, y más.
Las pruebas de continuidad miden si la electricidad puede fluir a través de la pieza. Conecta las dos sondas en el multímetro y ajusta el dial en ‘continuidad’. Si coloca las sondas roja y negra a ambos lados de la pieza (algunas piezas tienen diodos y son unidireccionales, por lo que debe colocar las sondas en consecuencia) y obtiene una lectura de aproximadamente cero, la electricidad puede fluir a través de la pieza. Si no puede, su multímetro irá hacia uno o mostrará OL para lazo abierto. La pregunta es si se supone que la electricidad fluya o no.
La resistencia prueba cuánta corriente se pierde a medida que la electricidad fluye a través de un componente o circuito. Se mide en ohmios y es un poco más complicado de probar que la continuidad. Mientras que la continuidad funciona en un rango de cero a uno (o OL), la resistencia puede tener diferentes intensidades, por lo que necesita saber cuánta resistencia debe tener una parte determinada. tener. Luego, configuraría manualmente el rango en su multímetro alrededor de esa cantidad para que el multímetro pueda proporcionar una lectura de si la resistencia es más baja o más alta que esa cantidad. Puede ajustar el rango haciéndolo más bajo si el multímetro lee cerca de cero o haciéndolo más alto si lee uno o OL (sobrecarga). Una vez que tenga un rango en el dispositivo, coloque las sondas a ambos lados del dispositivo para encontrar los ohmios de resistencia. El componente debe estar aislado de cualquier fuente de alimentación, de lo contrario, puede arruinar su medidor. Preferimos el uso de un medidor analógico para lograr esto.
La tercera prueba común es para el voltaje, o la fuerza de la presión eléctrica. Deberá saber si el aparato es de CC (corriente continua) o de CA (corriente alterna). Verificar el voltaje puede ser muy peligroso, asegúrese de obtener la capacitación adecuada antes de intentarlo. Al igual que con las pruebas de resistencia, deberá configurar manualmente el rango esperado y asegurarse de que ambos multímetros puedan manejar el voltaje máximo esperado. Algunos componentes pueden estar bien eléctricamente, pero una verificación de voltaje puede garantizar que estén bien mecánicamente.
Cuando esté probando componentes, siempre comience con la continuidad. Tanto las pruebas de resistencia como las de voltaje se basan en la electricidad que pasa a través de la pieza, y el multímetro no sabrá la diferencia entre una pieza con la resistencia incorrecta y una pieza sin continuidad. Debe tener la información de continuidad como referencia para leer sus otros resultados.
Continuidad
Se realiza una prueba de continuidad para determinar si dos elementos están conectados eléctricamente, lo que permite que una corriente eléctrica fluya de uno a otro. Al probar la continuidad, coloca las sondas del multímetro a cada lado del componente. Si la lectura resultante está en o alrededor de ‘0’, el componente es continuo. Una lectura de ‘1’ o ‘bucle abierto’ indica que el componente no es continuo y no permite que la electricidad fluya a través de él.
Resistencia
Se realiza una prueba de resistencia para determinar cuánta corriente se pierde durante su viaje a través de un componente eléctrico. Varias partes y componentes tienen diferentes resistencias, por lo que antes de probar una parte, debe saber cuánta resistencia debe tener. Desconecte siempre cualquier dispositivo o componente de una fuente de energía antes de probar la resistencia. Al igual que cuando mide la continuidad, una prueba de resistencia implica colocar las puntas de prueba del multímetro a cada lado del componente para obtener una lectura.
Voltaje
Se realiza una prueba de voltaje para evaluar la fuerza de una corriente eléctrica. Al igual que cuando se prueba la resistencia, la prueba de voltaje requiere que conozca el rango de voltaje esperado de antemano para configurar correctamente su multímetro y saber si la lectura indica un problema o no. El proceso de prueba de voltaje es similar a otras pruebas de multímetro, pero los multímetros individuales pueden venir con instrucciones específicas.
Batería
Antes de reemplazar componentes o realizar reparaciones importantes en un dispositivo, el primer paso que dan la mayoría de los técnicos es probar la batería del dispositivo. Usando un multímetro para probar el voltaje de una batería, puede determinar si una batería está completamente cargada, necesita carga, quemada, a punto de quemarse, etc. Al probar el voltaje de una batería, puede descartar ciertos problemas eléctricos, realizar un seguimiento de cuándo es necesario reemplazar las baterías y asegurarse de que sus dispositivos estén alimentados correctamente.
Cables y alambres
Los cables y alambres deben probarse antes de usarse o agregarse a un dispositivo, pero también pueden probarse una vez que ya se hayan instalado. Se prueba la continuidad de los cables, evaluando su capacidad para canalizar la carga eléctrica y transportarla de un lugar a otro.
Condensadores e inductores
El primer paso para probar un capacitor o inductor es asegurarse de que la unidad esté descargada. Configure el multímetro para medir ohmios y conecte las sondas a los terminales. Si el medidor lee ‘línea abierta’, la unidad está en buenas condiciones. Si no hay cambios y no aparece ninguna lectura en el medidor, la unidad está muerta.
Diodos
Desconecte el diodo de su fuente de alimentación y asegúrese de que esté descargado. Configure el multímetro en ‘prueba de diodo’ y conecte las sondas del medidor a los cables del diodo. Pruebe y anote la lectura. A continuación, invierta las sondas de prueba y pruebe de nuevo, anotando también esta lectura.
Si la primera lectura muestra 0,5 V – 0,8 V (silicio) o 0,2 V – 0,3 V (germanio), el diodo está en buenas condiciones. Si la prueba inversa lee OL (línea abierta), se confirma que el diodo está en buenas condiciones. Si la lectura muestra OL en ambas direcciones, el diodo está muerto. Si el medidor muestra una lectura de alrededor de 0,4 V en ambas direcciones, el diodo tiene un cortocircuito y debe reemplazarse.
Fusible
Conecta las puntas de prueba del multímetro con el fusible y configura el medidor en modo de «resistencia». Si la lectura muestra 0, el fusible está en buenas condiciones. Si la lectura muestra ‘infinito’, es una indicación de un problema y es posible que sea necesario reemplazar el fusible.
LED
Primero, desconecte el LED de su fuente de alimentación. Configure el multímetro en ‘prueba de diodo’ y conecte las sondas al terminal LED. Si el LED se enciende, está en buenas condiciones; cualquier otro resultado muestra un defecto o falta de carga.
Relés
Configure el multímetro en «continuidad», luego conecte las sondas del medidor a los terminales de la bobina del relé. Si el multímetro emite un sonido o muestra alguna lectura de continuidad, la bobina está en buenas condiciones. Si el medidor no muestra cambios o no da indicación de continuidad, el relé está dañado y necesita ser reemplazado.
Resistencias
Configure el multímetro en ‘resistencia’, luego conecte las puntas de prueba del medidor a ambos extremos de la resistencia. Si el medidor lee con un valor exacto de resistencia con un porcentaje de tolerancia, la resistencia está en buenas condiciones. Si el medidor muestra una lectura de ‘infinito’, puede haber un defecto o la resistencia puede estar rota y necesita ser reemplazada.
Interruptores y pulsadores
Coloque el interruptor o botón pulsador en la posición ON. Configure el multímetro en ‘resistencia’, luego conecte las sondas del medidor a ambas terminales del interruptor o botón pulsador. Esta prueba debe producir una lectura de ‘0’. A continuación, presione el botón o gire el interruptor para ponerlo en la posición APAGADO, luego realice la prueba nuevamente. Esta prueba debe producir una lectura de ‘infinito’.
Si ambas pruebas producen una lectura de 0, o ambas pruebas producen una lectura de infinito, el interruptor o botón no funciona correctamente y debe reemplazarse.
Transistores
Con un multímetro, puede probar la base, el colector y el emisor de un transistor. Consulte esta guía para obtener una descripción completa de cada una de estas pruebas.
Videos tutoriales:
Conceptos básicos de soldadura y desoldadura en una PCB
Luego de detectar un componente electrónico dañado, lo que procede es reemplazarlo.
Una placa de circuito impreso típico, o PCB, contiene una gran cantidad de componentes electrónicos. Estos componentes se mantienen en la placa mediante fundente de soldadura que crea una fuerte unión entre los pines de un componente y sus almohadillas correspondientes en la placa. Sin embargo, el objetivo principal de esta soldadura es proporcionar conectividad eléctrica. La soldadura y desoldadura se realizan para instalar un componente en una placa de circuito impreso o para retirarlo de la placa.
Conceptos básicos de soldadura
Materiales necesarios para soldar
A. Soldador
Se utiliza un soldador para calentar las conexiones a soldar.
Para circuitos electrónicos, debe usar un soldador de 25 a 40 vatios (W).
Los soldadores de mayor potencia no son necesariamente más calientes; solo pueden calentar componentes más grandes.
Un soldador de 40 W hace las uniones más rápido que un soldador de 25 W.
B. Soldadura/plomo de soldadura (soldadura con núcleo de colofonia)
La soldadura tiene un punto de fusión más bajo que los metales que se conectan. La soldadura se derrite cuando se calienta con el soldador, pero los metales que se unen no se derretirán.
El núcleo de colofonia actúa como fundente. Previene la oxidación de los metales que se conectan y mejora la capacidad de la soldadura para «mojar» las superficies que se unen.
La soldadura que se usa para unir tuberías de cobre tiene un núcleo ácido, que es apropiado para tuberías, pero corroerá las conexiones electrónicas. Use soldadura que tenga un núcleo de colofonia.
Para la mayoría de los trabajos electrónicos, lo mejor es una soldadura con un diámetro de 0,75 milímetros (mm) a 1,0 mm.
Una soldadura más gruesa puede dificultar la soldadura de uniones pequeñas y también aumenta las posibilidades de crear puentes de soldadura entre las almohadillas de cobre que no deben conectarse.
Se utiliza una aleación de 60/40 (60% estaño, 40% plomo) para la mayoría de los trabajos electrónicos, pero también hay disponibles soldaduras sin plomo.
C. Soporte de soldadura
Hay una variedad de soportes disponibles. Es importante mantener siempre la plancha caliente en su soporte cuando no esté en uso.
D esponja
La esponja húmeda se utiliza para limpiar la punta de la plancha.
E. Trenza de soldadura
Esto se utiliza para eliminar la soldadura.
Para usar la trenza, colóquela sobre la soldadura que se va a quitar y caliéntela desde arriba con la plancha. La soldadura fluirá hacia la trenza.
La trenza de soldadura se utiliza para extraer un componente electrónico que se suelda a una placa.
También se utiliza para reducir la cantidad de soldadura en una conexión.
F. Lana de acero o papel de lija fino
Se utiliza para limpiar las conexiones antes de soldar.
La soldadura no fluirá sobre una conexión sucia.
Proceso de soldadura
1. La soldadura necesita una superficie limpia sobre la cual adherirse.
Pula la lámina de cobre de una placa de circuito impreso con lana de acero antes de soldar.
Retire cualquier aceite, pintura, cera, etc. con un solvente, lana de acero o papel de lija fino.
2. Para soldar, caliente la conexión con la punta del soldador durante unos segundos, luego aplique la soldadura.
Caliente la conexión, no la soldadura.
Sostenga el soldador como un bolígrafo, cerca de la base del mango.
Ambas partes que se están soldando deben estar calientes para formar una buena conexión.
3. Mantenga la punta de soldadura en la conexión mientras se aplica la soldadura.
La soldadura fluirá hacia y alrededor de las conexiones bien calentadas.
Use suficiente soldadura para formar una conexión fuerte.
4. Retire la punta de la conexión tan pronto como la soldadura fluya hacia donde desea que esté. Retire la soldadura, luego el hierro.
5. No mueva la conexión mientras la soldadura se está enfriando.
6. No sobrecaliente la conexión, ya que podría dañar el componente eléctrico que está soldando.
Los transistores y algunos otros componentes pueden dañarse con el calor al soldar. Se puede utilizar una pinza de cocodrilo como disipador de calor para proteger estos componentes.
7. Soldar una conexión debería llevar solo unos segundos.
8. Inspeccione la junta de cerca. Debe verse brillante.
Si está soldando un cable (llamado plomo) en una placa de circuito impreso (en la pista), debe tener forma de volcán.
Si la conexión se ve mal, vuelva a calentarla y vuelva a intentarlo.
9. Pase la punta de la plancha con una esponja húmeda para limpiarla. La punta ahora debería estar brillante.
10. Desenchufe el soldador cuando no esté en uso.
Conceptos básicos de desoldar
Materiales necesarios para desoldar
El equipo más utilizado y conveniente que se necesita para desoldar es la bomba desoldadora. Un buen succionador de soldadura manual como este funciona bastante bien para eliminar selectivamente partes de orificios pasantes de una PCB. Las unidades más baratas y pequeñas no funcionan tan bien. Se comercializan como compactos, pero no funcionan tan bien debido a la longitud de carrera limitada y los cilindros más pequeños.
Proceso de desoldar
Una de las mejores formas de desoldar un componente consiste en utilizar una bomba desoldadora. Una bomba desoldadora es esencialmente una pequeña aspiradora de alta presión. Después de calentar la soldadura, puede usar la bomba desoldadora para aspirar la soldadura hacia arriba y apartarla. Estos son los pasos básicos para usar una bomba desoldadora manual:
1. Caliente la soldadura que desea eliminar con un soldador (algunas bombas para desoldar también vienen con soldadores adjuntos).
2. Presione el émbolo hacia abajo (si su bomba tiene un bulbo, simplemente apriete el bulbo).
3. Una vez que la soldadura esté fundida, coloque la punta de la bomba desoldadora contra la soldadura que desea eliminar.
4. Suelte el émbolo o el bulbo. Algunas bombas para desoldar tienen un botón de liberación para que no tengas que mantenerlo presionado todo el tiempo.
5. Retire el componente libre.
6. Repita los pasos 1 a 4 para eliminar el exceso de soldadura.
7. Deseche la soldadura dentro de la bomba presionando repetidamente y soltando el émbolo.
Soldadura con soldador
Un soldador es la herramienta más utilizada para soldar componentes en PCB. Generalmente, el hierro se calienta a una temperatura de aproximadamente 420 grados centígrados, que es suficiente para derretir rápidamente el estaño de soldadura. Luego, el componente se coloca en la PCB de manera que sus pines estén alineados con sus almohadillas correspondientes en la placa.
En el siguiente paso, el alambre de soldadura se pone en contacto con la interfaz entre el primer pin y su almohadilla. Al tocar probablemente este cable en la interfaz con la punta del soldador caliente, se derrite la soldadura. La soldadura fundida fluye sobre la almohadilla y cubre el pin del componente.
Después de solidificarse, crea una unión fuerte entre el pasador y la placa. Dado que la solidificación de la soldadura ocurre con bastante rapidez, en dos o tres segundos, uno puede pasar al siguiente pin inmediatamente después de soldar uno.
Soldadura con aire caliente
La soldadura por reflujo o aire caliente se usa generalmente en entornos de producción de PCB en los que es necesario soldar una gran cantidad de componentes SMD al mismo tiempo.
SMD significa dispositivo de montaje en superficie y se refiere a componentes electrónicos que son mucho más pequeños que sus contrapartes de orificio pasante.
Estos componentes están soldados en el lado del componente de la placa y no requieren perforación.
El método de soldadura con aire caliente requiere un horno especialmente diseñado. Los componentes SMD se colocan primero en la placa con un fondo de soldadura en pasta repartido por todos sus terminales.
La pasta es lo suficientemente pegajosa para mantener los componentes en su lugar hasta colocar la tabla en el chorro de aire caliente.
La mayoría de las estaciones de reflujo o aire caliente funcionan en cuatro etapas. En la primera etapa, la temperatura del horno se eleva lentamente, a un ritmo de unos 2 grados centígrados por segundo hasta unos 200 grados centígrados. En la siguiente etapa, que dura aproximadamente uno o dos minutos, la tasa de incremento de temperatura se reduce significativamente.
Durante esta etapa, el fundente comienza a reaccionar con el plomo y la almohadilla para formar enlaces. La temperatura se eleva aún más en la siguiente etapa a aproximadamente 220 grados centígrados para completar el proceso de fusión y unión. Esta etapa generalmente tarda menos de un minuto en completarse, después de lo cual comienza la etapa de enfriamiento.
La desventaja de este método es que es muy difícil de usar para componentes individuales pequeños, ya que el calor puede derretir la soldadura en las almohadillas cercanas, lo que puede desalojar los componentes que no se pueden desoldar. Además, el flujo fundido puede fluir hacia pistas y almohadillas cercanas, lo que provoca cortocircuitos eléctricos. Por lo tanto, es muy importante mantener la tabla lo más plana posible durante este proceso.