Componentes de un circuito electrónico
Muchos de los elementos usados en los circuitos eléctricos se emplean también en los circuitos electrónicos, aunque sus características pueden variar. Otros operadores son exclusivos de los circuitos electrónicos, como, por ejemplo, los diodos, los transistores o los condensadores.
Las resistencias eléctricas
Cualquier elemento que se conecte en un circuito eléctrico (ya sean receptores, aparatos de medida, etc.) ofrece una cierta resistencia al paso de la corriente eléctrica. Además, en muchas ocasiones se introducen en los circuitos unas resistencias específicas.
Símbolo de la resistencia
En la mayoría de los circuitos electrónicos vamos a encontrar este tipo de componentes, cuya finalidad es limitar la cantidad de corriente eléctrica que pasa por un circuito, así como repartir la tensión a lo largo del mismo.
Existen varios tipos de resistencias, aunque las más comunes son las denominadas resistencias de carbón. Se trata de unos pequeños componentes con forma cilíndrica, formados por un material cerámico (grafito) y recubiertos por una película de pintura; incorporan dos terminales para ser conectados al circuito.
Las resistencias de carbón tienen un valor fijo en ohmios, que viene dado por un código de colores que aparece dibujado sobre el componente, como podemos observar en las fotografías.
Placa de circuito impreso
Las placas de circuito impreso sustituyen al cableado eléctrico en los circuitos electrónicos. Están hechas de un material aislante y tienen impresas unas pistas de material conductor. Por estas pistas circulará la corriente eléctrica. Además, estas placas sirven de soporte para los componentes electrónicos del circuito.
Código de colores de las resistencias
El código de colores permite identificar fácilmente el valor en ohmios de una resistencia.
Dicho código consta de cuatro franjas; tres de ellas, las que se encuentran más próximas entre sí, proporcionan el valor en ohmios de la resistencia, mientras que la cuarta franja, que aparece algo más separada, nos proporciona el valor de la tolerancia, es decir, el margen de error del valor que viene ya señalado en el componente.
Cuando queremos obtener el valor de la resistencia, debemos colocar esta en horizontal, con la banda de tolerancia hacia la derecha.
Para obtener el valor correcto de una resistencia, comenzamos a leer las franjas de izquierda a derecha de la siguiente manera:
La primera franja corresponde a la primera cifra.
La segunda franja corresponde a la segunda cifra.
La tercera franja es un factor multiplicador de las dos cifras anteriores.
Esquema de una resistencia cerámica
Las resistencias llevan impresas unos códigos de colores para identificar su valor en ohmios
Las resistencias llevan impresas unos códigos de colores para identificar su valor en ohmios.
Podemos observar, en el cuadro siguiente, los códigos de colores usuales:
El valor se obtiene leyendo las cifras como un número de una, dos o tres cifras; se multiplica por el multiplicador y se obtiene el resultado en Ohmios (Ω). El coeficiente de temperatura únicamente se aplica en resistencias de alta precisión (<1%).
Ejemplo: La caracterización de una resistencia de 470.000 Ω (470 k Ω), con una tolerancia del 10%, sería la representada en la figura siguiente:
1°cifra: Amarillo (4)
2°cifra: Violeta (7)
Multiplicador: Amarillo (10000)
Tolerancia: Plateado (+/-10%)
Tipos de resistencias variables
Potenciómetros
Estos elementos son resistencias variables, cuyo valor varía al girar un eje o al desplazar un cursor o contacto móvil. Esta acción añade más o menos material a la resistencia, modificando el valor de esta desde cero (0 Ω) hasta un valor máximo, que aparece indicado en el potenciómetro. Cuanto más largo sea el hilo (generalmente de cobre) que forma la resistencia, mayor será el valor de esta.
Las resistencias variables suelen emplearse como reguladores de corriente eléctrica.
Símbolo de un potenciómetro
Resistencias variables con la luz: LDR
Estas resistencias disminuyen tremendamente su valor cuando aumenta la cantidad de luz que reciben, pasando de miles de ohmios a solamente unas decenas. Pensemos en la ley de Ohm. Si disminuye la resistencia, la intensidad aumenta.
Resistencia LDR
Símbolo de una resistencia LDR.
De día
De noche
Resistencias variables con la temperatura: NTC y PTC
Estas resistencias cambian su valor según la temperatura a la que se las somete. Las hay de dos tipos:
NTC. Disminuyen su resistencia al aumentar la temperatura. (Coeficiente negativo de temperatura.)
PTC. Aumentan su resistencia al aumentar la temperatura. (Coeficiente positivo de temperatura.)
NTC: Si la temperatura aumenta, la resistencia disminuye. T↑ R↓
PTC: Si la temperatura aumenta, la resistencia aumenta. T↑ R↓
Los condensadores
Está compuesto, básicamente, por un par de armaduras separadas por un material aislante denominado dieléctrico. La capacidad de un condensador consiste en almacenar mayor o menor número de cargas cuando está sometido a tensión.
Condensador básico Símbolos del condensador
Símbolos de condensadores
El símbolo de la derecha es de un condensador electrolítico.
La relación entre la carga eléctrica que almacena un condensador y el voltaje al que está sometido se llama capacidad. Su unidad en el SI es el faradio (F).
C = q V
donde:
C: Capacidad en faradios.q: Carga en culombios.V: Voltaje en voltios.
Milifaradio → mF 1 mF = 10-3 F
Microfaradio → μF 1 μF = 10-6 F
Nanofaradio → nF 1 nF = 10-9 F
Picofaradio → pF 1 pF = 10-12 F
Fundamentalmente, se emplean dos tipos de condensadores. Los condensadores cerámicos y los electrolíticos.
Sobre su superficie, los condensadores llevan indicados los valores de capacidad y voltaje máximos que pueden soportar.
Condensador cargado
Símbolo electrónico
En condensadores electrolíticos: negativo y positivo; en cerámicos: no presentan polaridad
Características técnicas Generales:
Capacidad nominal.- Es el valor teórico esperado al acabar el proceso de fabricación. Se marca en el cuerpo del componente mediante un código de colores o directamente con su valor numérico.
Tolerancia.- Diferencia entre las desviaciones, de capacidad, superiores o inferiores según el fabricante.
Tensión nominal.- Es la tensión que el condensador puede soportar de una manera continua sin sufrir deterioro.
La unidad de medida del Condensador es el Faradio en honor a su descubridor Michael Faraday físico químico ingles. (1791 – 1867).
Como esta unidad en la práctica resultó ser muy grande, es común hablar de medidas inferiores como el microfaradio cuya medida se representa con el signo: µ.
Es muy común encontrar en ellos la numeración 103 y 104, que en el código JIS equivalen a 10.000 y 100.000 respectivamente; pero estos ya no son ohmios puesto que se trata de otro componente.
Esa codificación se debe leer de la siguiente manera:
Pongamos por ejemplo un 104. Escribimos las dos primeras cifras es decir 10 y agregamos el tercer numero en ceros, o sea cuatro ceros mas quedando: 100.000
Ese valor lo dividimos en un millon. (100.000/1.000.000 = 0.1) El resultado es 0.1 uF
La siguiente tabla nos da una idea general de este codigo:
101 = 0.0001 uF
102 = 0.001 uF
103 = 0.01 uF
104 = 0.1 uF
105 = 1 uF
Ahora bien, ¿pero cuál es la función importante de este componente?
Agrupémoslas en tres:
1 - Como filtro de señales.
2 - Como aplanador mas conocido como filtro.
3 - Como filtro de señales.
Estudiemos de modo general como es que logra hacer tanto trabajo. Lo primero es que actúa como un acumulador de electrones, en otras palabras como un recipiente donde guardar energía aunque con un aparente defecto: es como si tuviera un hueco por donde en poco tiempo se saliera su contenido; y decimos que aparente porque como veremos más adelante, ese defecto lo usaremos a favor.
¿Cómo está construido?
Su composición básica consiste en dos placas asiladas entre sí por un material especial llamado Dieléctrico; aunque en algunos casos se usa el mismo aire o una fina capa de plástico. De modo que si tomamos dos monedas las colocamos una sobre la otra separadas con papel, tendríamos un condensador.
A continuación tenemos un dibujo de como es mas un menos un filtro electrolitico en su interior.
Otra pregunta que surge es:
¿Qué hace que acumule más o menos carga? Eso depende del Dieléctrico y del tamaño de las placas.
Este es el símbolo para los diagramas.
CLASIFICACIÓN:
Condensadores fijos
Son componentes pasivos de dos terminales. Se clasifican en función del material dieléctrico y su forma. Pueden ser: de papel, de plástico, cerámico, electrolítico, de mica, de tántalo, de vidrio, de poliéster, Estos son los más utilizados.
A continuación se describirá, sin profundizar, las diferencias entre unos y otros, así como sus aplicaciones más usuales.
De papel
El dieléctrico es de celulosa impregnada con resinas o parafinas. Destaca su reducido volumen y gran estabilidad frente a cambios de temperatura. Tienen la propiedad de autor regeneración en caso de perforación. Las armaduras son de aluminio. Se fabrican en capacidades comprendidas entre 1uF y 480uF con tensiones entre 450v y 2,8Kv.
Se emplean en electrónica de potencia y energía para acoplamiento, protección de impulsos y aplanamiento de ondulaciones en frecuencias no superiores a 50Hz.
De plástico
Sus características más importantes son: gran resistencia de aislamiento (lo cual permite conservar la carga gran ), volumen reducido y excelente comportamiento a la humedad y a las variaciones de temperatura, además, tienen la propiedad de autor regeneración en caso de perforación en menos de 10s. Los materiales más utilizados son: poli estireno (styroflex), poliéster (mylar), poli carbonato (Macrofol) y politetrafluoretileno (teflón). Se fabrican en forma de bobinas o multicapas.
También se conocen como MK. Se fabrican de 1nF a 100mF y tensiones de 25-63-160-220-630v, 0.25-4Kv. Se reconocen por su aspecto rojo, amarillo y azul.
Cerámico
Los materiales cerámicos son buenos aislantes térmicos y eléctricos. El proceso de fabricación consiste básicamente en la metalización de las dos caras del material cerámico.
Se fabrican de 1pF a 1nF (grupo I) y de 1pF a 470nF (grupo II) con tensiones comprendidas entre 3 y 10000v.
Su identificación se realiza mediante código alfanumérico. Se utilizan en circuitos que necesitan alta estabilidad y bajas pérdidas en altas frecuencias.
Electrolítico
Permiten obtener capacidades elevadas en espacios reducidos. Actualmente existen dos tipos: los de aluminio, y los de tántalo. El fundamento es el mismo: se trata de depositar mediante electrolisis una fina capa aislante. Los condensadores electrolíticos deben conectarse respetando su polaridad, que viene indicada en sus terminales, pues de lo contrario se destruiría.
De mica
Son condensadores estables que pueden soportar tensiones altas, ya que la rigidez dieléctrica que presenta es muy elevada. Sobre todo se emplean en circuitos de alta frecuencia. Se utilizan en gamas de capacidades comprendidas entre 5pf y 100000pF. La gama de tensiones para las que se fabrican suelen ser altas (hasta 7500v). Se están sustituyendo por los de vidrio, de parecidas propiedades y más barato.
Condensadores variables
Constan de un grupo de armaduras móviles, de tal forma que al girar sobre un eje se aumenta o reduce la superficie de las armaduras metálicas enfrentadas, variándose con ello la capacidad.
El dieléctrico empleado suele ser el aire, aunque también se incluye mica o plástico.
Condensadores ajustables
Denominados también trimmers, los tipos más utilizados son los de mica, aire y cerámica.