Electronica Basica Parte 2 Teoria Electrica y Leer Esquemas

Introducción Este post esta dirigido a cualquier usuario que quiera aprender electrónica, en este post veremos la teoría eléctrica y como leer esquemas. Solo tratare teoría básica,lo "esencial". Si ya sabes electrónica,nunca viene mal repasar. DISCLAIMER: El material mostrado aquí es con fin educativo, las imágenes publicadas aqui son una recopilación de distintas fuentes. Electrónica Básica,Partes Electronica Basica Parte 1 Los componentes Electronica Basica Parte 3 Como Soldar Formato del Post Las cosas escritas en NARANJA son importantes y se recomienda leerlas. Las cosas escritas en AZUL son de menor importancia. Recomiendo leer el post completamente,como siempre. Teoría Eléctrica El Voltaje Concepto del Voltaje según Unicrom: "Para lograr que una lámpara como la de la figura se encienda, debe circular por los cables a los cuales está conectada, una corriente eléctrica. Para que esta corriente circule por los cables debe existir una fuerza llamada Fuente de fuerza electromotriz o para entender mejor una fuente de voltaje Una batería (en el caso de corriente continua), es simplemente una fuente de voltaje, que tiene unidad de voltios. Algunas conversiones de unidades de voltaje: 1 kilovoltio = 1000 voltios (volts) 1 milivoltio = 1 / 1000 = 0.001 voltios (volts) Normalmente las fuentes de voltaje tienen en su salida un valor fijo. Ejemplo: 3, 6, 9, 12 Voltios, etc., pero hay casos de fuentes de voltaje de salida variable, que tienen aplicaciones especiales. Cuando hablamos del voltaje de una batería o el voltaje que se puede obtener de un tomacorriente en la pared, estamos hablando de una diferencia de potencial. En el primer caso es una fuente de voltaje de corriente directa y en el segundo una fuente de voltaje de corriente alterna. Tal vez la forma más fácil de entender el significado de un voltaje es haciendo una analogía con un fenómeno de la naturaleza. Si comparamos el flujo de la corriente continua con el flujo de la corriente de agua de un río y al voltaje con la altura de una catarata (caída de agua), se puede entender a que se refiere el término voltaje (diferencia de potencial), que sería la altura (diferencia de alturas) de la caída de agua. La diferencia de potencial se entiende mejor cuando se habla de la energía potencial. La energía es la capacidad de realizar trabajo y la energía potencial es la energía que se asocia a un cuerpo por la posición que tiene. (en nuestro caso es la altura de la catarata) Dos casos posibles: - Una fuente que entregue un voltaje elevado con poca corriente. El caso de una caída de agua muy alta con poco caudal (poca corriente de agua) - Una fuente que entregue un voltaje pequeño pero mucha corriente. El caso de una caída de agua pequeña con mucho caudal (mucha corriente de agua). Un caso interesante es aquel en que la fuente tiene un valor de voltaje elevado y entrega mucha corriente. Este caso se presentaría en una caída de agua muy alta con un caudal muy grande. Este caso en especial nos indica que tenemos una fuente de voltaje con gran capacidad de entrega de potencia. Acordarse de la fórmula de potencia. " Potencia = Voltaje x Corriente = V x I ------------------------------------------------------- Pequeño Resumen: El voltaje debe tener un cable por el que fluir,y un lugar al que fluir,como es una Bombilla Eléctrica, el voltaje esta compuesto por Corriente y Diferencia de Potencial,un ejemplo de diferencia de potencial es medir TIERRA (GND) con algún cable de Voltaje Vivo (V+),la diferencia de potencial (el resultado) se denomina Voltaje. Si tenemos mucha corriente y poco Voltaje, prácticamente tenemos MUCHO EMPUJE pero POCO VOLUMEN,en cambio,mucho voltaje y poca corriente es tener POCO EMPUJE y MUCHO VOLUMEN. Tipos de Voltaje/Corriente Existen diferentes tipos de Voltaje,Alterno y Continuo. Corriente Alterna Según Unicrom: "La diferencia de la corriente alterna con la corriente continua, es que la corriente continua circula sólo en un sentido. La corriente alterna (como su nombre lo indica) circula por durante un tiempo en un sentido y después en sentido opuesto, volviéndose a repetir el mismo proceso en forma constante. Este tipo de corriente es la que nos llega a nuestras casas y la usamos para alimentar la TV, el equipo de sonido, la lavadora, la refrigeradora, etc." ------------------------------------------------------ "En el siguiente gráfico se muestra el voltaje (que es también alterno) y tenemos que la magnitud de éste varía primero hacia arriba y luego hacia abajo (de la misma forma en que se comporta la corriente) y nos da una forma de onda llamada: onda senoidal. La corriente alterna y sus características El voltaje varía continuamente, y para saber que voltaje tenemos en un momento específico, utilizamos la siguiente fórmula: V = Vp x Seno (Θ), donde: Vp = V pico es el valor máximo que obtiene la onda y Θ es una distancia angular y se mide en grados. Aclarando un poco esta última parte y analizando el gráfico, se ve que la onda senoidal es periódica (se repite la misma forma de onda continuamente). Si se toma un período de ésta (un ciclo completo), se dice que tiene una distancia angular de 360 grados. Y con ayuda de la fórmula que ya dimos, e incluyendo Θ (distancia angular para la cual queremos saber el voltaje) obtenemos el voltaje instantáneo de nuestro interés. Para cada distancia angular diferente el valor del voltaje es diferente, siendo en algunos casos positivo y en otros negativo (cuando se invierte su polaridad)." V = Vp x Seno (Θ) ------------------------------------------------------- Pequeño Resumen: La corriente alterna no es plana,alrevez,tiene forma de onda senoidal,la que nos llega a nuestras casas son 120 V en Colombia 220V en Argentina,60hz en Colombia y 50 hz en Argentina,lo que significa que esta señal cambia de forma 60 veces por segundo,formando asi una onda Senoidal. 30 veces por segundo es positiva y 30 veces por segundo negativa. Si tenemos 120V en nuestras casas probablemente nos lleguen mas de 150 Voltios por los picos positivos que aqui mismo ves,al medir la diferencia de potencial nuestra herramienta saca un promedio plano,por lo que nos informa de 120V. El poder de esta se mide en Watts Corriente Continua Según Unicrom: "La corriente continua (CC), es el resultado del flujo de electrones (carga negativa) por un conductor (alambre o cable de cobre casi siempre), que va del terminal negativo al terminal positivo de una batería. Circula en una sola dirección, pasando por una carga. Un foco / bombillo en este caso. La corriente continua no cambia su magnitud ni su dirección con el tiempo. No es equivocación, la corriente eléctrica sale del terminal negativo y termina en el positivo. Lo que sucede es, que es un flujo de electrones que tienen carga negativa. La cantidad de carga de electrón es muy pequeña. Una unidad de carga muy utilizada es el Coulomb (mucho más grande que la carga de un electrón). 1 Coulomb = la carga de 6 280 000 000 000 000 000 electrones ó en notación científica: 6.28 x 1018 electrones La corriente continua no cambia su magnitud ni su dirección con el tiempo Para ser consecuentes con nuestro gráfico y con la convención existente, se toma a la corriente como positiva y ésta circula desde el terminal positivo al terminal negativo. Corriente producida por una batería Lo que sucede es que un electrón al avanzar por el conductor va dejando un espacio positivo que a su vez es ocupado por otro electrón que deja otro espacio y así sucesivamente. Esto genera una serie de huecos que viajan en sentido opuesto al viaje de los electrones y que se puede entender como el sentido de la corriente positiva que se conoce. La corriente es la cantidad de carga que atraviesa la lámpara en un segundo, entonces: Corriente = Carga en coulombs / tiempo ó I = Q / T Si la carga que pasa por la lámpara es de 1 coulomb en un segundo, la corriente es de 1 amperio. Ejemplo: Si por la foco / bombillo pasa una carga de 14 coulombs en un segundo, entonces la corriente será: I = Q / T = 14 coulombs/1 seg = 14 amperios La corriente eléctrica se mide en (A) Amperios y para circuitos electrónicos generalmente se mide en mA (miliAmperios) ó (uA) microAmperios. Ver las siguientes conversiones. 1 mA (miliamperio) = 0.001 A (Amperios) 1 uA (microAmperio) = 0.000001 A (Amperios)" --------------------------------------------------- Corriente = Carga en coulombs / tiempo ó I = Q / T I = Q / T = 14 coulombs/1 seg = 14 amperios 1 mA (miliamperio) = 0.001 A (Amperios) 1 uA (microAmperio) = 0.000001 A (Amperios)" Pequeño Resumen: La corriente continua se obtiene de las baterías o de la misma Corriente Alterna,al rectificarla por un puente de diodos y varios capacitores hacemos que esta separe sus ciclos positivos y negativos,y los capacitores llenan los "VALLES" que son las áreas que quedan vacías en el semiciclo positivo (Lado Positivo de la Onda Senoidal),si nuestra fuente tiene también Voltaje Negativo,(Menor potencial que tierra) los VALLES deberán ser llenados por los Capacitores. La corriente continua es completamente plana y fluye hacia tierra,es ampliamente usada para dispositivos electrónicos digitales. El poder de esta se mide en Amperios. Ejemplos Para dejar algo en claro,yo le digo Semiclo a los semiciclos, Se dice SEMI-CICLO porque es la mitad de un ciclo,por ejemplo un SEMICICLO positivo es solo la parte de arriba cortando la de abajo,y el negativo al revez. (En la imagen podemos ver que es un valle) 1-La primera etapa,seria el transformador y el puente de diodos,donde el Transformador reduce el Voltaje hogareño y lo aísla igualmente,los diodos separan los semiciclos positivos de los negativos. 2-El puente de diodos separa los semiciclos entregando solo los positivos si no tenemos Voltaje Negativo. Así es como se vería ahora nuestra onda senoidal, al hacerla pasar por un transformador y un puente de diodos la duplican. Ahora,tenemos que llenar esos espacios vacíos (valles) para dejarla plana. La siguiente etapa rectifica los semiciclos llenado los valles,cargando y descargando el capacitor. 3-La tercera etapa termina de aplanar la señal,esta tercera etapa no es usada comúnmente amenos que se necesite una señal completamente plana,como es el caso de los Pre Amplificadores. Nuestra señal se vera así después de ser rectificada por un capacitor de un buen tamaño y un regulador. Si el voltaje de alimentación de un amplificador fuera senoidal se apagaría o no funcionaria. Ejemplo 2: Si tenemos Corriente Continua y queremos convertirla a Corriente Alterna necesitaremos un INVERSOR,el cual consiste en un Transformador y un Oscilador (Este crea una Onda Cuadrada parecida a la Senoidal). ¿Porque un oscilador?. Si conectamos directamente por ejemplo 12 Voltios a el Transformador veremos que al otro lado tendremos 120V por menos de un segundo. Para intentar solucionar este problema podríamos usar un botón y presionarlo rápido ustedes pensarían.En principio funcionaria si su dedo pudiera presionar 120 veces por segundo este botón. Ya que esto es inhumano usamos un oscilador,simula estas pulsaciones a velocidades inhumanas,en este caso un oscilador 555. Como Leer Resistencias A la hora de comprar resistencias pides una de 4.7 KiloOhmios, cuando te la muestran te quedas atónito mirando donde dice que tiene 4.7K,si solo tiene colores. Bueno,estos colores dicen de que cantidad es la resistencia,para aprender a leerlas solo se debe memorizar este código de colores: Eh,¡pero tranquilo!,no es tan difícil como parece. Si la resistencia es de 4 bandas (4 Colores Totales) los primeros dos valores determinan el valor,el tercer valor determina su MULTIPLICADOR,y el cuarto valor el margen de error de la resistencia,esto no es muy importante en la mayoría de los casos. Por ejemplo,Rojo Rojo Amarillo Dorado. Si Rojo es igual a 2 sabemos que tenemos 22. Y Amarillo es el tercer color,por lo que es multiplicador. Este es igual a 4 lo que significan 4 ceros 0000 Si unimos los valores tenemos 220000,añadimos un punto 220.000 y ahí lo tenemos,220K y margen de error de 5%. Ejemplo 2 para despejar mas dudas: Si tenemos una resistencia Amarillo,Purpura,Dorado,Dorado. Amarillo es 4 y purpura es 7,diríamos 47. El tercero es Dorado, así que significa que lo multiplicamos por 0.1. 47x0.1= 4.7 Ohms y un margen de error de 5%. Ejemplo 3: Si tenemos una resistencia Café,Negro,Negro,Dorado. Café es 1 y negro es igual a 0.Tenemos 10. El tercero es Negro por lo que multiplicamos por 1. 10x1= 10 Ohms y margen de error de 5%. Ejemplo 4: Si tenemos una resistencia Café,Negro,Café,Dorado Café es 1 y Negro es igual a 0.Tenemos 10 de nuevo. El tercero es Cafe por lo que multiplicamos por 10 o mas fácil le añadimos un 0 a la derecha. 100 Ohms y margen de error de 5%. Tabla de Unidades Faradios Voltios Ohmios Como Leer Capacitores Cerámicos Al igual que con las resistencias,vas a la tienda y pides un capacitor cerámico de 100 nF, (0.1uF),te entregan uno que tiene impreso "104" encima en números negros,pero de nuevo,¿Como saber si es el correcto?. Fácil,pero una imagen dice mas que mil palabras. Como en las resistencias,los dos primeros dígitos son el valor y el tercero el numero de ceros. Digamos que tenemos un capacitor del "103". Sabemos que es de 10 por los dos primeros dígitos,el tercero nos dice que tiene 3 ceros. Asi que es 10000,añadimos un punto. 10.000,lo que se traduce en 10nF. Como Leer Esquemas Eléctricos Cuando estemos buscando algo en especifico o simplemente queramos armar algo, las instrucciones de como conectar todo casi siempre vienen en forma de Esquemas. Introducción a los Esquemas ¿Que es un Esquema? Un esquema nos muestra como y donde conectar y soldar cada cosa de un diseño. En el todos los componentes electronicos se ven representados con SÍMBOLOS En el post anterior aprendimos los componentes y sus símbolos, si no lo has visto,es fundamental leerlo,CLICK AQUÍ para verlo. Una vez que sepamos los Símbolos es pan comido,también el orden de las patas de los transistores,el cual también se enseño en el post anterior. Conexiones y nociones básicas Ya hemos explicado la polaridad de los Símbolos,ahora,cambiemos unas cuentas palabras que escribí. Cambiemos la palabra NEGATIVO por CÁTODO y POSITIVO por ÁNODO. CATODO = NEGATIVO ANODO = POSITIVO PARALELO y SERIE Ejemplo de resistencias en paralelo y serie. Ejemplo 1: Dificultad:Baja Figura 1: R1 sabemos que es 800 Ohms,lo que equivale a una resistencia de 800 ohms. D1 vemos que tienen unas pequeñas flechas saliendo de su simbolo,esto significa que es un LED,D1 yo digo que es Rojo. B1 Significa Batería, vemos su polaridad donde tiene un positivo. Es bastante fácil interpretarlo,solo es pensar un momento y saber que significa cada símbolo. (La figura 1 es solo un ejemplo y no funciona en la practica) Aquí vemos un simple esquema de un LED en paralelo conectado a una bateria de 9V que atraviesa una resistencia en serie. Traten de interpretar las conexiones en su mente,si lo armaran se vería así: (Figura 2) Sencillo,ahora vamos por algo mas difícil. Ejemplo 2: Dificultad:Baja-Media Figura 3: (La figura 3 si funciona en la practica) Aquí si vemos un poco mas de dificultad. En el post 1 enseñe como identificar las patas CLICK AQUÍ para verlo. Obviamente el símbolo que dice 8 Ohms es un Parlante. Tenemos 2 entradas,la que va hacia el Capacitor es la Positiva, la que va hacia Tierra es Tierra de Sonido. Es bastante fácil de interpretar una vez que lo miras varias veces,los invito a armarlo,no es nada difícil,pueden usar una PCB universal. Este circuito no se considera un amplificador si no mas bien,un adaptador de Impedancia,ya que tu PC "suelta" el sonido en una Impedancia (Ohms) muy alta,de unos 300 Ohmios por ejemplo,este circuito lo convierte a 8 Ohmios así no se daña la salida de la PC. Ejemplo 3: Dificultad:Media (Esta figura si funciona en la practica) La figura 1 de esta imagen (Circuito Estereo) es un buen ejemplo y también un buen ejercicio para armar,muy económico. El circuito es el 2822M,pueden ver la datasheet completa buscando en Google "2822M Datasheet". Antes de armar cualquier circuito es mejor comprender completamente como funciona,lean la hoja de datos completa,lean varias mas,vuelvan a leerla,miren otros esquemas y mas. Entre mas experiencia mas fácil les saldrá. Ejemplo 4: Dificultad: ALTA (Esquema de Domocorp, amplificador 35W Transistorizado) Este lo recomiendo estrictamente solo como un ejemplo, podrían perder una cantidad considerable de dinero si lo arman sin saber como funciona. Este estilo de amplificadores es algo mas avanzado y necesita SI O SI un diseño en PCB hecha a la medida. Teoría en la practica Todas las situaciones que creamos en Teoría son solo teoría,en la practica pueden variar ya que existen muchos factores que determinan el funcionamiento de algo. Siempre recomiendo hacer todo lo mas prolijo posible y verificarlo todas las veces necesarias. Veras que mágicamente funciona. Despedida y Notas Finales Ahora, después de leer todo esto, ya esta "capacitado" para hacer circuitos y entender esquemas. Pero aun le falta saber como soldar,puede parecer fácil pero necesita un poco de practica. La siguiente parte tratara los Cautines,Soldadura,tipos de cautines y soldadura,técnicas para soldar y mas. El post anterior sera actualizado con mas Símbolos como Baterías y Transformador. Espero les haya gustado el post,si les sirvió comenten. Hasta la próxima. ---------------------------------------------------------- (Barra separadora de bajo presupuesto que indica el final del post)