CURSO TALLER ACTIVIDAD 2 PROTOBOARD MANEJO BÁSICO MULTÍMETRO CHEQUEO DE CONTINUIDAD Y MEDIDA DE RESISTENCIA I. PROTOBOARD.

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1 CURSO TALLER ACTIVIDAD 2 PROTOBOARD MANEJO BÁSICO MULTÍMETRO CHEQUEO DE CONTINUIDAD Y MEDIDA DE RESISTENCIA I. PROTOBOARD. Un protoboard o tarjeta para prototipos, es un tablero de uso general para pruebas experimentales en electrónica, útil para implementar circuitos electrónicos de forma segura sin necesidad de soldar. Un canal o ranura central divide el tablero en dos partes iguales. La parte central se llama board y las partes extremas en los bordes, que se insertan a presión en el board correspondiente, se llaman buses, y ambos tienen perforaciones como se muestra en la figura 1, en las que se insertan los componentes. Figura 1. Protoboard Las perforaciones del protoboard están separadas entre sí por una distancia de 0,1 pulgadas, distancia que corresponde a la separación entre pines o terminales de los circuitos integrados, los principales componentes de los circuitos electrónicos actuales. Al insertar los cables o los terminales de los componentes en las perforaciones del protoboard, el contacto eléctrico se realiza a través de laminillas o láminas conductoras no visibles, ya que se encuentran por debajo de la cubierta plástica aislante. En los buses estas láminas conducen de forma horizontal y en los boards conducen de manera vertical como se muestra en la figura 2. Figura 2. Placas conductoras en el interior del protoboard 1

2 El montaje de los circuitos en protoboard se hace indispensable cuando se está chequeando un circuito nuevo de modo que se puedan realizar fácilmente las correcciones de diseño y los ajustes necesarios para un correcto funcionamiento permanente de dicho circuito. Una vez que el circuito en experimentación funciona correctamente, se puede implementar de forma definitiva en un circuito impreso. Este procedimiento ahorra gran cantidad de tiempo y permite una amplia variedad de posibilidades dentro de un mismo circuito. El protoboard es una de las herramientas que se utiliza de tiempo completo, permitirá insertar en ella casi todos los componentes siempre y cuando los terminales no dañen los orificios de la misma, de lo contrario no será de gran ayuda, pero como solución, se puede soldar un alambre delgado de cobre en los terminales de gran espesor, como en los SCR, los potenciómetros, los interruptores, pulsadores, etc. Cada bus tiene dos filas, una independiente de la otra (sin contacto eléctrico), y en cada fila se tiene continuidad o conexión de todos los nodos horizontales, sólo hasta la mitad de cada fila, proporcionado mediante una lámina metálica continua en su parte interna, como se muestra en la figura 3. En un protoboard cada columna es independiente de las demás y hay continuidad o conexión de todos los nodos verticales de una misma columna, como también se muestra en la figura 3. Figura 3. Placas verticales en los boards y horizontales en los buses Un protoboard se codifica mediante números y de izquierda a derecha en las columnas (un protoboar tiene de 45 a 63 columnas), y mediante letras y de arriba a abajo en las filas (5 filas en cada columna), así: A-B-C-D-E en el board superior y F-G-H-I-J en el board inferior. A lo largo del canal central se instalan circuitos integrados, relés miniatura y otros componentes que vienen en circuitos integrados tipo DIP o de doble hilera. DIMENSIONES STANDAR DE UN BOARD. La distancia entre dos nodos más cercanos separados por el canal central es de 0.3 pulgadas (0.3"), que es justo el ancho entre pines de un circuito integrado estándar de menor ancho. Los circuitos integrados de ancho mayor tienen una separación entre pines de 0.6 pulgadas (0.6"). La separación entre dos nodos continuos de un protoboard es de 0.1 pulgadas (0.1") 2

3 CONSIDERACIONES PRÁCTICAS. El alambre utilizado para el montaje de los circuitos es alambre telefónico UTP de calibre 0.5 ó 0.6. Este alambre es de monofilamento, encauchetado en cubierta plástica de colores surtidos. Al cortar la cubierta plástica ó "pelar" el alambre, cuidar que sea del tamaño adecuado, no mayor a 8 m.m, para evitar contactos entre alambres de diferentes conexiones. Para el alambrado en el board es aconsejable codificar las conexiones por colores, mediante la siguiente convención: COLOR ROJO AZUL NEGRO TIPO DE SEÑAL Fuente de voltaje positivo (+5V o +12V) Fuente de voltaje negativo (-5V o -12V) Tierra de C.D (ground o GND) No es estrictamente necesario hacerlo así, pero entre mayor sea el orden más fácil se puede ubicar en el circuito. Hacer quiebres ortogonales (a 90 grados) para conectar puntos no co-lineales o de diferentes columnas o de diferentes boards. Esto facilita el seguimiento de las señales y contribuye a la presentación del circuito. Está estrictamente prohibido dejar cables aéreos para hacer las conexiones, como el ejemplo que se muestra en la figura 4, porque sería imposible revisar así un circuito que no funcione y además queda muy desordenado y la presentación no es la mejor. Figura 4. Montajes con cables aéreos no se deben hacer 3

4 Es conveniente tomar como convención que la orientación de los circuitos integrados sea de izquierda a derecha (en dirección ESTE). Utilizar los buses de modo que en el bus superior queden las fuentes de voltaje positivas y en el bus inferior quede las fuentes de voltaje negativas y GND. Antes de encender la fuente revise muy bien que el circuito esté correctamente alambrado, sin cortos ni circuitos abiertos; que se esté aplicando el voltaje correcto y con la polaridad correcta a los terminales positivo y negativo. Es necesario que usted se detenga a estudiar minuciosamente y en detalle el protoboard hasta que esté seguro de conocerlo y dominar su configuración. Sólo así se podrá asegurar de que al ensamblar sus proyectos electrónicos, estos funcionen correctamente. En la figura 5 se muestran ejemplos de montajes. Figura 5. Ejemplos de montajes 4

5 II. MULTÍMETRO O TESTER. El multímetro es un instrumento de medición que generalmente se usa para medir voltaje, resistencia y corriente, aunque dependiendo del modelo de multímetro puede medir otras magnitudes como capacitancia y temperatura. Con el multímetro se puede comprobar el correcto funcionamiento de los componentes y circuitos electrónicos. El multímetro puede ser análogo o digital. El multímetro análogo es un instrumento de medida que muestra la lectura por el desplazamiento de una aguja sobre una escala graduada, en cambio el digital muestra la lectura directamente en displays., como se ilustra en la figura 6. Figura 6. Multímetro análogo y multímetro digital En el curso Taller se hace énfasis en el manejo del multímetro digital. Un multímetro digital es un instrumento de medición que aprovecha la tecnología de los componentes electrónicos (lo que lo hace más preciso que los análogos, pero al mismo tiempo más delicado y sensible a la medición, ya que su lectura se puede dar con dos ó más decimales) para procesar la señal y visualizarla en un display de cristal líquido ó de LEDs. La principal utilidad del multímetro es la medición de resistencias, voltajes y corrientes. Algunos multímetros pueden medir capacitancias, decibeles, chequeo de diodos, transistores (medir el beta de un transistor), y continuidad. El funcionamiento de un multímetro digital se basa en la conversión de una señal análoga a una señal digital. Funciones más comunes: Existen distintos modelos que incorporan además de las tres funciones básicas citadas algunas de las siguientes: 5

6 Un comprobador de continuidad, que emite un sonido cuando el circuito bajo prueba no está interrumpido. Medida de capacitancias de bajos valores. Comprobador de diodos y transistores. Medidor de la ganancia de un transistor Medidor de frecuencia de señales periódicas Escalas y zócalos para la medida de temperatura mediante termopares normalizados. En la figura 7 se muestran las funciones más comunes que se tienen en un multímetro digital. Cada una de estas funciones se selecciona con la perilla o selector rotativo. La perilla selectora del tipo y rango de medición permite seleccionar el tipo de magnitud a medir y el rango de la medición. Figura 7. Funciones básica en un multímetro digital A continuación se enumeran y se explican cada una de las partes de un multímetro digital. Un multímetro digital se compone de: selector de Modo, selector de rango ó auto-rango, puntas ó terminales de medición, display o indicador de lectura, pila ó batería, caja para el soporte físico; tal como se indica tanto en la figura 7 como en la figura 8. 6

7 Figura 8. Funciones de un multímetro digital Partes de un multímetro digital: 1- Display de cristal líquido o de LEDs. 2- Escala o rango para medir resistencia. 3- Perilla selectora de medición. 4- Escala o rango para medir tensión en continua (puede indicarse DC en vez de una línea continua y otra punteada). 5- Escala o rango para medir tensión en alterna (puede indicarse AC en vez de la línea ondeada). 6- Borne o jack de conexión para la punta roja, cuando se quiere medir tensión, resistencia y frecuencia (si se pudiera), tanto en corriente alterna como en continua. 7- Borne de conexión o jack negativo para la punta negra. 8- Borne de conexión o jack para poner la punta roja si se va a medir ma (miliamperios), tanto en alterna como en continua. 9- Borne de conexión o jack para la punta roja cuando se elija el rango de 20A máximo, tanto en alterna como en continua. 10- Escala o rango para medir corriente en alterna (puede venir indicado AC en lugar de la línea ondeada). 11- Escala o rango para medir corriente en continua (puede venir DC en lugar de una línea continua y otra punteada). 12- Zócalo de conexión para medir capacitores o condensadores. 13- Botón de encendido y apagado. Fíjese que hay diferencias entre el multímetro de la figura y el multímetro de la figura 8, la capacidad del primero es 10 amperios máximo, en el segundo es 20 amperios máximos. 7

8 COMPARACIÓN ENTRE EL MULTÍMETRO ANÁLOGO Y DIGITAL CARACTERÍSTICA ANALOGO DIGITAL Velocidad de Respuesta Muy rápida No tan rápida Visualización Incómoda Cómoda Sensibilidad Baja Alta Porcentaje de error Alto Bajo Presentación. Buena Optima Funciones Pocas Muchas Costo Bajo Alto Repuestos Escasos Comunes Consumo de la pila Alto Bajo Confiabilidad Media Alta Algunos multímetros tienen auto-rango, en el cual el cambio de rango automático, tanto para las escalas de corriente, voltaje y resistencia. Esta característica reduce los errores de medición y los posibles daños en el instrumento causado por sobrecargas accidentales y mal manejo, pero es un instrumento más costoso. Es muy importante leer el manual de operación de cada multímetro en particular, pues en él, el fabricante fija los valores máximos de corriente y tensión que puede soportar y el modo más seguro de manejo, tanto para evitar el deterioro del instrumento como para evitar accidentes al operario. Las puntas de medida son cables rojo y negro con terminación en punta: El cable negro siempre se conecta al borne o jack negro, siempre, mientras que el cable rojo se conecta al jack adecuado según la magnitud que se quiera medir. Figura 9. Puntas de medida de un multímetro. CHEQUEOS PASIVOS CON EL MULTÍMETRO Para utilizar el multímetro en este tipo de chequeos, el componente a medir no debe recibir corriente del circuito al cual está conectado, dicho circuito debe estar des-energizado. 8

9 1. CHEQUEO DE AISLAMIENTO Para comprobar que el aislamiento de cualquier elemento es correcto, se debe colocar la punta negra del multímetro en COM y la punta roja en V / como se muestra en la figura 10. debe llevar la perilla selectora al modo de chequeo de continuidad y basta poner la punta de prueba roja del multímetro, en óhmios (omega) y el otro extremo en el aislante o carcasa del elemento y la punta negra en COM y el otro extremo en cualquiera de los bornes o conectores del elemento como se muestra en la figura 10, en esas condiciones, la medición debe de indicar un valor infinito si el aislamiento es bueno, en el caso de que obtengamos un valor finito ( Kilo Ohmios, Ohmios..) el aislamiento no es correcto, existiendo corrientes de fuga que provocarán malfuncionamientos en el circuito. Figura 10a. Chequeo de aislamiento - 10b. Función de continuidad. 2. CHEQUEO DE CONTINUIDAD Para comprobar si un cable conductor está en perfecto estado basta poner las puntas de prueba roja y negra de un multímetro, en posición de óhmetro, y el elemento entre sus dos extremos, como se muestra en la figura 11. El multímetro indica que hay continuidad mediante el sonar de un timbre o buzzer, por eso la posición en el multímetro para chequeo de continuidad tiene un símbolo de ondas. Si el buzzer no actúa es por que el cable está roto o fracturado y no se debe usar para hacer conexiones. Figura 11a. Chequeo de continuidad 11b. Función de continuidad. 9

10 El zumbido se activa si la resistencia es menor de 30 Ohms (aproximadamente). Si la resistencia es despreciable (como debería ocurrir en un conductor), no solo sonará el buzzer sino que además el display indicará 000. Si se chequea un circuito abierto (resistencia infinita), en algunos multímetros el indicador digital debe dar una lectura de OL (open loop), en otros multímetros debe mostrar un 1 titilando en la parte izquierda del display, lo que significa Fuera de Limites indicando que no hay una conexión de circuito entre las dos puntas. Si se chequea un corto circuito (resistencia cero) o si se ponen en contacto las puntas del multímetro, el indicador debe dar una lectura de cero, lo que indica que no hay resistencia. Esto significa que hay un circuito continuo a través de las puntas. Ya se dijo que algunos medidores también indican continuidad con una alarma de tono audible y se oirá un zumbido si la resistencia medida tiende a cero, como se muestra en la figura 12. Figura 12. Chequeo de continuidad Qué es un fusible? Los fusibles se colocan para proteger un circuito o una instalación eléctrica de la circulación de grandes corrientes que pueden hacer que los cables conductores se fundan o ardan. El fusible permite el paso de la corriente mientras ésta no supere un valor máximo establecido. Si el valor de la corriente que pasa, es superior a éste, el fusible se funde, se abre el circuito y no pasa corriente. Si esto no sucediera, el equipo que se alimenta se puede recalentar por consumo excesivo de corriente: (un corto circuito) y causar hasta un incendio. En la figura 13 se muestra un fusible del tipo encapsulado. Nótese en la parte interior el filamento que hace el contacto eléctrico y que se funde si circula una corriente mayor a la que permite circular a través de él. Cuando se queme un fusible, siempre hay que remplazarlo por uno de las mismas características, sin excepciones, previa revisión del equipo en cuestión, para determinar la causa de que el fusible se haya quemado. En la figura 14 se muestran distintos símbolos para representar un fusible. Figura 13. Fusible 10

11 Figura 14. Símbolos usados para representar un fusible Aplicaciones del chequeo de continuidad 1. Chequeo de un fusible Un uso típico del chequeo de continuidad es determinar si un fusible necesita reemplazarse. Si un fusible ha sido sobrecargado y quemado, no dará continuidad cuando se usa un multímetro para probarlo. Para este chequeo, coloque la punta negra en un extremo del fusible y la punta roja en el otro extremo. Si el fusible está funcionando correctamente entonces se escuchará el tono audible en el modo de continuidad. Si el fusible está abierto, entonces no habrá ninguna lectura y ningún tono, indicando un circuito incompleto o abierto. 2. Otros usos de la prueba de continuidad La prueba de continuidad se usa para chequear un circuito que no funciona porque ha sido abierto por la rotura de un cable o cable aislado, o causada por un componente que se ha desconectado. La misma prueba también puede confirmar si hay continuidad entre componentes que se supone que no deben estar conectados. Cuando esto ocurre, se conoce como corto circuito. Esta prueba también puede usarse para el chequeo de circuitos que se sospecha tienen alta resistencia. 3. MEDICIÓN DE RESISTENCIA El medidor de resistencias se llama óhmetro. Cuando se mide un valor de resistencia, se tienen para elegir escalas o rangos con un máximo de 200 Ohms, 2K (2 kilo Ohms o 2000 Ohms), 20K (20000 Ohms) y 2M (2 MegOhms o 2 millones de Ohms) y en algunos testers permite hasta 20M. Si el valor a medir supera el máximo de la escala elegida, el display indicará 1 a su izquierda. Por lo tanto habrá que ir subiendo de rango hasta encontrar la escala correcta. Para medir una resistencia eléctrica con el óhmetro, este se conecta en paralelo con la resistencia que se va a medir, como se muestra en la figura 15. Figura 15. Medición de resistencia 11

12 En la figura 16 se muestra el símbolo de óhmetro y en la figura 17 se muestra cómo se conecta el óhmetro en paralelo con una resistencia para medir su valor. Figura 16. Símbolo de óhmetro usado en los circuitos Figura 17. Conexión del óhmetro en paralelo con la resistencia a medir Un multímetro en medición de resistencias, es decir, usado como óhmetro utiliza su propia pila interna para realizar la medición, por ello es importante que la pila no esté agotada si queremos que los resultados obtenidos sean correctos. Se dice que esta medición es en frío porque se hace desconectando la fuente. La medición se debe iniciar con una escala intermedia, e ir subiendo o bajando de escala hasta conseguir que el valor obtenido se muestre en el display con el mayor número de dígitos para que la precisión de la medida sea máxima. Se debe recordar que si se va a medir con el óhmetro una resistencia que está conectada a un circuito con fuente, se debe desconectar la fuente antes de hacer la medida con el óhmetro, como se muestra en las figuras 18 y 19. Si la resistencia a medir está en paralelo con otra resistencia, se debe desconectar al menos uno de los terminales para que se haga la medición correctamente. Figura 18. Se interrumpe el circuito con fuente para la medición de resistencia 12

13 Figura 19. No medir resistencia con el circuito energizado con la fuente Ejercicio Para cada uno de los casos que se muestran en la figura 20, determinar cuál es el valor de la resistencia que lee el óhmetro conectado de la forma indicada. Figura 20. Lectura de resistencia en el óhmetro Documento editado por: docente Ing. Iván Mora Documento revisado por: docente Ing. Álvaro Ospina 13