MONTAJES ELECTRÓNICOS ANALÓGICOS

Transcripción

1 MONTAJES ELECTRÓNICOS ANALÓGICOS Monta los siguientes circuitos electrónicos con el Cocodrile Clips para que comprendas mejor el funcionamiento de los diversos componentes electrónicos que hemos visto en clase. EL DIODO MONTAJE 1: EL DIODO EN POLARIZACIÓN DIRECTA. El diodo en polarización directa conduce la corriente. Fíjate que el polo negativo del generador esta conectado al cátodo del diodo y que el positivo al ánodo. En estas condiciones el diodo se comporta como un simple conductor. MONTAJE 2: EL DIODO EN POLARIZACIÓN INVERSA. El diodo en polarización directa no conduce la corriente. Sólo tienes que invertir el sentido del diodo del circuito anterior. En estas condiciones el diodo se comporta como un aislante. MONTAJE 3: EL DIODO COMO RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA. Una de las principales aplicaciones del diodo es la rectificación, es decir, la conversión de corriente alterna en corriente continua. El montaje más básico es el del rectificador de media onda. La tensión se reduce mediante un transformador, en cuyo bobinado secundario se coloca el diodo. Monta el circuito de la figura y mediante el osciloscopio compara las tensiones en el transformador V y en la resistencia de carga Vr. Juan Carlos López Sánchez Página 1/8

2 MONTAJE 4: EL DIODO COMO RECTIFICADOR DE DOBLE ONDA EN PUENTE GRAETZ. Monta el circuito de la figura y mediante el osciloscopio vuelve a comparar las tensiones en el transformador V y en la resistencia de carga Vr. MONTAJE 5: FILTROS. Las señales de salida de los rectificadores deben ser los más parecidas posibles a una corriente continua, pero como hemos visto anteriormente esto no es así, puesto que todos los rectificadores proporcionan una salida pulsatoria más o menos ondulada, dependiendo del tipo de rectificador. Esta ondulación se denomina rizado. Para disminuir el rizado, se usan filtros, siendo el más frecuente el del condensador conectado en paralelo a la salida del rectificador, como muestra la figura. Este condensador se carga cuando la tensión de salida del rectificador aumenta y se descarga sobre la carga cuando esta tensión de salida disminuye. Pon el condensador en uno de los montajes de rectificadores de doble onda y mediante el osciloscopio observa este fenómeno en la tensión de la resistencia de carga Vr. Juan Carlos López Sánchez Página 2/8

3 EL TRANSISTOR MONTAJE 6: EL TRANSISTOR EN SATURACIÓN Y BLOQUEO. En el transistor una débil corriente aplicada a la base es capaz de gobernar otra mayor en el circuito emisor-colector. Por eso tenemos la ocasión de encender, sin ningún peligro (muy poca intensidad pasa por el pulsador), una lámpara valiéndonos del transistor, componiendo una circuito análogo a los que se utilizan en realidad, pero algo más simple. Cuando pulsas P1, la lámpara se enciende, pues introducimos corriente a través de la base, con lo que el transistor se hace conductor, es decir se comporta como un interruptor cerrado. Se dice entonces que el transistor está en saturación. Si no se pulsa P1, la lámpara se apaga, porque, al no existir corriente de base, el transistor se comporta como un interruptor abierto. Se dice que el transistor esta en bloqueo o corte. Prueba a aumentar la resistencia de 10K a un valor mucho valor (1M), y observa como la lámpara no se enciende, debido a que con una resistencia tan alta, la corriente que se introduce en la base es insuficiente para excitar el transistor, lo que nos dice que necesitamos un mínimo de corriente de base para que el transistor funcione. MONTAJE 7: CONTROL DE LA ILUMINACIÓN DE UNA LÁMPARA MEDIANTE TRANSISTOR. A veces interesa poder graduar la intensidad de luz producida por una lámpara, como por ejemplo en un estudio fotográfico. Estas instalaciones, aunque con circuitos más complicados, se basan en circuitos parecidos al siguiente. Monta el circuito y observa como al actuar sobre el potenciómetro, varía la intensidad luminosa de la lámpara. De este hecho puedes deducir, que el grado de conducción eléctrica del transistor depende de la intensidad de corriente eléctrica que pasa por la base. Juan Carlos López Sánchez Página 3/8

4 MONTAJE 8: TEMPORIZADOR MEDIANTE TRANSISTOR. Muchas máquinas deben funcionar durante periodos muy cortos. De forma manual sería imposible controlar dicho tiempo reloj en mano. La electrónica proporciona soluciones eficaces para este tipo de problemas, mediante los circuitos denominados temporizadores, de manera que aunque se tenga pulsado el interruptor, la máquina sólo funcionará durante el tiempo previsto. Realiza el siguiente circuito y observa que al pulsar P1 la lámpara se enciende durante el tiempo que se está cargando el condensador. Una vez cargado la corriente de base cesa y la lámpara se apaga, al estar el transistor en bloqueo. Pulsando P2 descargamos el condensador, lo que permite iniciar de nuevo el ciclo. Comprueba como variando la capacidad del condensador variamos el tiempo de encendido de la lámpara. MONTAJE 9: RETARDO DEL ENCENDIDO DE UNA LÁMPARA. Otra aplicación de la electrónica a diversas aplicaciones son los circuitos denominados retardadores. Con estos circuitos se consigue que desde el momento en que se acciona el interruptor o el pulsador, hasta la puesta en marcha del aparato de que se trate, transcurra un tiempo determinado. Al montar este circuito verás que la lámpara no te obedece y se enciende cuando quiere el circuito, no cuándo tu ordenas el encendido. Observa que si mantienes pulsado P1, la lámpara terminará por encenderse, siendo el retardo el tiempo que tarda en encenderse desde que pulsas. Aumenta el valor de la resistencia del potenciómetro y verás como el tiempo es distinto. Esto quiere decir que cuanto mayor es el valor de la resistencia mayor es el tiempo de retardo, que podemos regular mediante el potenciómetro. Juan Carlos López Sánchez Página 4/8

5 MONTAJE 10: DETECTOR DE LUZ. Una de las aplicaciones más utilizadas en electrónica son los sensores. Uno de los más sencillos es el detector de luz. Para ello vamos a utilizar una fotorresistencia (LDR), que es un componente que tiene la propiedad de variar su valor resistivo en función de la luz que reciba. A más luz, menos resistencia, y viceversa. Monta el circuito y observa como se enciende la bombilla al incidir la luz sobre la LDR y como se apaga al no llegar luz a la misma. MONTAJE 11: DETECTOR CREPUSCULAR. Con el siguiente circuito perseguimos un funcionamiento inverso del anterior, es decir, la lámpara se encenderá en condiciones de poca iluminación, y se apagará cuando la iluminación aumente. Para ello necesitamos un circuito con dos transistores. Cuando la resistencia LDR esta poco iluminada (resistencia alta), pasa por ella poca corriente y a la base de T1 no le llega lo suficiente para saturarlo, por lo que se encuentra en corte, y T2 se encuentra en saturado al llegarle la corriente de base a través de la resistencia de 2.2 k, iluminándose la lámpara. Cuando aumenta la luminosidad, el valor de la resistencia LDR disminuye, permitiendo el paso de la corriente a la base de T1 y saturando por tanto este transistor. Al saturarse T1, la corriente que pasa por la resistencia de 2.2 k, se va hacia el negativo a través de T1, bloqueándose T2 y apagando por tanto la lámpara. El potenciómetro nos permite un ajuste fino a las condiciones ambientales de luz. Es un circuito de gran sensibilidad, adecuado a multitud de proyectos, en los que una pequeña variación de luz deba provocar un determinado efecto, como alarmas, encendido automático de luces, detección de colores (blanco y negro), vehículos que siguen caminos pintados en el suelo, etc. Juan Carlos López Sánchez Página 5/8

6 MONTAJE 12: SENSOR DE TEMPERATURA. Las resistencias NTC, tienen la particularidad de disminuir su resistencia eléctrica al aumentar su temperatura. Estas resistencias acopladas convenientemente, permiten controlar la temperatura de motores, activar alarmas, construir termostatos, etc... Monta el siguiente circuito y comprueba como se enciende la lámpara al subir la temperatura. MONTAJE 13: VENTILADOR AUTOMÁTICO En los circuitos vistos hasta ahora, los receptores que controlábamos mediante el transistor, eran de baja potencia (lámparas). Cuando queremos que el circuito controle receptores de más potencia, como por ejemplo, un motor, utilizaremos el relé. De esta forma, la poca potencia que suministra el transistor, es suficiente para alimentar la bobina del relé, y este puede servir de interruptor a cualquier circuito. El siguiente circuito muestra como podríamos controlar, por ejemplo el ventilador de refrigeración del coche. Observa como al aumentar la temperatura, el motor se pone en marcha. El potenciómetro nos permite regular la temperatura a la que queremos que esto ocurra (mando del termostato). Es habitual poner un diodo en antiparalelo con la bobina del relé, llamado diodo volante, que evita que la sobreintensidad que se produce en la bobina al cerrarse el circuito, dañe al transistor. Juan Carlos López Sánchez Página 6/8

7 EL CTEMPORIZADOR 555 Como vimos en el tema, el CI 555 en su funcionamiento monoestable genera un pulso de determinada duración cuando se aplica una señal de entrada. MONTAJE 14: LUZ GARAJE El siguiente esquema muestra el funcionamiento de un sistema de iluminación de un garaje temporalizado, que se activa desde dos puntos y que se desactiva transcurrido cierto tiempo. El potenciómetro nos permite regular dicho tiempo. Monta el circuito y comprueba su funcionamiento: MONTAJE 15: SECADOR DE MANOS CON PARO AUTOMÁTICO Se trata de un circuito que controla el funcionamiento de un secador de manos de los habituales en los locales públicos, que se pondrá en marcha al actuar sobre el pulsador, y transcurridos 20 segundos se parará. Juan Carlos López Sánchez Página 7/8

8 EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL El amplificador operacional es un circuito integrado formado internamente por algunas docenas de transistores. Es un componente muy utilizado en los sistemas electrónicos, pues presenta ganancias de tensión muy altas, lo que permite amplificar señales muy débiles. Este dispositivo presenta una salida y dos entradas: una de ellas se denomina entrada inversora, y se identifica con el signo menos (-), y otra es la entrada no inversora, que se identifica con el signo (+). A la salida se obtiene amplificada la diferencia entre las dos señales de entrada. Un comparador es un elemento que detecta si existe diferencia entre dos señales. Si introducimos dos señales en los terminales no inversor (V1) e inversor (V2), la señal de entrada al amplificador será la diferencia V1 V2, que podrá ser positiva o negativa, dependiendo de los valores respectivos de cada tensión de entrada. En la salida se obtendrá la diferencia (V1-V2) amplificada. En la realidad el valor de salida no puede superar nunca al de alimentación, y el factor de amplificación es tan alto, que una mínima diferencia entre las tensiones en las entradas, hace que en la salida tengamos casi la tensión de alimentación, con signo positivo o negativo, según la diferencia de las tensiones de entrada. MONTAJE 14: EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL COMO COMPARADOR. El siguiente montaje representa una alarma de detección. La utilidad de este montaje es amplia; se puede utilizar como circuito detector de apertura de una puerta, por medio de control de paso, como accionador de una puerta automática, etc. Si el sensor (pulsador), detecta alguien delante de una puerta automática, o el posicionamiento de un coche delante de una barrera, o cualquier otra circunstancia que haga que se accione el pulsador y cambie de posición a cerrado, el terminar inversor recibirá una tensión de 0 V al conectarse a tierra, con lo cual la tensión de salida será positiva y se saturará el transistor, activando el relé. Juan Carlos López Sánchez Página 8/8