PRÁCTICAS ELECTRÓNICA ANALÓGICA

Transcripción

1 TECNOLOGÍA PRÁCTICAS NIVEL: 4ºESO ELECTRÓNICA ANALÓGICA 1 LISTA DE MATERIALES CARACTERÍSTICAS DE ALGUNOS COMPONENTES RELÉS TRANSISTORES CIRCUITOS INTEGRADOS PLACA DE CONTROL... 4 ELEMENTOS DE CONTROL PLACA DE PROTOTIPO (PROTOBOARD) DISTRIBUCIÓN DE LOS CONTACTOS EN LA PLACA EJEMPLOS DE MONTAJES EN PLACAS DE PROTOTIPO MONTAJES INVERSORES Y LEDS... 7 M1 Polarización de LED... 7 M2 Inversor con indicador de sentido de corriente mediante LEDs... 7 M3 Inversor de giro de motor... 7 M4 Inversor de giro de motor con indicador de sentido de giro mediante LEDs RELÉS... 8 M5 Zumbador... 8 M6 Circuito de enganche TRANSISTORES... 9 M7 Alarma (transistor como interruptor)... 9 M8 Sensor de agua salada (transistor como amplificador)... 9 M9 Sensor de agua o pulsador de contacto (transistor como amplificador) TEMPORIZADORES...10 M10 Retardador de apagado...10 M11 Retardador de apagado con transistor...10 M12 Retardador de encendido con control de tiempo (1)...11 M13 Retardador de encendido con control de tiempo (2)...11 M14 Temporizador 555: funcionamiento como astable...11 M15 Temporizador 555: funcionamiento como monoestable SENSORES. TRANSDUCTORES...12 M16 Detector de oscuridad...12 M17 Detector de luminosidad...13 M18 Detector de luz con un comparador...13 PRÁCTICAS ELECTRÓNICA ANALÓGICA. 4º ESO 1

2 1 LISTA DE MATERIALES CANTIDAD ELEMENTO CARACTERÍSTICAS 2 Placa ProtoBoard 1 Conjunto de elementos de control Incluye: 1 conmutador doble 1 Pulsador N/A 1 Pulsador N/C 1 Portalámparas 1 Resistencia fija 150 Ω (Ma Ve Ma) 1 Resistencia fija 560 Ω (Ve Az - Ma) 1 Resistencia fija 1 k (Ma Ne Ro) 1 Resistencia fija 2k2 (Ro Ro Ro) 2 Resistencia fija 10 k (Ma Ne Na) 1 LED Rojo 1 LED Verde 1 Relé (incluye zócalo) DPDD 1 Bombilla 6 V 1 Condensador electrolítico 100 µf 1 Condensador electrolítico 220 µf 1 Condensador electrolítico 470 µf 1 Condensador electrolítico 1000 µf 1 Condensador electrolítico 4700 µf 2 Transistor BD135 1 Resistencia variable 10 k 1 Resistencia variable 100 k 1 Diodo 1N LDR 1 Circuito integrado 555 (Temporizador) 1 Circuito integrado 741 (Amplificador operacional) Cables unifilares Total elementos: 26 PRÁCTICAS ELECTRÓNICA ANALÓGICA. 4º ESO 2

3 2 CARACTERÍSTICAS DE ALGUNOS COMPONENTES 2.1 RELÉS Se utilizarán relés conmutadores dobles (o DPDD), que presentan la ventaja de que pueden aplicarse como: Interruptor, si se usan los contactos 6 y 7 (o 9 y 10) Conmutador sencillo, si se usan los contactos 5, 6 y 7 (o 8, 9 y 10) Conmutador doble, si se usan los contactos y SÍMBOLO RELÉ REAL La correspondencia entre los contactos del símbolo del relé y los del relé real es como muestran los gráficos: TRANSISTORES En estas prácticas se utilizarán transistores BD135 o BD137, de tipo npn, que tienen una ganancia (β = I c / I b ) aproximada de Los terminales correspondientes a la base, el colector y el emisor se disponen según se muestra en la figura adjunta. b c e 2.3 CIRCUITOS INTEGRADOS TEMPORIZADOR 555 AMPLIFICADOR OPERACIONAL 741 Símbolo Símbolo Conexiones Conexiones PRÁCTICAS ELECTRÓNICA ANALÓGICA. 4º ESO 3

4 3 PLACA DE CONTROL Con el equipo de prácticas de electrónica se suministra una placa en la que están montados tres elementos de control y un portalámparas. ELEMENTOS DE CONTROL PULSADOR NORMALMENTE ABIERTO (N/A) Botón rojo. Cables azules (Az) PULSADOR NORMALMENTE CERRADO (N/C) Botón negro. Cables verdes (Ve) CONMUTADOR DOBLE El conmutador se presenta cableado para que funcione de tres maneras diferentes dependiendo de qué cables se utilicen para conectarlo al circuito: Interruptor: conectando el Ro o el Ne y uno de los Az. Conmutador sencillo: conectando el Ro o el Ne como entrada y los dos Az como salidas Inversor: conectando los cables rojo (Ro) y negro (Ne) como entradas y los dos cables azules (Az) como salidas. PRÁCTICAS ELECTRÓNICA ANALÓGICA. 4º ESO 4

5 4 PLACA DE PROTOTIPO (Protoboard) Es una especie de tablero con orificios en los que se pueden insertar componentes electrónicos y cables para montar circuitos. Como su nombre indica, esta tableta sirve para experimentar con circuitos electrónicos. Hay diferentes modelos de estas placas; las que usamos en las prácticas de electrónica son como las que aparecen en las fotos. 4.1 DISTRIBUCIÓN DE LOS CONTACTOS EN LA PLACA Los contactos en las placas están distribuidos en cuatro regiones independientes entre sí. Región A: los orificios están conectados entre sí y al conector banana hembra rojo. Conectores banana hembra para alimentación A B C D Región B: Los cinco orificios de cada grupo vertical están conectados entre sí. Cada grupo equivale a un nudo de un esquema eléctrico. Región C: Similar a la B. Región D: Similar a la A, pero conectada al conector banana hembra negro. Las siguientes fotos y gráficos ayudan a entender lo antes explicado: Vista interna de la placa, en la que se aprecian las regletas metálicas que conectan los orificios. Esquema de distribución de los contactos en la placa. Además, las placas de prototipo pueden acoplarse unas con otras gracias a unas pestañas y unos rebajes que poseen alrededor. De esta manera se consigue mayor superficie para insertar elementos. PRÁCTICAS ELECTRÓNICA ANALÓGICA. 4º ESO 5

6 4.2 EJEMPLOS DE MONTAJES EN PLACAS DE PROTOTIPO Esquema Planta Perspectiva Varios elementos montados y conectados con cables Perspectiva del circuito anterior Relé Circuito integrado PRÁCTICAS ELECTRÓNICA ANALÓGICA. 4º ESO 6

7 5 MONTAJES 5.1 INVERSORES Y LEDS M1 Polarización de LED Poniendo en serie la resistencia con el LED se consigue que, del total de 5 V con los que se alimenta el circuito, 3 V caigan en la resistencia y en el LED solamente caigan 2 V, que es la tensión nominal del elemento. M2 Inversor con indicador de sentido de corriente mediante LEDs Accionando el conmutador doble se cambia el sentido de la corriente. Cuando la corriente circula de A a B luce el LED1. Cuando la corriente circula de B a A luce el LED2. M3 Inversor de giro de motor Accionando el conmutador doble se cambia el sentido de la corriente. Cuando la corriente circula de A a B el motor gira en un sentido. Cuando la corriente circula de B a A el motor gira en el sentido opuesto. PRÁCTICAS ELECTRÓNICA ANALÓGICA. 4º ESO 7

8 M4 Inversor de giro de motor con indicador de sentido de giro mediante LEDs En esta combinación de los circuitos anteriores, cuando la corriente circula de A a B, el motor gira en un sentido y se enciende el LED1. Si se acciona el conmutador, la corriente circulará de B a A, con lo que el motor girará en el sentido opuesto y lucirá el LED RELÉS M5 Zumbador Cuando se acciona el pulsador, el relé entra en un estado astable en el que el contacto de su conmutador cambia continuamente de posición. El golpeteo del contacto emite un sonido característico. M6 Circuito de enganche Si se acciona el pulsador normalmente abierto, el relé se activa y luce la bombilla. Aunque se suelte el pulsador, el relé se queda enganchado y la bombilla seguirá luciendo. Para desenganchar el relé es necesario accionar el pulsador normalmente cerrado, con lo que la bombilla dejará de lucir. PRÁCTICAS ELECTRÓNICA ANALÓGICA. 4º ESO 8

9 5.3 TRANSISTORES M7 Alarma (transistor como interruptor) El transistor funciona como interruptor, en corte y saturación. Cuando se acciona el pulsador, se enciende la bombilla. M8 Sensor de agua salada (transistor como amplificador) Las sondas (S1 y S2) son dos cables pelados que se sujetan a la pared de una cubeta y se separan unos 4 cm. Cuando en la cubeta se echa agua salada y ésta alcanza las sondas, el transistor amplifica la pequeña corriente que pasa a través del agua y llega a su base, permitiendo que la bombilla luzca. M9 Sensor de agua o pulsador de contacto (transistor como amplificador) El montaje es similar al de la práctica anterior. En este caso se usa, en vez de un solo transistor, un par de Darlington, formado por los transistores T1 y T2. De esta manera, la amplificación es mucho mayor y permite detectar agua dulce, cuya conductividad es mucho menor que la del agua salada. PRÁCTICAS ELECTRÓNICA ANALÓGICA. 4º ESO 9

10 5.4 TEMPORIZADORES M10 Retardador de apagado Si se cierra el interruptor, el relé se activa y la bombilla luce. A la vez, el condensador se carga. Cuando se abre el interruptor el relé seguirá activo mientras quede carga en el condensador, por lo que la bombilla lucirá durante un cierto tiempo más. M11 Retardador de apagado con transistor Cuando se acciona el pulsador el LED luce, pero el LED no deja de lucir en el mismo momento en el que se deja de accionar el pulsador, sino que tarda un tiempo determinado en hacerlo. Esto se debe a que el transistor no pasa a corte mientras quede carga suficiente en el condensador. Cuanto mayor sea la capacidad del condensador, mayor será el tiempo de retardo. PRÁCTICAS ELECTRÓNICA ANALÓGICA. 4º ESO 10

11 M12 Retardador de encendido con control de tiempo (1) Los transistores pasan de corte a activa cuando la tensión entre la base y el emisor es mayor de 0,6 V. (Vbe 0,6 V). La Vbe es la misma que en cada momento cae en el condensador, puesto que ambos están montados en paralelo. Por tanto, el transistor pasará a activa al cabo del tiempo que tarde el condensador en alcanzar esa tensión (0,6 V). Este tiempo depende de los valores del condensador y la resistencia ajustada en el potenciómetro. Cuando se abre el interruptor, la bombilla deja de lucir. Pero aun queda carga residual en el condensador. La carga residual del condensador se puede eliminar accionando el pulsador. M13 Retardador de encendido con control de tiempo (2) Este montaje se diferencia del anterior en que el transistor no maneja directamente la señal luminosa sino que ésta es controlada con un relé, cuya bobina es accionada por el transistor. M14 Temporizador 555: funcionamiento como astable En este montaje el LED luce intermitentemente. Los tiempos que permanece encendido y apagado se pueden variar cambiando los valores de R 1, R 2 y C. PRÁCTICAS ELECTRÓNICA ANALÓGICA. 4º ESO 11

12 M15 Temporizador 555: funcionamiento como monoestable Cuando se acciona el pulsador N/A, el temporizador 555 envía una señal que, amplificada por el transistor, activa el relé durante un tiempo determinado haciendo que la bombilla luzca. Ese tiempo se ajusta con los valores de R 2 y el condensador. 5.5 SENSORES. TRANSDUCTORES M16 Detector de oscuridad Cuando la luz que incide en la LDR es baja, el transistor pasa a activa, la bobina del relé se excita y la bombilla luce. El nivel de luz al que se quiere que empiece a lucir la bombilla se ajusta mediante el potenciómetro. NOTA: Si en este circuito se sustituye el transductor formado por la LDR y el potenciómetro por otro formado por una NTC y un potenciómetro de 10 K, se obtiene un sistema detector de temperatura que puede accionar un motor, un avisador acústico u otro elemento de salida. PRÁCTICAS ELECTRÓNICA ANALÓGICA. 4º ESO 12

13 M17 Detector de luminosidad Cuando la luz que incide en la LDR es suficientemente alta, el transistor pasa a activa, la bobina del relé se excita y el motor gira. El nivel de luz al que se quiere que empiece a girar el motor se ajusta mediante el potenciómetro. M18 Detector de luz con un comparador Cuando la intensidad de la luz es suficientemente baja, la entrada de inversión (V-) es menor que la entrada de no inversión (V+) y el comparador suministra una señal alta, que es capaz de activar, previa amplificación, el relé. La bombilla se encenderá. La intensidad de luz a la que se activará el relé se controla mediante el potenciómetro, que en realidad maneja la entrada de no inversión del 741. Prácticas Electrónica analógica 4º ESO por Gustavo Zazo se encuentra bajo una Licencia Creative Commons Atribución No Comercial Compartir Igual 3.0 Unported. PRÁCTICAS ELECTRÓNICA ANALÓGICA. 4º ESO 13