Montaje en placa protoboard de un circuito detector de oscuridad. Miembros del grupo: 1) 2) 3) 4) 5) 1
PRÁCTICAS DE ELECTRÓNICA ANALÓGICA. PRÁCTICA 1. Montajes en placa protoboard. Medida de magnitudes básicas. 0) La placa de montajes protoboard. La placa protoboard (prototipe board) se utiliza para realizar montajes de circuitos de manera rápida, sencilla y no permanente (los componentes se pueden insertar y extraer fácilmente). Presenta un aspecto similar al siguiente: Las patillas de conexión de los componentes se insertan en las ranuras de la placa protoboard. Ojo, las ranuras están conectadas eléctricamente (cortocircuitadas) como se indican en la siguiente figura: Ejemplos de montaje: Montaje correcto: dos resistencias en serie. 2
Montaje correcto: tres resistencias en paralelo. Montaje incorrecto: esta resistencia está cortocircuitada. 1) Medida de la tensión en bornes de un resistor: Para medir la tensión en bornes de un elemento, se utiliza el polímetro. Las sondas del polímetro se colocan en paralelo al elemento cuya tensión se quiere.si la medida sale negativa, se conectan las sondas al revés. La sonda a V+ se conecta a la clavija de Voltios (V-Ω) del polímetro, y la sonda a V- se conecta a la entrada común (COM) del polímetro. Se sitúa el selector (rueda) en la zona de medida de voltaje en continua, en el rango adecuado al voltaje a medir. Si aparece un «1» en el display es que hay sobrecarga, hay que subir la escala. 3
Practica la medida de tensiones: Toma dos resistores del taller y obtén su resistencias a partir del código de colores (procura que sean de similar valor): R1 = R2 = Montaje serie: Monta los resistores en la placa protoboard en serie, y aliméntalos con una tensión de 4.5 V. Mide la tensión en bornes de ambos resistores con el polímetro. V1 = V2 = Qué observas en las tensiones de los elementos en serie? Montaje paralelo: A continuación, monta los resistores en la placa protoboard en paralelo, y aliméntalos a 4.5 V. Mide la tensión en bornes de ambos resistores con el polímetro. V1 = V2 = Qué observas en las tensiones de los elementos en paralelo? Visto bueno del profesor: (No continúes hasta que el profesor te dé el visto bueno) 2) Medida de la resistencia de un resistor: Para medir la resistencia de un elemento se utiliza el polímetro: Las sondas del polímetro se colocan en paralelo con el elemento cuya resistencia se desea medir. Es muy importante que el elemento no esté conectado a ninguna alimentación (pila, fuente de alimentación, etc.). La resistencia de los componentes se mide desconectando dichos componentes del circuito. La sonda a V+ se conecta a la clavija de Ohmios (V-Ω) del polímetro, y la sonda a V- se conecta a la entrada común (COM) del polímetro. Se sitúa el selector (rueda) en la zona de medida de resistencias, en el rango adecuado a la resistencia a medir. Si aparece un «1» en el display es que hay sobrecarga, hay que subir la escala. Medida de la resistencia de un resistor: 4
Practica la medida de resistencias: Toma un LED, un diodo rectificador, un condensador y un relé y mide la resistencia que presentan: R (LED) = R (diodo) = R (condensador) = R (relé) = Toma dos resistores del taller y obtén su resistencias a partir del código de colores (procura que sean de similar valor): R1 = R2 = Mide la resistencia de esos dos resistores con el polímetro R1 = R2 = El valor de resistencia medido con el polímetro debe estar dentro del margen de resistencias indicado por el código de colores. Comprueba que es así. Montaje serie: Monta los resistores en la placa protoboard en serie. Mide con el polímetro la resistencia total de la agrupación serie de R1 y R2. Rs = Comprueba que el resultado coincide con el valor teórico esperado: Rs = R1 + R2 = Montaje paralelo: A continuación, monta los resistores en la placa protoboard en paralelo. Mide con el polímetro la resistencia total de la agrupación en paralelo de R1 y R2. Rp = Comprueba que el resultado coincide con el valor teórico esperado: 1 / Rp = (1 / R1) + (1 / R2) Rp = Visto bueno del profesor: (No continúes hasta que el profesor te dé el visto bueno) 3) Cálculo de la intensidad. Ley de Ohm. a) Practiquemos la Ley de Ohm. Para ello vamos a calcular el valor de intensidad de corriente que circula por un resistor, mediante la medida de la tensión y resistencia en el resistor. Toma un resistor cualquiera. Conecta la resistencia a una alimentación de 4.5 V. Con el polímetro, mide la resistencia del resistor, y la tensión en el resistor: V = R = Aplica la Ley de Ohm para calcular la intensidad de corriente circulante por el resistor: I (A) = b) Continuemos calculando intensidades de corriente: Toma dos resistores (R 1 y R 2 ) y móntalos en paralelo. Conéctalos a una alimentación de 4.5 V. Con el polímetro, mide la resistencia de cada resistor, y la tensión en cada resistor: V 1 = R 1 = V 2 = R 2 = Aplica la Ley de Ohm para calcular la intensidad de corriente circulante por cada resistor: I 1 (A) = I 2 (A) = 5
PRÁCTICA 2. Resistores fijos. 1) Código de colores de los resistores. Toma 4 resistores cualesquiera del taller. Anota las bandas de colores de cada resistor: R1 R2 R3 R4 Calcula el valor teórico de cada resistor, incluida su tolerancia: R1 = ± % R2 = ± % R3 = ± % R4 = ± % Toma el valor teórico, y súmale y réstale la tolerancia. Obtendrás el rango de valores posibles para cada resistor. Completa la siguiente tabla: Resistor Resistencia teórica Tolerancia Resistencia MAX. (Teórica + tolerancia) Resistencia MIN. (Teórica - tolerancia) Mide la resistencia real que presenta cada resistor (utiliza el polímetro). La resistencia real debe estar dentro del margen [R teórica tolerancia, R teórica + tolerancia]. R1 (real) = R2 (real) = R3 (real) = R4 (real) = 2) Montaje de resistores en placa protoboard. Realiza los montajes de los siguientes circuitos en placa Protoboard: a) Circuito serie (toma 3 resistencias cualesquiera): 6
b) Circuito paralelo: c) Circuito mixto: d) Protección de un LED: e) Divisor de tensión (las dos resistencias deben ser iguales): Mide con el polímetro la tensión en bornes de ambos resistores, y comprueba que la tensión del generador (6 V) se divide entre los dos resistores: V1 = V2 = f) Control de la corriente: 7
PRÁCTICA 3. Resistores variables y dependientes. 1) Potenciómetros. a) Estudio de la resistencia variable del potenciómetro. Toma 3 potenciómetros distintos y cambiando la posición del cursor, mide el nivel mínimo, medio y máximo de resistencia que ofrecen mediante el polímetro: Valor máximo Valor intermedio Valor mínimo Potenciómetro Resistencia máxima Resistencia media Resistencia mínima Potenciómetro 1 Potenciómetro 2 Potenciómetro 3 b) Control de iluminación (1). Monta el siguiente circuito en la protoboard, y comprueba que puedes controlar el nivel de iluminación del LED modificando la resistencia del potenciómetro. 8
c) Control de iluminación (2). Monta el siguiente circuito en Crocodile, y observa que conforme aumenta la iluminación en un LED, disminuye en el otro LED. 2) Fotoresistores. Estudio del comportamiento del fotoresistor: Toma un LDR del taller. Con el polímetro, mide la resistencia que presenta un LDR, bajo diferentes condiciones de iluminación: Resistencia LDR a plena luz Resistencia LDR en sombra Resistencia LDR a oscuras Notas: A plena luz: sol directo o iluminación directa de una bombilla, linterna o móvil. En sombra: impidiendo que la luz incida de forma directa sobre el LDR (a la sombra). A oscuras: tapando completamente el LDR con la mano, sin tocarlo. 3) Termistores. Estudio del comportamiento del termistor: Toma un termistor del taller. Con el polímetro, mide la resistencia que presenta el termistor, bajo diferentes temperaturas: Termistor a temperatura ambiente Termistor con aumento de temperatura Notas: A temperatura ambiente: el termistor al aire Aumento de temperatura: poner el dedo encima del componente. A la vista de los resultados, el termistor utilizado, es un NTC o un PTC? Marca la opción correcta: NTC PTC 9
PRÁCTICA 4. Diodo. 1) Diodo rectificador. Monta los siguientes circuitos para comprobar el funcionamiento del diodo rectificador. Fíjate en la posición de las patillas para montar el circuito de forma correcta. Mide la tensión a la que trabaja el diodo LED y la corriente circulante, en ambos casos: Vd (circuito 1) = I (circuito 1) = Vd (circuito 2) = I (circuito 2) = Explica los resultados que observas. 2) Diodo LED. Monta los siguientes circuitos para comprobar el funcionamiento del diodo LED. Fíjate en la posición de las patillas para montar el circuito de forma correcta. Mide la tensión a la que trabaja el diodo LED y la corriente circulante, en ambos casos: Vd (circuito 1) = I (circuito 1) = Vd (circuito 2) = I (circuito 2) = Explica los resultados que observas. 10
PRÁCTICA 5. Funcionamiento básico del transistor. 1) Circuito básico del transistor (1): a) Monta el siguiente circuito en la placa protoboard. Para identificar las patillas del transistor, fíjate bien en la imagen a continuación. b) Explica el funcionamiento del circuito, centrándote en el papel que juega el transistor: 2) Circuito básico del transistor (2): a) Monta el siguiente circuito en la placa protoboard. b) Explica el funcionamiento del circuito, centrándote en el papel que juega el transistor: 11
3) Circuito básico del transistor (3): Monta el siguiente circuito en la placa protoboard: a) Qué ocurre cuando aumenta la resistencia del potenciómetro? 4) Circuito básico del transistor (4): Monta el siguiente circuito en la placa protoboard: a) Qué ocurre cuando aumenta la resistencia del potenciómetro? b) En qué se diferencia este circuito del circuito anterior (apartado 3)? c) Dirías que ambos circuitos son complementarios (hacen lo mismo, pero al contrario)? 12
PRÁCTICA 6. Detector de oscuridad. Monta en placa protoboard un circuito capaz de encender un LED cuando detecta condiciones de oscuridad (interruptor crepuscular): Notas: La tensión de alimentación dependerá de la tensión de funcionamiento del relé. Para un relé de 6 V se requieren 6 V de alimentación. La resistencia de seguridad de 100Ω es necesaria para proteger el circuito en caso de que el potenciómetro tome el valor mínimo (0 Ω). Recordar que el relé tiene 5 contactos: dos de conexión a la bobina, común (COM), normalmente cerrado (NC) y normalmente abierto (NA). La resistencia de 220Ω se usa para proteger al LED. El potenciómetro se usa para ajustar las condiciones de oscuridad que disparan el circuito. a) Comprueba el funcionamiento del circuito: Cubre el LDR con la mano hasta dejarlo completamente a oscuras. El diodo LED se debe encender. Destapa el LDR para que le incida luz. El diodo LED ha de apagarse. b) Llama al profesor para que verifique que el circuito funciona correctamente. c) Ampliación: el circuito detector de luz (circuito que enciende un LED cuando detecta condiciones de luz) es muy similar. Te atreves a diseñarlo y construirlo? Si lo haces bien, tardarás muy poquito. 13
PRÁCTICA 7. Detector de temperatura. Monta en placa protoboard un circuito que active un motor cuando detecta una elevada temperatura: Notas: La tensión de alimentación dependerá de la tensión de funcionamiento del relé y de la tención de funcionamiento del motor. La alimentación debe ser la adecuada para permitir el funcionamiento del relé y el motor. El potenciómetro se usa para ajustar las condiciones de temperatura que disparan el circuito. a) Comprueba el funcionamiento del circuito: Aumenta la temperatura en el termistor (cúbrelo con la mano, acércale un mechero, etc.). El motor se debe activar. Disminuye la temperatura del termistor (déjalo a temperatura ambiente, saca el circuito al exterior, etc.). El motor estará desactivado. b) Llama al profesor para que verifique que el circuito funciona correctamente. 14
PRÁCTICA 8. Temporizador con retardo a la desconexión. Monta en placa protoboard un circuito que encienda un LED al pulsar un pulsador. El LED permanecerá encendido unos segundos, y se apagará automáticamente. Notas: Al pulsar el pulsador se activa el circuito (enciende el LED), e inicia la carga del condensador. Al soltar el pulsador, la descarga del condensador a través del potenciómetro fija el tiempo que el LED permanece encendido. Si se desea modificar la temporización, sólo hay que variar la resistencia del potenciómetro. a) Comprueba el funcionamiento del circuito: Al pulsar 1 vez el pulsador, el LED se enciende y permanece encendido unos segundos. Después se apaga automáticamente. Para aumentar el tiempo de encendido, hay que.. Para disminuir el tiempo de encendido, hay que... b) Llama al profesor para que verifique que el circuito funciona correctamente. 15
SOLUCIÓN DE PROBLEMAS. El circuito que has montado no funciona, o funciona de forma incorrecta. Antes de llamar al profesor para que te sea él quien solucione el problema, intenta solucionarlo por ti mismo. Comprueba que no has cometido los siguientes errores típicos: 1) Alimentación del circuito. Asegúrate que estás alimentando el circuito, con una pila o una fuente de alimentación. Cerciórate que la pila no está descargada, que la fuente de alimentación está encendida, y que estás llevando la energía del generador al circuito (con cables). Un circuito jamás funcionará sin un generador que le suministre energía eléctrica. 2) Inserciones de componentes y cables en placa protoboard incorrectas. Comprueba que todos los componentes y cables están bien insertados en la placa protoboard. Tanto las patillas de los componentes como el hilo conductor de los cables deben estar bien insertados en sus correspondientes ranuras. 3) Cortocircuitos en placa protoboard. Fíjate de haber conectado correctamente los componentes a la protoboard. Hay filas de ranuras que en la protoboard están conectadas eléctricamente, podrías estar cortocircuitando un componente. Esta resistencia está mal montada (cortocircuitada) Esta resistencia está bien montada (sin cortocircuitar). 4) Componente con patillas no conectadas. Los componentes tienen 2, 3 o más patillas de conexión. Asegúrate que has conectado al circuito todas las patillas necesarias del componente. 5) Componentes conectados sin respetar la polaridad. Hay componentes con terminales bien diferenciados (terminales con distinta funcionalidad). Si no has respetado la polaridad del componente no funcionará, y tu circuito tampoco. Componentes con polaridad: zumbador, condensador electrolítico, diodo, transistor, etc. Componentes sin polaridad: resistor, NTC, LDR, condensador, etc. Un componente conectado sin respetar su polaridad simplemente no funciona. 6) Potenciómetros mal ajustados. En ciertos circuitos el potenciómetro sirve para ajustar el funcionamiento del circuito a las condiciones de operación (luz ambiente, temperatura, etc.). Prueba a variar el valor de resistencia del potenciómetro para ajustar la respuesta del circuito. 7) Conexión de las resistencias variables. Existen dos tipos de resistencias variables: de dos patillas y de tres patillas de conexión. Dependiendo de las patillas de conexión que presente el potenciómetro, su conexión al circuito varía: 16
Potenciómetro de dos terminales (Entrada y Salida): Se conecta como cualquier resistor. Potenciómetro de 3 terminales (Entrada, Salida y Cursor): Se conecta el terminal de entrada y el cursor como salida, o bien se interconectan cursor y terminal de salida 8) No hay componentes del valor necesario. Necesitas un resistor de 220Ω pero en el taller no quedan. No pasa nada, toma un resistor de valor similar, pero superior (por ejemplo, toma un resistor de 300 ó 330 Ω). 9) Componente estropeado. Tal vez uno de los componentes que has utilizado está estropeado. Chequea que no están quemados, que sus patillas no están sueltas o rotas, prueba que funcionan con el polímetro, o montándolos en sencillos circuitos de prueba, etc. Este diodo correctamente montado debería iluminarse. Si no lo hace es porque está estropeado. 10) Circuito mal montado. Puede que simplemente no hayas montado bien el circuito. Revisa el esquema y repasa las conexiones que has hecho, comprueba que las conexiones entre los componentes son correctas, que no te has dejado ningún componente del esquema sin conectar, que no hay cables sueltos, etc. 17