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Electrónica básica

Radioafición > Nociones básicas

Ahora que tenemos unos conocimientos básicos sobre la electricidad, es hora de hablar un poco sobre materia electrónica. Básicamente es una rama de la física que se encarga de conducir y manipular electricidad. La electrónica es una ingeniería compleja que requiere coniocimientos técnicos profundos, teóricos y prácticos... pero sólo veremos algunos conceptos orientados a los circuitos electrónicos.

Cuando se diseña un aparato electrónico para una finalidad, se tienen una serie de elementos (fuentes de alimentación, resistencias, condensadores, inductancias...) con las que se puede manipular a voluntad el flujo de corriente eléctrica con el fin de modificarla, generarla o transportarla. Todos esos elementos o componentes eléctricos conforman el circuito electrónico.

Para poder representar gráficamente de forma simple y con pictogramas universales dicho circuito con detalle de la ordenación y características de todos sus componentes se ha acordado la creación del diagrama electrónico (también llamado esquema eléctrico). Es un esquema del circuito electrónico que muestra la conexión real entre todos sus elementos o dispositivos.



A continuación, veremos un poco por encima los elementos más comunes y sus principales características:


RESISTENCIAS

La resistencia o resistor tiene como finalidad oponerse (ofrecer resistencia) al paso de la corriente eléctrica. Como vimos en el artículo anterior sobre los Fundamentos de electricidad, la magnitud asociada a este componente es la resistencia eléctrica (R) y su unidad de medida es el ohmio (Ω).

Existen tres tipos de resistencias:

Resistencias fijas: Tienen un valor óhmico fijo. Cuando hablamos de potencias muy bajas (inferiores a 2 W) suelen abundar las resistencias de carbón o las resistencias de película metálica, mientras que se usan las resistencias bobinadas (también llamadas vitrificadas o cementadas) para potencias superiores.


Símbolos de la resistencia para el diagrama electrónico.
De arriba a abajo, según norma europea y norma americana.


Ejemplos y composición de las resistencias de carbón.


Ejemplos y composición de las resistencias de película metálica.

               
Ejemplos y composición de las resistencias bobinadas, vitrificadas o cerámicas.

En estas últimas, la resistencia en ohmios viene marcada directamente sobre el componente. En las primeras, como habrán podido comprobar, sólo aparecen unas bandas de colores. Podemos saber los valores de la resistencia descifrando el código de colores dibujado sobre el cuerpo de la resistencia según la siguiente tabla, teniendo en cuenta si tienen pintadas 4, 5 o 6 bandas de colores:




Si queremos determinar los valores, haremos como en los ejemplos de la imagen anterior:


Resistencia de 4 bandas


· 1ª banda: marrón = 1, primer dígito del valor.
· 2ª banda: verde = 5, segundo dígito del valor.
· 3ª banda: rojo = x 100, número de ceros a añadir al valor.
· 4ª banda: dorado = ± 5%, porcentaje de tolerancia. Cuanto menor es, más precisa es la resistencia.


En el ejemplo de 4 bandas, el valor sería: 15 x 100 = 1500 Ω = 1,5 KΩ (KΩ = KiloOhmios)

Resistencia de 5 bandas


· 1ª banda: marrón = 1, primer dígito del valor.
· 2ª banda: verde = 5, segundo dígito del valor.
· 3ª banda: negro = 0, tercer dígito del valor.
· 4ª banda: rojo = x 100, número de ceros a añadir al valor.
· 5ª banda: marrón = ± 1%, porcentaje de tolerancia.


En el ejemplo de 5 bandas, el valor sería: 150 x 100 = 15000 Ω = 15 KΩ

Resistencia de 6 bandas


· 1ª banda: azul = 6, primer dígito del valor.
· 2ª banda: rojo = 2, segundo dígito del valor.
· 3ª banda: negro = 0, tercer dígito del valor.
· 4ª banda: naranja = x 1000, número de ceros a añadir al valor.
· 5ª banda: dorado = ± 5%, porcentaje de tolerancia.
· 6ª banda: marrón = 100 ppm/C, coeficiente de temperatura. (ppm = partes por millón)


En el ejemplo de 6 bandas, el valor sería: 620 x 1000 = 620000 Ω = 620 KΩ

y en cuanto al coeficiente de temperatura...

100 partes por millón = 1 cada mil = 0,01% ... Parece poco... ¿no? Compobémoslo en un ejemplo de esta misma resistencia, pero trabajando a temperaturas de 10ºC o de 50ºC...

10ºC
620000 + 620000 ((100*10)/1000000) =
= 620000 + 620000 * 0,001 =
= 620000 + 620 = 620620 Ω = 620,62

50ºC
620000 + 620000 ((100*50)/1000000) =
= 620000 + 620000 * 0,005 =
= 620000 + 3100 = 623100 Ω = 623,1

Así pues, el coeficiente de temperatura en las resistencias fijas de 6 bandas sí puede llegar a ser muy importante, ya que la capacidad de resistencia puede verse alterada por la temperatura a la que esté trabajando el componente.



Resistencias variables: Su valor óhmico puede ser alterado a voluntad desde los 0 Ω hasta un valor fijo predeterminado. Podemos encontrarlas bobinadas para bajas potencias o de pistola de carbón, para potencias elevadas.

Cuando precisamos una herramienta externa (generalmente un destornillador plano, pequeño) para poder variar su capacidad de resistencia, se denominan resistencias ajustables. Podemos encontrarlas normales o de precisión.



Símbolo esquemático de la resistencia variable o ajustable.


Ejemplos de resistencias ajustables.



Símbolo esquemático de la resistencia variable o ajustable de precisión.


Ejemplos de resistencias ajustables de precisión.


Cuando usamos un vástago fijo incorporado en el propio componente para realizar el ajuste variable de la capacidad de resistencia, se llama al componente potenciómetro... y los podemos encontrar de ajuste rotativo o de ajuste deslizante.



Símbolo esquemático del potenciómetro


A la izda., potenciómetro rotativo de metal. A la dcha., de plástico.


Potenciómetro de ajuste deslizante, también llamado potenciómetro lineal.


Resistencias dependientes: Su valor óhmico varía en función a factores externos, tales como luminosidad o temperatura. Las más importantes y habituales son las siguientes...


LDR (Light Dependent Resistor): basándose en el efecto fotoeléctrico, el valor óhmico de una resistencia LDR es muy bajo cuando hay luz incidiendo en ella (puede descender hasta los 50 Ω) y muy alto cuando está a oscuras, cuando puede elevarse a varios MΩ (MegaOhmios).



Representación esquemática de una resistencia LDR


Ejemplo de resistencia LDR

PTC (Positive Temperature Coefficient): también llamada termistor positivo, positive thermistor o posistor, el valor óhmico de una resistencia será mayor cuanto mayor sea la temperatura a la que está sometida.


Representación esquemática de una resistencia PTC o Posistor.


Ejemplos de resistencias PTC

NTC (Negative Temperature Coefficient): también llamada termistor negativo o negative thermistor, el valor óhmico de una resistencia será menor cuanto mayor sea la temperatura a la que está sometida.


Representación esquemática de una resistencia NTC


Ejemplos de resistencias NTC

VDR (Voltage Dependent Resistor): también llamada varistor. El valor óhmico de este tipo de resistencia varía en base a la tensión eléctrica a la que esté sometida. Cuando aumenta la tensión en sus extremos, el valor óhmico disminuye permitiendo un flujo mayor de corriente por su interior. Son los componentes utilizados, sobre todo, como protección para evitar daños en equipos electrónicos por subidas de tensión.


Representación esquemática de una resistencia VDR o varistor.


Ejemplos de resistencias VDR


Asociación de resistencias: las resistencias tienen la propiedad de poder asociarse, y dependiendo de la forma en que lo hagan podemos obtener una cifra equivalente a una única resistencia global o total, que denominaremos Rt (Resistencia Total).


EN SERIE: En un circuito donde vamos asociando las resistencias R1, R2, R3... hasta la Rn, la Rt en ohmios es igual a la suma de todas las resistencias que conforman esa asociación en serie.



EN PARALELO: En un circuito donde vamos asociando en paralelo las resistencias R1, R2, R3... hasta la Rn, la Rt en ohmios se obtendrá aplicando la siguiente fórmula...





CONDENSADORES

El condensador o capacitor es uno de los llamados "dispositivos pasivos", y tiene como finalidad almacenar energía sustentando un campo eléctrico, es decir, almacena la misma energía eléctrica durante el periodo de carga que la que cede después durante el periodo de descarga. Está formado por dos láminas conductoras llamadas placas o armaduras, cada una con terminales que permiten su conexión; y entre ambas placas, como si de un sandwich se tratase, un aislante llamado dieléctrico.


Composición de un condensador

La capacidad de un condensador es directamente proporcional a la superficie de sus láminas conductoras (o placas, o armaduras) e inversamente proporcional a la distancia que las separa, factor que determina el grosor del dieléctrico.

Ya que la magnitud asociada al condensador eléctrico es la capacidad eléctrica, hay que señalar que se representa con la letra C y la unidad de medida es el Faradio (F). En la práctica el faradio se queda muy grande, así que se usan con más asiduidad los siguientes submúltiplos:

1 pF  (picofaradio) =  10^−12  Faradios = 0,000000000001 Faradio
1 nF (nanofaradio)  =  10^−9  Faradios = 0,000000001 Faradio
1 µF (microfaradio) =  10^−6  Faradios = 0,000001 Faradio

En cuanto a la simbología utilizada para los condensadores en diagramas eléctricos, caben destacar estas 4 formas:

              
De izda. a dcha., condensador fijo, electrolítico, variable y ajustable.

Podemos encontrar los siguientes tipos de condensadores, en base al material empleado para la fabricación de su dieléctrico:

· Condensadores de aire (el dieléctrico es un espacio de aire entre placas paralelas, todo encapsulado en vidrio)
· Condensadores de mica
· Condensadores de papel (el dieléctrico es un papel parafinado, baquelizado o sometido a algúntratamiento para reducir la higroscopia)

· Condensadores autorregenerables

· Condensadores electrolíticos

· Condensadores de aluminio
· Condensadores de tantalio
· Condensadores bipolares

· Condensadores de poliéster o Mylar
· Condensadores de poliestireno o Styroflex
· Condensadores de policarbonato
· Condensadores de polipropileno
· Condensadores cerámicos
· Condensadores síncronos
· Dieléctrico variable

· Condensador de ajuste



Ejemplos de condensadores fijos


Ejemplo de condensador variable

En radio, además de los fijos y variables, será muy habitual que encontremos con los condensadores electrolíticos. Utilizan un electrolito como primera armadura, la cual actúa como cátodo. Con la tensión adecuada, el electrolito deposita una fina capa aislante de óxido de aluminio sobre la segunda armadura o cuba (ánodo), consiguiendo capacidades de almacenamiento de energía muy elevadas. Muy importante: tienen polaridad. Hay que fijarse muy bien en que el terminal positivo (+) o negativo (-) del condensador coincida con el positivo y negativo del circuito al que lo vamos a conectar. De no hacerlo correctamente, el condensador electrolítico podría arder o explotar. También hay que tener mucho cuidado con ellos, porque aunque hayamos desconectado la fuente de alimentación, suelen quedarse cargados de electricidad y podríamos llevarnos una descarga al manipularlo.

Al igual que con las resistencias, algunos condensadores fijos tienen bandas de colores para saber su valor. Aquí podemos averiguar qué capacidades tiene el condensador que estemos mirando:



Otros condensadores vienen marcados con un valor numérico muy visible en su exterior. Si no vienen especificados los valores de capacidad y tensión máxima de trabajo y sólo vienen unos números... ¿Cómo podemos saberlo? Que no cunda el pánico... En la web Inventable (la electrónica simple y clara) hay un amplio artículo sobre cómo hacerlo. Sólo haz click aquí.

Asociación de condensadores: los condensadores tienen la propiedad de poder asociarse, exactamente igual que las resistencias, y dependiendo de la forma en que lo hagan podemos obtener una cifra equivalente a una única resistencia global o total, que denominaremos Ct (Capacidad Total).


EN SERIE: En un circuito donde vamos asociando las condensadores C1, C2, C3... hasta el Cn, la Ct (en pF, nF o µF... ¡Ojo! Sumar siempre las cantidades en la misma unidad) es igual a la suma de todas los condensadores que conforman esa asociación en serie.




EN PARALELO: En un circuito donde vamos asociando en paralelo los condensadores C1, C2, C3... hasta el Cn, la Ct (en pF, nF o µF) se obtendrá aplicando la siguiente fórmula...





BOBINAS

La bobina, también llamada inductor, es otro componente electrónico de los denominados "pasivos". Es un elemento que, debido al fenómeno de la autoinducción, almacena energía en forma de campo magnético. Además, aumenta la intensidad de corriente que circula por el circuito y la devuelve cuando ésta disminuye, con lo que se regulan las variaciones bruscas de corriente.

A continuación se pueden ver los símbolos utilizados en diagramas eléctricos para cada tipo de bobina:



La magnitud asociada a la bobina es la inductancia. Se representa por la letra L y la unidad de medida es el Henrio (H), pero habitualmente usaremos submúltiplos como en el caso de los Faradios, siendo más usados el milihenrio (mH) y el microhenrio (µH).


Tal y como hemos visto en las resistencias y en los condensadores, las bobinas también pueden ser fijas y variables o ajustables. Esto depende en gran medida del tipo de núcleo sobre el que van enrolladas, devanadas o bobinadas.

Bobinas con núcleo de aire: se realiza el devanado de la bobina sobre un material que más tarde es retirado, con lo que se deja libre el núcleo de la bobina.


Ejemplos de bobinas con núcleo de aire


Bobinas con núcleo de ferrita:
se utiliza un material ferromagnético a modo de núcleo de la bobina.


Ejemplos de bobinas con núcleo de ferrita


Bobinas con núcleo de hierro: se utilizan en bajas frecuencias, ya que las pérdidas serían elevadas en altas frecuencias.



Ejemplos de bobina con núcleo de hierro


Un experimento que podemos hacer en casa... Si bobinamos un cable eléctrico alrededor de un objeto metálico (un clavo grande o un destornillador) y conectamos cada extremo del cable a una pila eléctrica, obtendremos un bonito electroimán hecho por nosotros mismos. Es muy últil para imantar las puntas de los destornilladores y poder posicionar tornillos con precisión en lugares estrechos, sin que se nos caigan, con la consiguiente incomodidad de encontrarlos o buscar unas pinzas finas que quepan en el hueco del aparato donde se ha caido el tornillo. ¿Les ha pasado?... a mí muchísimas veces.


Ejemplo de electroimán casero

Cuando en un mismo circuito tenemos una bobina (o inductor) y un condensador (o capacitor), la tensión en la bobina alcanza un valor máximo a una frecuencia determinada por la inductancia de la bobina y por la capacitancia del condensador. Este es uno de los más importantes principios que se emplean en los circuitos de un receptor de radio. Cuando sintonizamos una emisora, lo que hacemos es girar un condensador variable que, en combinación con una bobina, nos permite ajustar el equipo a una frecuencia determinada.

73 de Ruca, EA8EX

 
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