¿Qué es la electrónica y qué elementos emplea? - Guía completa
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¿Qué es la electrónica? ¿Qué elementos emplea?
La electrónica es el estudio de los circuitos y componentes que permiten modificar las características de la corriente eléctrica: la amplifican o atenúan, permiten o impiden la circulación de electrones, eliminan ruido, etc. Para ello, emplea diversos tipos de componentes: resistencias, condensadores, diodos y transistores. Los circuitos miniaturizados, resultado de la combinación de los componentes anteriores, reciben el nombre de circuitos integrados.
1.1. ¿Qué hacen las resistencias?
Las resistencias dificultan el paso de la corriente, consiguiendo, así, variaciones de tensión en los puntos del circuito donde sea necesario. Las hay de valor fijo o variable y dependientes de algún parámetro físico.
Resistencias fijas o resistores
Su valor está indicado mediante bandas que incluyen un código de colores. Este se interpreta del siguiente modo:
- Se sustituyen las dos primeras bandas por el número al que equivale su color.
- Se añaden tantos ceros como indique el color de la tercera banda (o se multiplica por 10 elevado a dicho número).
- La última franja indica la tolerancia, o margen de error admisible en la resistencia con respecto a su valor teórico. Si es dorada, la tolerancia es del 5%.
Las resistencias pueden quemarse si son sometidas a tensiones muy elevadas. Su tamaño indica la potencia que es capaz de disipar en forma de calor antes de que esto ocurra.
Resistencias variables o potenciómetros
Disponen de tres contactos y tienen un valor total máximo entre sus extremos. El valor entre los extremos y el central puede variarse mediante el giro de una pieza interna. Estas resistencias sirven, por ejemplo, para controlar la intensidad de brillo de una lámpara, la velocidad de giro de un motor o el volumen de un altavoz, así como para regular el punto de activación de sistemas de control de temperatura, iluminación o humedad.
Resistencias que dependen de un parámetro físico
Se emplean como sensores ya que su valor cambia con las condiciones medioambientales. Si varían con la luz, se denominan LDR (Light Dependent Resistor); si lo hacen con la temperatura, termistores. De estos últimos hay dos variedades: los NTC (Negative Temperature Coefficient) y los PTC (Positive Temperature Coefficient). Observa sus gráficas de comportamiento:
¿Cómo funciona un condensador?
Si se observan con atención las imágenes, se constata que un condensador tiene la capacidad de almacenar carga eléctrica y liberarla posteriormente: en la primera ilustración, el condensador se está cargando; en la segunda, libera la carga para encender la bombilla; finalmente, en la tercera, la carga se está agotando y la bombilla pierde intensidad.
La capacidad (C) de un condensador es la cantidad de carga que es capaz de almacenar por cada voltio aplicado en sus extremos. Se mide en faradios (F).
Cuanto mayor sea la capacidad del condensador, más carga adquirirá y más tiempo tardará en descargarse.
Se pueden emplear los condensadores para almacenar carga (por ejemplo, en los flashes de las cámaras de fotos), como temporizadores de circuitos, para filtrar señales indeseadas, en cargadores de baterías, receptores de radio y televisión, pantallas táctiles...
Tipos de condensadores
Los condensadores se clasifican en función del material empleado en su fabricación y de que tengan o no polaridad.
Los condensadores no polarizados se fabrican de papel, con material cerámico o de poliéster.
Por su parte, los condensadores con polaridad o electrolíticos pueden ser de aluminio o de tantalio, poseen mayor capacidad que los no polarizados y hay que conectarlos correctamente en el circuito según las indicaciones de polaridad presentes en su encapsulado.
1.3 ¿Qué comportamiento caracteriza a un diodo?
• En el primer esquema, la lámpara se enciende porque el diodo permite el paso de la corriente al tener su ánodo conectado al polo positivo de la fuente y el cátodo al negativo. Se comporta, así, como un interruptor cerrado.
• En el segundo se ha invertido la posición del diodo, por lo que este no permite el paso de la corriente eléctrica. Funciona como un interruptor abierto.
El diodo permite pasar los electrones en un sentido y no en el otro gracias al material semiconductor con el que está fabricado. Este comportamiento permite emplearlos para dirigir la corriente eléctrica en rectificadores y en elementos de protección de circuitos.
Diodo LED
Un LED (Light-Emitting Diode) es un tipo especial de diodo que es capaz de emitir luz cuando es atravesado por la corriente eléctrica. Debido a su bajo consumo y fácil fabricación se emplea en multitud de pilotos indicadores.
El reciente descubrimiento del LED azul ha permitido emular la luz blanca (al unirlo al verde y al rojo), impulsando, con ello, la fabricación de lámparas de bajo consumo para iluminación doméstica.
Los diodos LED tienen un voltaje y una intensidad de corriente de funcionamiento característicos según su color; si se sobrepasa dicha intensidad, se queman. Para evitar esto, se les conecta en serie una resistencia limitadora. El valor de esta resistencia se calcula según la ley de Ohm, restando al voltaje de la fuente el necesario para el LED y dividiendo el resultado entre la intensidad requerida:
Diodo Zener
Un tipo especial de diodo es el diodo Zener, que permite el paso de la corriente también en polarización inversa con una caída de tensión fija según sus características de fabricación.
1.4 ¿Por qué es tan importante el transistor?
Fabricado con materiales semiconductores, el transistor es el elemento principal en los circuitos electrónicos. Posee tres patillas denominadas base, colector y emisor. Funciona como un interruptor automático, que se activa con una pequeña corriente en la base, y permite la circulación de dicha corriente entre el emisor y el colector. Tiene tres estados posibles:
• Corte. No hay corriente en la base y los electrones no pasan del emisor al colector. Es un interruptor abierto.
• Saturación. A la base llega gran cantidad de electrones, y el paso entre colector y emisor se libera totalmente. Es un interruptor cerrado.
• Amplificación. Si la corriente presente en la base se encuentra entre los valores de corte y saturación, el transistor entra en su zona activa y la corriente entre colector y emisor será proporcional a la que entra por la base. Esa proporción se denomina ganancia del transistor.
Se emplea en circuitos de control y es el componente básico de los microprocesadores y los distintos tipos de memoria que usan los ordenadores.
1.5 Montajes básicos con elementos electrónicos
Utilizando los componentes electrónicos empleados anteriormente, se propone, a continuación, la realización de dos montajes que ayuden a comprender su funcionamiento: el temporizador y el control de un relé.
Al principio, el LED está apagado, ya que por la base no circula corriente. El transistor se encuentra en corte.
Cuando se acciona el pulsador, circula corriente por la base, se activa el transistor y se enciende el LED. Al mismo tiempo, el condensador se carga. Al soltar el pulsador, el LED sigue luciendo durante un tiempo ya que la corriente de base la proporciona el condensador. Cuando se descarga, el transistor pasa a estado de corte y el diodo se apaga.
Activación de un relé mediante un sensor
En este caso es necesario un transistor para proporcionar la corriente suficiente de activación del relé. El proceso tiene lugar del siguiente modo:
• Cuando incide luz sobre la LDR, su resistencia disminuye y permite que circule corriente por la base del transistor, con lo que tanto este como el relé se activan. El diodo protege el resto del circuito al absorber el exceso de corriente que se produce al desactivarse el relé.