-Identificará los tipos de resistencias eléctricas más comunes, conocerá las fallas que presentan en los circuitos electrónicos y medirá su estado físico con el multímetro.
Aprenderá qué son los diodos, identificará los tipos más utilizados de los mismos, y aprenderá el procedimiento para conocer su estado físico, las fallas que presentan y cómo sustituirlos.
Estudiará qué son los capacitores, la clasificación de los mismos, cuáles son los usos más comunes, las fallas que presentan, y mediante prácticas, identificará su estado físico con un capacitómetro.
-Estudiará los tipos de fuentes más utilizadas en los equipos electrónicos.
-Aprenderá a utilizar el osciloscopio digital para la búsqueda de señales electrónicas.
Aprenderá qué son las bobinas y su clasificación, cuáles son los usos más comunes de las mismas, las fallas que presentan y realizará prácticas de medición para conocer su estado físico con el multímetro.
-Conocerá los transistores de propósito general y de potencia identificando sus terminales, su configuración, las fallas que presentan y mediante el multímetro checará el estado físico de los mismos.
Conocerá qué son los transformadores, los tipos que existen en uso electrónico, las fallas que pueden presentar, cómo checar su estado físico y cómo sustituirlos.
-Conocerá e identificará los tipos de interruptores y selectores utilizados para controlar el paso de las señales electrónicas, además de checar el estado en que se encuentran.
-Identificará en diagramas la simbología empleada.
Identificará y medirá con el multímetro el estado físico de los Rectificadores de silicio (SCR), DIACs y Triacs.
-Analizará fallas que pueden presentarse en circuitos que funcionan con estos elementos.
Módulo 1 Conceptos básicos.
Cuando se habla de electricidad, los conceptos “corriente” y “voltaje” resultan muy importantes; sin embargo, muchos desconocen que se trata de cosas diferentes y tienden a emplearlos para referirse a lo mismo.
Tanto la corriente como el voltaje están relacionados entre sí. Un voltaje no puede existir sin una corriente y una corriente debe tener un voltaje, pero es necesario entender la diferencia que hay entre los dos. Para esto, a continuación te describimos en qué consiste la corriente y el voltaje y qué es lo que los hace diferentes.
Voltaje
Es el potencial eléctrico entre dos puntos diferentes. También podría referirse a la diferencia de energía potencial eléctrica de una carga de prueba de unidad transportada entre dos puntos.
Un voltaje puede representar una fuente de energía o podría representar la energía perdida, usada o almacenada. También recibe el nombre de tensión eléctrica y se refiere a la presión capaz de empujar a los electrones a lo largo de un circuito.
Medición de voltaje
El voltaje puede ser alterno o directo y se mide poniendo el multímetro en paralelo con la carga, ver la Figura 1.
Corriente Eléctrica
La corriente o corriente eléctrica es el flujo de electrones que pasa a través de un material en una unidad de tiempo. Dichos electrones deben pasar por un conductor
eléctrico para producir una carga. La corriente puede ser de dos tipos: Alterna y directa.
Medición de corriente eléctrica
Las corrientes eléctricas pueden causar efectos como la calefacción y campos magnéticos. La corriente se mide en amperes. El nombre de esta unidad de medida se debe al físico y matemático André-Marie Ampère.
Para medir los amperes de la corriente se utiliza un amperímetro y se debe conectar en serie con la carga a medir, esto se observa en la Figura 2.
Manejo del multímetro.
Un multímetro, también denominado polímetro, o tester, es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y potenciales (tensiones) o/y pasivas como resistencias, capacitancias y otras.
Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna y en varios márgenes de medida cada una.
Existen multímetros analógicos (con aguja indicadora) y digitales (con display), y también pueden contener varias escalas para medir las variables físicas o contar con auto rango (una sola escala para cada magnitud física).
En la siguiente se observa un multímetro digital con auto rango.
Multímetro
Herramienta más utilizada en electrónica.
La siguiente Figura muestra algunas herramientas empleadas en el área electrónica.
Herramienta
Entre ellas están las pinzas de corte, de punta, desarmadores de relojero, llaves allen, multímetro y cautín tipo lápiz, desarmadores de cruz y de punta, cutter.
Maya para desoldar
Extractor de soldadora
Pasta
Módulo 2
Resistencia eléctrica (R).
Se le denomina resistencia eléctrica a la oposición que tienen los electrones al moverse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (Ω), en honor al físico alemán Georg Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre.
La resistencia de un material depende directamente de dicho coeficiente, además es directamente proporcional a su longitud (aumenta conforme es mayor su longitud) y es inversamente proporcional a su sección transversal (disminuye conforme aumenta su grosor o sección transversal).
Para su medición, en la práctica existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un Óhmetro. Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida en Siemens.
En los diagramas se identifican con la letra R y con los siguientes símbolos.
Símbolo para resistencia eléctrica
Potencia que disipa una resistencia.
Una resistencia disipa en calor una cantidad de potencia cuadráticamente proporcional a la intensidad que la atraviesa y al voltaje que aparece en sus terminales.
Comúnmente, la potencia disipada por una resistencia, así como la potencia disipada por cualquier otro dispositivo resistivo, se puede hallar mediante la ley deJoule para el cálculo de la potencia disipada, que es:
O bien,
Observando las dimensiones del cuerpo de la resistencia, las características de conductividad de calor del material que la forma y que la recubre, y el ambiente en el cual está pensado que opere, el fabricante calcula la potencia que es capaz de disipar cada resistencia como componente discreto, sin que el aumento de temperatura provoque su destrucción. Esta temperatura de falla puede ser muy distinta según los materiales que se estén usando. Esto es, una resistencia de 2 W formada por un material que no soporte mucha temperatura, estará casi fría (y será grande); pero formada por un material metálico, con recubrimiento cerámico, podría alcanzar altas temperaturas (y podrá ser mucho más pequeña).
El fabricante dará como dato el valor en watts que puede disipar cada resistencia en cuestión. Este valor puede estar escrito en el cuerpo del componente o se tiene que deducir de comparar su tamaño con los tamaños estándar y sus respectivas potencias. El tamaño de las resistencias comunes, cuerpo cilíndrico con 2 terminales, que aparecen en los aparatos eléctricos domésticos suelen ser de 1/4 W, existiendo otros valores de potencias de comerciales de ½ W, 1 W, 2 W, etc.
Tipos de resistencias eléctricas.
Resistencias de carbón de 4 franjas.
Para caracterizar a una resistencia hacen falta tres valores: resistencia eléctrica, disipación de potencia y precisión o tolerancia. Estos valores se indican normalmente en el encapsulado dependiendo del tipo de éste; para las resistencias de carbón, dichos valores van rotulados con un código de franjas de colores como se muestra en la siguiente imagen.
Diferentes resistencias de carbón
Estos valores se indican con un conjunto de líneas de colores sobre el cuerpo del elemento. Son tres, cuatro o cinco rayas; dejando la raya de tolerancia (normalmente plateada o dorada) a la derecha, se leen de izquierda a derecha. La última raya indica la tolerancia (precisión). De las restantes, la última es el multiplicador y las otras indican las cifras significativas del valor de la resistencia. El valor de la resistencia eléctrica se obtiene leyendo las cifras como un número de una, dos o tres cifras; se multiplica por el multiplicador y se obtiene el resultado en Ohmios (Ω). El coeficiente de temperatura únicamente se aplica en resistencias de alta precisión o tolerancia menor del 1%. La siguiente tabla muestra el valor de cada color
Valores de las franjas según el color
Cómo leer el valor de una resistencia de carbón.
En una resistencia tenemos generalmente 4 líneas de colores. Con la banda correspondiente a la tolerancia vista a la derecha (dorado o plateado), leemos las bandas restantes de izquierda a derecha, como sigue: Las primeras dos bandas conforman un número entero de dos cifras:
La primera línea representa el dígito de las decenas.
La segunda línea representa el dígito de las unidades.
La tercera línea representa la potencia de 10 por la cual se multiplica el número.
El resultado numérico se expresa en Ohms. Por ejemplo:
Medición de las franjas de una resistencia de carbón
Observamos la primera línea: amarillo= 4
Observamos la segunda línea: morado= 7
Observamos la tercera línea: amarillo= x 10,000
La cuarta línea es la tolerancia de un ±5%
Unimos los valores de las primeras dos líneas y multiplicamos por el valor de la tercera
47 X 104 = 470000Ω o 470 kΩ ± 5% y este es el valor total.
Las resistencias de este tipo son muy inestables con la temperatura, tienen tolerancias de fabricación muy elevadas, su valor óhmico puede variar por el mero hecho de la soldadura, en el que se somete a elevadas temperaturas al componente. Además tienen ruido térmico también elevado, lo que las hace poco apropiadas para aplicaciones donde el ruido es un factor crítico, tales como amplificadores de micrófono o donde exista mucha ganancia. Estas resistencias son también muy sensibles al paso del tiempo, y variarán su valor con el transcurso del mismo.
Práctica:
Observamos la primera línea: amarillo= 4
Observamos la segunda línea: morado= 7
Observamos la tercera línea: amarillo= x 10,000
La cuarta línea es la tolerancia de un ±5%
Unimos los valores de las primeras dos líneas y multiplicamos por el valor de la tercera
47 X 104 = 470000Ω o 470 kΩ ± 5% y este es el valor total.
Las resistencias de este tipo son muy inestables con la temperatura, tienen tolerancias de fabricación muy elevadas, su valor óhmico puede variar por el mero hecho de la soldadura, en el que se somete a elevadas temperaturas al componente. Además tienen ruido térmico también elevado, lo que las hace poco apropiadas para aplicaciones donde el ruido es un factor crítico, tales como amplificadores de micrófono o donde exista mucha ganancia. Estas resistencias son también muy sensibles al paso del tiempo, y variarán su valor con el transcurso del mismo.
Práctica:
Anote el valor de las resistencias de carbón de 4 franjas que se le proporcionan, mida con el multímetro cada una de ellas y rellene la siguiente tabla.
No
Colores de la resistencia
Valor por código de colores.
Valor medido con óhmetro.
Importante: El valor de una resistencia se obtiene con el multímetro en función de óhmetro y no tiene polaridad, lo que significa que puede conectarse o medirse en cualquier dirección.
b) Resistencias de carbón de 5 franjas o de precisión.
Las resistencias de precisión se caracterizan por tener cinco bandas en lugar de las tradicionales cuatro. Las aplicaciones más tradicionales de estos componentes son
los Instrumentos de Medición, Máquinas Herramienta y Electromedicina, entre otros.
Las bandas se distribuyen de la siguiente manera y los valores asignados a cada banda corresponden según la siguiente tabla y gráfica: Para resistencias de precisión, es decir, con tolerancias menores del +/-5% se usa la codificación de 5 bandas. El principio es el mismo que el de 4 bandas pero la banda multiplicadora es la cuarta mientras que la tercera es otro dígito que se agrega a los otros de las dos primeras bandas. En la tabla 2 se muestran todos los colores, las bandas y los valores correspondientes para la codificación a 5 bandas.
Tabla 2. Franjas de color para resistencias de 5 bandas
c) Resistencias de película metálica.
Este tipo de resistencia es el que mayoritariamente se fabrica hoy día, con unas características de ruido y estabilidad mejoradas con respecto a todas las anteriores. También soportan mejor el paso del tiempo, permaneciendo su valor en ohms durante un mayor período de tiempo. Se fabrican este tipo de resistencias de hasta 2 watts de potencia, y con tolerancias del 1% como tipo estándar.
Resistencia de película metálica
d) Resistencias de óxido metálico.
Son muy similares a las de película de carbón en cuanto a su modo de fabricación, pero son más parecidas, eléctricamente hablando a las de película metálica. Se hacen igual que las de película de carbón, pero sustituyendo el carbón por una fina capa de óxido metálico (estaño o latón).
Estas resistencias son más caras que las de película metálica, y no son muy habituales. Se utilizan en aplicaciones militares (muy exigentes) o donde se requiera gran fiabilidad, porque la capa de óxido es muy resistente a daños mecánicos y a la corrosión en ambientes húmedos.
Resistencia de óxido metálico
Características.
Tolerancia de resistencia: G (±2%), J (±5%)
La Resistencia fija de película de óxido metálico viene con un rango de potencia que va desde 0.25W a 7W. Depende del fabricante.
Posee un rango de temperatura de trabajo entre -55℃ y 200℃.
La Resistencia fija de película de óxido metálico posee la cualidad de no inflamabilidad y puede ser usada en ambientes severos.
El Producto es libre de plomo.
Aplicaciones
Existe una amplia gama de resistencia fija de película de óxido metálico para usar en balastros, amplificadores, telecomunicaciones, electrodomésticos, fuente de energia, circuitos de automóvil, computadoras e instrumentos, etc.
e) Resistencias de alambre.
Generalmente están constituidas por un soporte de material aislante y resistente a la temperatura (cerámica, esteatita, mica, etc.) alrededor del cual hay la resistencia propiamente dicha, constituida por un hilo cuya sección y resistividad depende de la potencia y de la resistencia deseadas.
En los extremos del soporte hay fijados dos anillos metálicos sujetos con un tornillo o remache cuya misión, además de fijar en él el hilo de resistencia, consiste en permitir la conexión de la resistencia mediante soldadura. Por lo general, una vez construidas, se recubren de un barniz especial que se somete a un proceso de vitrificación a alta temperatura con el objeto de proteger el hilo y evitar que las espiras hagan contacto entre sí. Sobre este barniz suelen marcarse con serigrafía los valores en ohms y en watts, tal como se observa en esta figura. En ella vemos una resistencia de 250 Ω, que puede disipar una potencia máxima de 10 watts.
Interior de una resistencia de alambre
En la Figura 11 vemos el aspecto exterior y estructura constructiva de las resistencias de alta disipación (gran potencia). Pueden soportar corrientes relativamente elevadas y están protegidas con una capa de esmalte. Las partes que la constituyen son las siguientes:
hilo de conexión
soporte cerámico
arrollamiento
recubrimiento de esmalte.
En la Figura 12 se observan diferentes resistencias de alambre, la de la izquierda es de 24 Ω, 5% (inscripción: 24R 5%); la más pequeña es de 10 Ω, aunque no se aprecia su inscripción en la foto.
Resistencias de alambre
En ocasiones el fabricante colca una letra para indicar los Ohms o el punto decimal.
.
Práctica.
En la siguiente tabla escriba el valor correspondiente a cada resistencia de alambre., considerando la información anterior.
Estos consisten en un elemento fijo de resistencia, ya sea de carbono o de alambre trenzado, y de un brazo con una escobilla se mueve a través de esa resistencia. El valor del mismo se encuentra generalmente pintado en su cuerpo.
Su símbolo es:
Símbolos de una resistencia variable tipo potenciómetro
Su forma física se exhibe en las figuras 14 y 15.
Potenciómetro
Los potenciómetros se utilizan en una gran diversidad de aplicaciones. El control de volumen giratorio o deslizante, los controles de tono y balance en tus radios y estéreos eran potenciómetros. El sensor de posición del acelerador utilizado por la computadora a bordo de tu automóvil es un potenciómetro.
Los potenciómetros, especialmente aquellos que utilizan un elemento de carbono, son propensos a desconectarse o a desarrollar puntos muertos. Un potenciómetro con el circuito abierto es fácil de descubrir, pero los puntos muertos pueden ser difíciles de localizar. La terminal de en medio se llama cursor. Normalmente, los potenciómetros se utilizan en circuitos de poca corriente. Para circuitos de corrientes mayores, se utilizan los reóstatos, que pueden disipar más potencia. En la Figura 16 se muestra un potenciómetro desarmado y en la Figura 17 se observa la pista de carbón con la que está construida.
Potenciómetro abierto
Forma de checarlo:
Medición de Resistencia total entre extremos.
Nos debe dar el valor total en Ohms de la resistencia que se prueba.
Pruebas a un potenciómetro
2) Medición de la resistencia interna entre el cursor y un extremo.
Mover el cursor de izquierda a derecha debe oscilar entre un valor cercano a cero y el valor total. Repetir esta prueba entre el cursor y la otra terminal extremo.
Prueba de continuidad en la pista de carbón
g) Potenciómetros dobles o en tándem.
El potenciómetro en tándem mostrado en la Figura 20, se utiliza para variar simultáneamente el voltaje o la resistencia en dos zonas del circuito o en dos circuitos diferentes. Pueden conectarse de manera que aumenten su resistencia simultáneamente o invertir las conexiones extremas de algunos de ellos para que uno aumente y el otro disminuya. Son utilizados en audio para manejar los dos canales del estéreo.
Potenciómetro de 6 terminales o tándem
Se checan en forma individual tal y como se explicó en el tema anterior.
h) Presets.
Se diferencian de las anteriores en que su ajuste es definitivo en el circuito donde van aplicadas. Su acceso está limitado al personal técnico (controles de ganancia, polarización, etc.). Su tamaño es reducido. La forma en que se checan es similar a las pruebas empleadas en los potenciómetros. La Figura 21 muestra algunas formas básicas.
Diferentes tipos de presets
i) Trimpots.
Un trimpot es un componente eléctrico en miniatura ajustable. Está destinado a ser ajustado correctamente cuando se instala en algún dispositivo, y nunca es ajustado por el usuario del dispositivo.
Los Trimpots se utilizan a menudo para calibrar inicialmente el equipo después de la fabricación. A diferencia de muchos otros controles variables, como los condensadores de ajuste, están clasificados para muchos más ajustes durante su vida útil.
Las resistencias variables de este tipo, vienen en una variedad de tamaños y niveles de precisión. Por ejemplo, existen potenciómetros de ajuste multi-vueltas, en el que tiene varias vueltas al tornillo de ajuste para alcanzar el valor final. Esto permite muy altos grados de precisión. Debido a esto, los trimpots son conocidos como resistencias variables de precisión.
Trimpot
Para saber su valor, algunos manejan un código de 3 números, en el que los dos primeros son cifras significativas del valor, el tercero es el multiplicador o el número de ceros que se le agregan, tomando como ejemplo la Figura 22, cuyo código es el número 104, los dos primeros dígitos forman el 10, y aumentando 4 ceros, se tienen 100,000 Ω o 100 kΩ.
j) Resistencias tipo microchip SMD.
Identificar el valor de una resistencia SMD es más sencillo que para una resistencia convencional, ya que las bandas de colores son reemplazadas por sus equivalentes numéricos y así se imprimen en la superficie de la resistencia, la banda que indica la tolerancia desaparece y se la “reemplaza” en base al número de dígitos que se indica, es decir; un número de tres dígitos nos indica en esos tres dígitos el valor del resistencia, y la ausencia de otra indicación nos dice que se trata de una resistencia con una tolerancia del 5%. Un número de cuatro dígitos indica en los cuatro dígitos su valor y nos dice que se trata de una resistencia con una tolerancia del 1%.
Debido a que en los dispositivos de montaje superficial el espacio disponible es muy reducido se intenta en lo posible aprovechar este espacio optimizando la información presentada.
Esta clase de optimización puede en algunos casos causar confusión, sin embargo veamos que todos los valores son interpretables.
Ejemplos: resistencias “con leyendas raras”
Primer caso:
La resistencia con la leyenda 47, se le ha aplicado una costumbre común en muchos fabricantes que es la de la supresión del cero innecesario. Es decir estamos ante un resistor que normalmente debería tener estampado el número 470 (47ohms), pero que se le ha quitado el 0 por conveniencia. Este es un caso común en prácticamente todos los resistores con 2 cifras. Note que el valor de resistencia indicado no hubiese cambiado, aun cuando tuviera estampado el número 470 o 4700, solo su porcentaje de tolerancia o error.
Segundo caso:
En la resistencia con la leyenda 1R00 la R representa al punto decimal, es decir deberíamos leer “uno-punto-cero-cero”. Aquí el cuarto dígito no solo nos dice que se trata de un exponente cero sino que también su existencia manifiesta la importancia de la precisión (1%). Se trata simplemente de un resistor de 1 ohm con una desviación máxima de error de +/- 0.5%
Tercer caso:
(1R2) es similar al anterior, sin embargo a diferencia de este se le ha aplicado la supresión del cero por lo que deberíamos entender que se trata de un resistor de
1.2 ohms con una tolerancia del 5% de error.
Cuarto caso:
(R33), tenemos el valor 0.33 al cual se le suprimió el cero. La ausencia de un cuarto dígito nos dice que se trata de un resistor “común” de 0.33 ohm 5%.
Quinto caso:
es uno de los más comunes y en general abundan en muchas placas con dispositivos SMD. El 000 nos dice que se trata de un resistor de cero ohms, es decir un simple conductor. Esto es debido a que la densidad del trazado es tan alta que no queda otro remedio que recurrir al viejo “puente”. En otros casos estos componentes son usados como protección fusible aprovechando las dimensiones reducidas del material conductor.
Otros ejemplos:
En las resistencias SMD ó de montaje superficial su codificación más usual es:
Práctica.
En la siguiente tabla describa el valor que tiene cada una de las resistencias SMD que se muestran.
Fallas que presentan las resistencias eléctricas.
Cualquiera que sea el tipo de resistencia, cuando estas fallan se devaloran hacia arriba, es decir, el valor al medirlo estará muy por encima de la tolerancia permitida por el fabricante.
LDR Resistencia dependiente de la luz.
Este dispositivo es un componente electrónico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente. Puede también ser llamado foto resistencia, fotoconductor, célula fotoeléctrica o resistencia dependiente de la luz, cuyas siglas, LDR, se originan de su nombre en inglés light-dependent resistor. La Figura 23 muestra la forma física de este elemento.
Figura 23. Resistencias LDR
Los símbolos empoleados se observan en la Figura 24..
Figura 24. Símbolos de una resistencia LDR
El LDR es fabricado con materiales de estructura cristalina, y utiliza sus propiedades fotoconductoras. Los cristales utilizados más comunes son: sulfuro de cadmio y seleniuro de cadmio. El valor de la fotorresistencia (en Ohms) no varía de forma instantánea cuando se pasa de luz a oscuridad o al contrario. Esto hace que el LDR no se pueda utilizar en muchas aplicaciones, especialmente aquellas que necesitan de mucha exactitud en cuanto a tiempo para cambiar de estado (oscuridad a iluminación o iluminación a oscuridad) y a exactitud de los valores de la fotorresistencia al estar en los mismos estados anteriores.
Dónde se utiliza:
En fotoceldas, sensores de presencia, alarmas, en cámaras fotográficas, en medidores de luz.
Las de la gama infrarroja en control de máquinas y procesos de contaje y detección de objetos.
Práctica.
Medir el valor óhmico de las LDR que se le proporcionen, con luz y ausencia de luz.
Elemento
ValorenOhmscon luz
ValorenOhmssinluz
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