Componentes electrónicos
Introducción
Diversos componentes electrónicos se encuentran interconectados para lograr aplicaciones como por ejemplo el televisor de casa o la computadora. Por dentro de ellos podemos encontrar tarjetas con resistencias, condensadores, circuitos integrados, transistores, entre otros.
Protoboard o tablilla de prototipado
Es una placa reutilizable usada para construir prototipos de circuitos electrónicos sin soldadura. Compuestas por bloques de plástico perforados y numerosas láminas delgadas de una aleación de cobre, estaño y fósforo. En la figura superior se puede observar la apariencia externa de la protoboard y algunos de tantos nombres que reciben sus conexiones. Los rieles de alimentación se llaman así porque usualmente se conectan a la corriente de alimentación. La propia protoboard incluye un etiquetado donde sugiere cuál riel debe ser conectado al voltaje y cuál a tierra. En las bandas centrales es donde se arma el circuito en cuestión.
Las conexiones internas de la tablilla se muestran debajo:
Observemos que existen dos líneas o conexiones paralelas que corren por arriba y otras dos exactamente iguales que lo hacen por abajo. Se corresponden con los rieles. También notemos que las conexiones de las bandas centrales son perpendiculares a las de los rieles.
Resistencias
Es un material formado por carbón y otros elementos resistivos para disminuir la corriente que pasa. Se opone al paso de la corriente. La corriente máxima en un resistor viene condicionado por la máxima potencia que puede disipar su cuerpo. Esta potencia se puede identificar visualmente a partir del diámetro sin que sea necesaria otra indicación. Los valores más comunes son 0,25 W, 0,5 W y 1 W.
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).
Tabla de colores de las resistencias
Las resistencias pueden ser identificadas mediante sus bandas de color. En específico, existen modelos con tres, cuatro y cinco bandas, siendo la posición y color de cada una un indicativo de la resistencia del dispositivo. A continuación, se muestra la tabla de colores y unos ejemplos al final.
| Color de banda | Valor de 1° dígito | Valor de 2° dígito | Multiplicador | Tolerancia |
|---|---|---|---|---|
| Negro | - | 0 | 1 | - |
| Marrón | 1 | 1 | 10 | \(\pm1\)% |
| Rojo | 2 | 2 | 100 | \(\pm2\)% |
| Naranja | 3 | 3 | 1,000 | - |
| Amarillo | 4 | 4 | 10,000 | \(\pm4\)% |
| Verde | 5 | 5 | 100,000 | \(\pm0.5\)% |
| Azul | 6 | 6 | 1’000,000 | \(\pm0.25\)% |
| Violeta | 7 | 7 | 10’000,000 | \(\pm0.1\)% |
| Gris | 8 | 8 | 100’000,000 | \(\pm0.05\)% |
| Blanco | 9 | 9 | 1,000’000,000 | - |
| Dorado | - | - | 0.1 | \(\pm5\)% |
| Plateado | - | - | 0.01 | \(\pm10\)% |
| Ninguno | - | - | - | \(\pm20\)% |
Ejemplos de lectura de resistencias
Veamos a continuación cómo se leen algunas resistencias. Para ello, a continuación se muestran cuatro de ellas y las leeremos de izquierda a derecha.
Primera banda, marrón: primera cifra = 1; segunda banda, rojo: segunda cifra = 2; tercera banda, marrón: multiplicar por 10 = (12)(10) = 120; cuarta banda, dorado: tolerancia de \(\pm5\)%, es decir, (120)(0.05) = 6\(\Omega\). Esta primera resistencia es de 120\(\Omega\pm5\)%, es decir, se encuentra entre 114 y 126\(\Omega\).
Primera banda, amarillo: primera cifra = 4; segunda banda, violeta: segunda cifra = 7; tercera banda, marrón: multiplicar por 10 = (47)(10) = 470; cuarta banda, dorado: tolerancia de \(\pm5\)%, es decir, (470)(0.05) = 23.5\(\Omega\). La segunda resistencia es de 470\(\Omega\pm5\)%, es decir, se encuentra entre 446.5 y 493.5\(\Omega\).
Primera banda, marrón: primera cifra = 1; segunda banda, negro: segunda cifra = 0; tercera banda, rojo: multiplicar por 100 = (10)(100) = 1,000; cuarta banda, dorado: tolerancia de \(\pm5\)%, es decir, (1,000)(0.05) = 50\(\Omega\). La tercera resistencia es de 1,000\(\Omega\pm5\)%, es decir, se encuentra entre 950 y 1,050\(\Omega\). Cabe mencionar que no se acostumbra escribir 1,000 \(\Omega\), más bien, es más común escribirlo como 1k\(\Omega\).
Primera banda, marrón: primera cifra = 1; segunda banda, negro: segunda cifra = 0; tercera banda, naranja: multiplicar por 1,000 = (10)(1,000) = 10,000; cuarta banda, dorado: tolerancia de \(\pm5\)%, es decir, (10,000)(0.05) = 500\(\Omega\). La cuarta resistencia es de 10,000\(\Omega\pm5\)%, es decir, se encuentra entre 9,500 y 10,500\(\Omega\). Esto se escribiría típicamente como 10k\(\Omega\).
Existen varios tipos de resistencias, algunas son variables y otras dependen de la temperatura o la cantidad de luz que incide sobre ellas.
Potenciómetro
Un potenciómetro es una resistencia cuyo valor es variable. De esta manera, indirectamente, se puede controlar la intensidad de corriente que fluye por un circuito si se conecta en paralelo, o controlar el voltaje al conectarlo en serie.
Son adecuados para su uso como elemento de control en los aparatos electrónicos. El usuario acciona sobre ellos para variar los parámetros normales de funcionamiento. Por ejemplo, el volumen de un radio.
Fotorresistencia
Es una resistencia, cuyo valor en ohmios varía ante las variaciones de la luz incidente. Una fotocelda presenta un bajo valor de su resistencia ante la presencia de luz y un alto valor de resistencia ante la ausencia de luz.
Pueden encontrarse en muchos artículos de consumo, como por ejemplo en cámaras, medidores de luz, relojes con radio, alarmas de seguridad o sistemas de encendido y apagado del alumbrado de calles.
Diodo
Es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido. Tiene dos partes, ambas son electrodos: el cátodo y el ánodo. Un tipo diferente pero bastante común es el diodo Zener, el cual sí permite el flujo eléctrico en otra dirección, pero solo después de haber superado un voltaje específico.
Transistor
El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de amplificador (intensifica señales), oscilador, conmutador o rectificador. El término “transistor” es la contracción en inglés de transfer resistor (“resistencia de transferencia”). Tiene tres partes: la base (B), el emisor (E) y colector (C).
Actualmente se encuentran prácticamente en todos los aparatos domésticos de uso cotidiano: radios, grabadoras, reproductores de audio y video, hornos de microondas, lavadoras, automóviles, equipos de refrigeración, alarmas, relojes de cuarzo, ordenadores, calculadoras, impresoras, lámparas fluorescentes, equipos de rayos X, tomógrafos, ecógrafos, teléfonos celulares, entre otros. En la figura de abajo pueden verse algunos tipos de transistores.
Condensadores o capacitores
Un condensador o capacitor es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia total separadas por un material dieléctrico o por el vacío. Las placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra.
LED
Un LED (Diodo emisor de luz) es un diodo semiconductor que emite luz. Esta se produce ya que al «encender» el led, se permite el flujo de electrones hacia dentro del dispositivo, este cuenta con espacios huecos donde los mismos electrones se recombinan, liberando energía en forma de fotones. Este efecto se conoce como electroluminiscencia y el color de la luz generada se determina por la banda de energía del semiconductor. No olvidemos que los leds solo permiten el flujo de corriente desde el ánodo (+) al cátodo (-).
Se usan como indicadores en muchos dispositivos y cada vez con mucha más frecuencia en iluminación. Los LEDs presentan muchas ventajas sobre las fuentes de luz incandescente, tales como un consumo de energía mucho menor, mayor tiempo de vida, un menor tamaño, una gran durabilidad y fiabilidad.
El LED tiene una polaridad, un orden de conexión, y al conectarlo al revés se puede quemar, dicho orden requiere que la «patita» más corta vaya a negativo.
LED RGB
Es un LED que incorpora en su mismo encapsulado tres LEDs, se le llama RGB por las iniciales de los colores que combina: R (red, rojo), G (green, verde) y B (blue, azul) así se pueden formar miles de colores ajustando de manera individual cada color. Los tres LEDs están unidos por el negativo o cátodo.
Botón o pulsador
Es un dispositivo utilizado para activar alguna función. Los botones son por lo general activados al ser pulsados, normalmente con un dedo. Un botón de un dispositivo electrónico funciona por lo general como un interruptor eléctrico, es decir, en su interior tiene dos contactos. Si es un dispositivo NA (normalmente abierto), entonces al ser pulsado cerrará su circuito interno, pero si es un NC (normalmente cerrado), al pulsarlo se abrirá el circuito interno y dejará de circular la corriente.
Zumbador o buzzer
El zumbador, buzzer en inglés, es un transductor electroacústico que produce un sonido o zumbido continuo o intermitente de un mismo tono. Sirve como mecanismo de señalización o aviso, y son utilizados en múltiples sistemas como en automóviles o en electrodomésticos. Inicialmente este dispositivo estaba basado en un sistema electromecánico que era similar a una campana eléctrica pero sin el badajo metálico, el cual imitaba el sonido de una campana.
Su construcción consta de dos elementos, un electroimán y una lámina metálica de acero. El zumbador puede ser conectado a circuitos integrados especiales para así lograr distintos tonos. Cuando se acciona, la corriente pasa por la bobina del electroimán y produce un campo magnético variable que hace vibrar la lámina de acero sobre la armadura.
Motor
El motor de corriente continua (DC) es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, provocando un movimiento rotatorio. Esta máquina de corriente continua es una de las más versátiles. Su fácil control de posición, paro y velocidad la han convertido en una de las mejores opciones en aplicaciones de control y automatización de procesos. Por ejemplo, se pueden encontrar en la tracción de los carros de juguetes de pilas o en las llantas de los robots.
Relé
Los relés son dispositivos de conmutación activados por señales eléctricas. La mayoría de las veces, se utiliza una pequeña tensión o corriente para conmutar otras tensiones o corrientes mayores. Los mandos electromagnéticos se activan gracias a campos magnéticos generados eléctricamente.
Microcontroladores
Un microcontrolador (abreviado μC,UC o MCU) es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea específica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres unidades funcionales principales: unidad central de procesamiento (CPU), memoria y periféricos de entrada y salida.
Para que pueda controlar algún proceso es necesario generar o crear y luego grabar en la memoria EEPROM del microcontrolador algún programa, el cual puede ser escrito en lenguaje ensamblador u otro lenguaje para microcontroladores; sin embargo, para que el programa pueda ser grabado en la EEPROM del microcontrolador, debe ser codificado en sistema numérico hexadecimal, que es finalmente el sistema que hace trabajar al microcontrolador cuando éste es alimentado con el voltaje adecuado y, está asociado a dispositivos analógicos y discretos para su funcionamiento.
Los microcontroladores representan la inmensa mayoría de los chips vendidos, hablamos sobre un 50% que son controladores “simples” y el restante corresponde a más especializados. Mientras se pueden tener uno o dos microprocesadores de propósito general en casa (para leer esto estamos usando uno), tenemos distribuidos seguramente entre todos los electrodomésticos del hogar una o dos docenas de microcontroladores. Pueden encontrarse en casi cualquier dispositivo electrónico como automóviles, lavadoras, hornos microondas, teléfonos, Arduino, etc.
Los microcontroladores utilizan la mayoría de su chip para incluir funcionalidad, como los dispositivos de entrada/salida o la memoria que incluye el microcontrolador, con la gran ventaja de que se puede prescindir de cualquier otra circuitería externa.
Los puertos de E/S (entrada/salida) en el microcontrolador, generalmente se agrupan en puertos de 8 bits de longitud, lo cual permite leer datos del exterior o escribir en ellos desde el interior del microcontrolador, el destino habitual es el trabajo con dispositivos simples como relés, LED, motores, fotoceldas, pulsadores o cualquier otra cosa que se le ocurra al programador.