Tr. FET: MOSFET

Éstos se llaman Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor, que sería algo así como “transistores de efecto de campo de metal óxido-semiconductor”.

Son unos hijos de … … … y se estropean de sólo tocarlos. Sí, de sólo tocarlos y sin exagerar, ya que son sensibles a la electricidad estática que podemos tener en nuestra mano. Para ello utilizamos pulseras antiestáticas o simplemente rezamos.

Y resulta que hay 2 tipos de MOSFET, y 2 subtipos por tipo. Vamos con el primero y más sencillo

MOSFET de deplexión o empobrecimiento

Lejos de ser problemáticos, éstos transistores se asemejan a los JFET, de hecho funcionan igual y su única diferencia es que se admite una región en la que Ids es mayor que Idss. Ésto se daría cuando en un canal N la tensión Vgs es positiva, de forma que el signo menos en la ecuación pasa a ser un más. El problema es que el aumento en la corriente es mucho mayor con menor diferencia de tensión, y puede llegar a explotar. Y sí, tenemos los subtipos canal N y canal P. Fácil ¿eh?

Utilizamos las mismas fórmulas y expresiones que en los transistores JFET, así que lo mejor es dirigirse a ése apartado y leer sobre ellos si no se ha hecho ya.

Sus símbolos son:

Nada más que añadir, señoría.

MOSFET de acumulación o enriquecimiento

Éstos tienen curvas y funcionamientos similares a las de un BJT. Tenemos un valor mínimo de Vgs a partir del cual la Ids va creciendo, llamado Thresold Voltage, Vt. El canal N necesitará tensiones Vgs positivas y el canal P Vgs negativas. Lógico y normal como debe ser.

Como la curva ya no es la misma a la de los JFET o MOSFET de empobrecimiento, necesitamos otra ecuación.

Ids = K*(Vgs – Vt)^2

¿Y qué es K? Es un parámetro que nos da el fabricante, en realidad un punto de la curva en la gráfica determinado experimentalmente.

K = Ids(on)/(Vgs(on) – Vt)^2

También trabajan en 2 regiones:

– Fuente de corriente controlada por tensión cuando Vds > Vgs – Vt

– Resistencia variable controlada por tensión cuando Vds < Vgs – Vt

Los símbolos que utilizamos son casi idénticos a los de deplexión, pero hay pequeños huecos en el dibujo:

¿Y por qué nos interesa utilizar MOSFET y JFET en vez de BJT? Porque

– No siempre vamos a tener la corriente necesaria en la base pero sí la tensión en la puerta.

– Los MOSFET y JFET son capaces de aguantar una cantidad de corriente enorme, de decenas de amperios, y tensiones Vds de cientos de voltios.

– Por otro lado, los BJT tienen ciertas ventajas en velocidad de conmutación, pero las diferencias hoy en día son mínimas.

– Los BJT son más conocidos por su sencillez y bajo coste, del orden de 5 céntimos la unidad, mientras que los MOSFET bien pueden costar 1 euro el más barato.

– Los MOSFET tienen una mayor posibilidad de integración, es por ésto que se utilizan hoy en día en computación. Trabajando en conmutación, un MOSFET puede “guardar” su estado indefinidamente. Bueno, más bien durante unos 40 años. Ésto lo comprobamos cuando hacemos encender un LED en el drenador con una tensión en la puerta positiva, y soltamos la puerta del generador. Se quedará encendido el LED hasta que pongamos la puerta a 0 lógico, a tierra.

Tr. FET: JFET

Juncture Field Effect Transistor. Así es como se llaman éstos transistores, traducido como “transistor de efecto de campo de unión”. Para lo que son interesantes es debido a su misma descripción: el efecto campo.

En el apartado de BJT aprendimos que los transistores tienen colector, base y emisor. Introducíamos una corriente en la base y por el colector hasta el emisor aparecía una corriente proporcional. Las diferencias son:

– Las patillas de los JFET se llaman Drenador, Puerta y Surtidor (Drain, Gate y Source en inglés)

– No introduciremos una corriente en la puerta, cuya impedancia es enorme (al igual que en los amplificadores operacionales, se considera infinita), sino que originaremos una diferencia de potencial entre puerta y surtidor, Vgs. De ésta forma, lo que tenemos es una fuente de corriente controlada por tensión. Además, el consumo es mínimo.

¿Y qué tipos de JFET hay? Los hay canal N y canal P. Y por raro que suene éste es el mundo al revés. La flechita para dentro indica canal N y para fuera es un canal P. El canal N, con una Vgs de 0 voltios, deja pasar toda la corriente que es capaz, mientras que con una Vgs negativa el canal “se va cerrando” y deja pasar menor corriente. Con el canal P es algo similar: con 0 Vgs deja pasar toda la corriente y según va aumentando positivamente el canal “se va cerrando”. A diferencia de los MOSFET que veremos a continuación, no es posible que pase más corriente drenador-surtidor de la máxima, Idss.

Ahora os presento los símbolos que usan éstos aparatejos en sus esquemas:

Cabe puntualizar que en el N-Canal la corriente va de drenador a surtidor, mientras que en el P-Canal, ésta va de surtidor a drenador, o sencillamente de drenador a surtidor negativa.

Ahora veremos cómo calculamos la corriente drenador-surtidor, Ids, que pasa por nuestro transistor en nuestro circuito. Es un poco rollo, porque aparecerán ecuaciones de segundo grado, pero vale la pena. La ecuación a recordar es la siguiente:

OJO, sólo útil para cuando el transistor JFET está en “saturación”, es decir, se está comportando como fuente de corriente controlada por tensión. Ahora comprobaremos cuándo.

Como vemos hay un parámetro que no conocemos, Vp, es la tensión de estrangulamiento, “punch voltage”, valor de Vgs con el que el canal se cierra del todo. Tanto los valores de Vgs como Vp se suelen dar como módulos, de forma que el signo menos detrás del 1 siempre se mantiene, SIEMPRE, de forma que Id siempre será menor que Idss. (En los JFET).

¿Y en qué estados puede estar el transistor? Analizaremos, una vez calculado todo, Vds y Vgs – Vp.

– Cuando Vds >= Vgs – Vp, el transistor está funcionando como fuente de corriente controlada por tensión.

– Cuando Vds <Vgs – Vp, el transistor está funcionando como una resistencia variable controlada por tensión.

Ahora vamos a hacer un problema con un esquema sencillito y los datos que a mí me vengan a la mente…

Supondremos que |Vp| = 5V, Idss = 10mA, Vcc = 12V. Calcularemos el punto de polarización: Vgs, Ids, Vds.

Y os pensaréis que Id = Idss porque Vgs = 0 porque está conectado a tierra. Error. La puerta está conectada a tierra, Vg = 0, pero el surtidor está conectado a una resistencia por la que pasa corriente, Vs = R2*Ids. Y por ésto es que es más bonito y útil conectar el surtidor a tierra y usar una fuente en puerta. Entonces:

Vgs = Vg – Vs = 0 – R2*Ids

Bienvenidos de nuevo al análisis de circuitos, y enhorabuena, hemos conseguido Vgs negativas con una fuente positiva. La resistencia de 1Mohm en la puerta está de decorativo, no hay que preocuparse por ello. Y ahora, nada, sustituimos en la ecuación que, efectivamente, va a ser de segundo grado.

Ids = 10 * (1-(R2*Ids/Vp))^2

Como veis, he utilizado los módulos para que se mantenga siempre en negativo. Ahora utilizamos el solucionador de ecuaciones despejamos hasta encontrar 2 valores posibles de Ids.

Ids = 4.3 mA

Ids = 36.32 mA

Aquí está lógico, porque sabemos que Ids es siempre menor que Idss, entonces descartamos el valor de 36.32 mA.

Bien, ya hemos hallado el valor de Id = 4.3 mA. Ahora calculamos el valor de Vds.

12 – R1*Ids – Vds – R2*Ids = 0

De aquí despejamos y sale que Vds =7.7V

¿Pero sabemos que efectivamente el transistor está en “saturación”? No, pero lo sabremos enseguida:

Vgs = – 0.4*4.3 =- 1.72V

Vgs – Vp =  |Vp| – |Vgs| = 3.28V

Vds > 3.28V

Así que afirmamos que el transistor está en saturación (fuente de corriente controlada por tensión) y que su punto de polarización es: Vgs = -1.72V, Ids = 4.3 mA y Vds = 7.7V.

Si tenéis alguna duda o sugerencia, o quizás veis que me he equivocado en algo, podéis comentar. Gracias.

Aplicaciones no lineales

Éste punto de funcionamiento de los amplificadores operacionales se basa en que no hay realimentación negativa, o bien la realimentación es positiva. En éste caso, está trabajando en saturación positiva o negativa. Recordemos:

Vs = Av(V+ – V-)

Cuando la entrada no inversora V+ es mayor, el valor es positivo; con ganancia infinita, la salida es la tensión de saturación, y cuando el valor es negativo, la salida es la tensión de saturación negativa. Ésto nos da la posibilidad de hacer trabajar a un amplificador operacional como comparadores de tensión, a muy altas frecuencias y con muchas utilidades.

No hay unos circuitos predefinidos para éstas aplicaciones porque cada circuito es un mundo y las necesidades son distintas. Pero os voy a introducir más o menos lo que hay y cómo se hace.

El de la izquierda y el centro se llaman detectores de paso por cero. Una de las entradas está puesta a tierra, de forma que la basculación se hace cuando la otra entrada pasa por 0 hasta cualquier valor. La diferencia es el orden de las entradas. En el de la izquierda, está puesta a tierra la inversora, por lo que la señal de  salida es directa. En el del centro, está puesta a tierra la no inversora, por lo que la señal de salida es inversa.

El de la derecha tiene la entrada inversora conectada a un poteciómetro que hace de divisor de tensión, lo que aplica al circuito un nivel de referencia. Ésto hace que desplazando el cursor del potenciómetro apliquemos un nivel distinto, de forma que ya no es un detector de paso por cero, sino de paso por la tensión de referencia que se aplica en la entrada inversora. La basculación se hará cuando la señal pase por dicho nivel.  También se puede hacer al contrario y aplicar la referencia a la entrada no inversora, siendo la salida inversa.

Sólo hay un ligero problema. Éstas aplicaciones a veces se usan para comparar señales muy sucias. Si a una señal le da por pasar varias veces por el nivel de referencia, el amplificador operacional hará caso y variará, y si lo hace más rápido, también. Pero el amplificador operacional no es omnipotente y no puede con ciertas frecuencias, o a nosotros no nos interesa que haga esas cosas, por ejemplo, en el momento de arrancar un motor o de enviar una señal dada por un sensor. Todo el circuito se volvería loco. Entonces, ¿por qué no aplicar 2 niveles de referencia? Ésto sería de forma que al pasar por uno de los niveles, el circuito bascula, pero al volver a pasar por el mismo, no haría nada. Tendría que pasar por el siguiente nivel para volver a bascular, y volver a pasar por el nivel dicho anteriormente para que vuelva a bascular. Entonces nos queda una zona vacía en la que la señal puede moverse libremente sin volvernos loco el circuito. Es el llamado comparador con histéresis o trigger-Schmitt.

Las fórmulas vienen dadas en la imagen, pero como digo siempre, es mejor aprender a analizarlo porque, por ejemplo, podríamos poner en R1 un nivel de referencia en vez de tierra. Ya la hemos liado. De todas formas será uno de los ejemplos de análisis que haré próximamente.

En la función de transferencia se ve como la señal aumenta hasta llegar a cierto nivel (siguiendo las flechas hacia la derecha). En éste punto bascula y el nivel de salida se hace negativo. La señal sigue aumentando y la salida sigue negativa. Ahora la señal decrece y sigue las flechas hacia la izquierda. Pasa por el primer nivel de referencia. Nada. Llega al segundo y bascula positivamente. Si sigue decreciendo, seguirá en saturación positiva.

Otras aplicaciones son:

El circuito generador de onda cuadrada, también llamado oscilador astable. Utiliza el comparador con histéresis para comparar la tensión de carga de un condensador con los niveles que le damos.

También tenemos un generador de onda senoidal, que ni yo sé (todavía) cómo funciona, ni lo he visto funcionar.

Y ésto es todo, y me repito aunque sea cansino que si tenéis cualquier duda, corrección, o necesitáis que os eche una mano, escribáis un comentario. Gracias por su visita y le esperamos de vuelta.

Conversor AD y puerto USB

Como ya sabemos desde el pin A0 al A5 podemos meter una señal analógica y que nuestro Arduino la interprete. Con ciertas limitaciones.

El máximo son 5 voltios y su resolución es de 10 bits. Es decir, cuando tengamos 5 voltios a la entrada tendremos como resultado 1024, y si tenemos 0 voltios tendremos como resultado 0. Ésto nos da un paso de 0,005 voltios.

A su vez sabemos que la placa es capaz de enviar y recibir datos por USB. En éste programa usaremos ésa capacidad para ver el resultado.

A la  entrada analógica pondremos un potenciómetro conectado a +5 y GND, conformando un divisor de tensión para que la salida intermedia de un rango de 5 a 0 voltios. Éste será el funcionamiento generalizado de cualquier sensor, pero lo podemos manipular.

Vamos con el programa:

void setup(){
 pinMode(2,INPUT); //el pin 2 es input
 pinMode(13,OUTPUT); //el pin 13 output
 Serial.begin(9600); //mandar cosas por USB, a cierta velocidad (bits/s)
}
void loop(){
 double lecturas[4]; //declaramos un vector de 5 posiciones
 double mandar; //y una variable flotante
 if(digitalRead(2)==LOW){ //si apretamos el boton y dejamos que el pin 2 se conecte a tierra
 Serial.println("leyendo"); //mandas esto por USB
 for(int x=0;x<5;x++){ //y lees 5 veces
 lecturas[x]=analogRead(0); //el puerto analógico AN0 y lo vas guardando en el vector
 delay(100); //con un pequeño delay para que le dé tiempo
 }
 mandar=5*(lecturas[0]+lecturas[1]+lecturas[2]+lecturas[3]+lecturas[4])/(5*1024.0); //hacemos un promedio de las lecturas
 Serial.print(mandar); //y mandamos el resultado por USB
 }
}

Las instrucciones nuevas son:

Serial.begin(bauds) -> Inicializa el puerto serie (USB) para el envío de datos a una cierta cantidad de bits por segundo (bauds).

Serial.println(var) o Serial.println(“text”) -> Envía por el puerto USB una variable o un texto. También se puede utilizar Serial.print(var) para que no haga un salto de línea.

analogRead(pin) -> lee el pin analógico seleccionado, en éste caso 0, A0, y devuelve un número entre 0 y 1023.

He procesado el resultado de la lectura analógica para que muestre, en vez de un número entre 0 y 1024, un determinado valor de la tensión que está entrando por el pin analógico.

El resultado lo podéis ver en vuestro monitor serie, que se encuentra en la pestaña Herramientas -> Monitor Serial del software de arduino.

Puerto digital Arduino

Ahora ya sabemos que podemos utilizar los pines 2 a 13 como puerto digital. El inconveniente es que *de momento*, tendremos que declarar los pines uno a uno. ¿Os acordáis del LED que parpadea para indicar que la placa está bien nada más llegar a casa? Pues es un programa genial para explicar la estructura general y varias instrucciones:

Cabe destacar que éste programa es de dominio público y se encuentra, junto a muchos más programas de ejemplo, en la web de Arduino y en nuestro software.

La estructura es la siguiente: declaración de variables, setup y loop. En la declaración de variables indicamos al programa que usaremos un tipo de variable con un nombre concreto durante todo el programa. En setup ponemos las cosas que sólo se ejecutarán una vez, por ejemplo la configuración de pines.

La configuración de pines es muy sencilla, sólo tienes 2 opciones:

pinMode(númerodepin,OUTPUT), para salida

pinMode(númerodepin,INPUT), para entrada

Observad que en éste programa se ha declarado “led” asignandole el numero 13 y luego hemos usado “led” como “número de pin”, así se hace más sencillo recordar qué tienes en cada pin. Recordemos que en el pin 13 no puede haber INPUT porque hay un LED que actúa como diodo unidireccional, sólo salida.

Una vez hemos configurado nuestro dispositivo pasamos a la parte del programa que se va a repetir infinitas veces si lo dejamos conectado: el loop. Sencillamente programamos aquí lo que queremos que haga. Es simple como programar en C pero con varias instrucciones. No sirve de nada ponerle a la variable 1 o 0 porque no lo entiende.

Para escribir un 1 o un 0 en un pin, tenemos que usar las instrucciones:

digitalWrite(númerodepin,HIGH) si queremos ponerlo en estado alto (1)

digitalWrite(númerodepin,LOW) si queremos ponerlo en estado bajo (0)

Para indicar al programa que se tiene que esperar un tiempo x, en milisegundos, escribimos la función delay(x).

Recordemos que al pasar a la práctica, cualquier dispositivo LED que pongamos a una salida deberá llevar una resistencia acorde a la tensión de salida y a la corriente máxima. Lo mismo haremos en una entrada, para limitar la corriente que pasa por ella y dirigirla a HIGH o LOW como convenga, sin cortocircuitar la placa.

Para comprobar el estado de una entrada utilizaremos la función:

var = digitalRead(númerodepin)

La función digitalRead devolverá un 1 o un 0 dependiendo de si el pin está en estado alto o bajo, respectivamente. Para que un pin esté en estado bajo deberá estar conectado a GND, no servirá si dejamos el cable suelto. Después haremos la acción que queramos con un if(var==1) o if(var==0) según convenga.

Ésto es lo básico y os animo a que entrenéis un poco el tema. Una buena práctica es hacer las luces del coche fantásitico. Ésto se basa en poner 8 LED que se encienden y apagan individualmente. En vez de escribir 2000 líneas de código, podéis utilizar un for o un while. Más tarde podéis implementar un botón para que se ejecute ésa acción u otra cualquiera al estar cerrado o abiero. Mucha atención de poner resistencias mínimo 220 ohms a las salidas.

Cualquier duda es bien recibida en comentarios y será resuelta o por lo menos se intentará.

Introducción Arduino Uno y software

La placa arduino uno es de lo más útil para aplicaciones que no sean complejas, como para aprender, porque en poco que uses puedes ocupar todos los pines.

Los pines útiles para entrada y salida son del 2 al 12, dejandose el 13 solo para salida porque contiene un LED indicador. Éste LED ayuda a comprobar, nada más abrir tu pack y conectar la alimentación, que tu placa arduino funciona a la perfección. Los pines 0 y 1 se reservan como TX y RX, entrada y salida de datos por USB. Ambos pines están conectados a unos LED y al conector USB por donde alimentaremos y programaremos la placa. También puede alimentarse mediante una pila de 9V por el conector de abajo a la izquierda.

Para alimentar el circuito externo, tenemos abajo pines de 3.3, 5 y Vin volts, con 2 de referencia GND. A la derecha están los pines para conversor analógico digital.

El micro, un ATMEGA328P, funciona a 16MHz y está lleno de posibilidades. Todos tienen un botón de reset pero no todos en el mismo sitio.

Lo programaremos mediante un USB, que crea un puerto COM virtual, mediante el software descargable de la página de Arduino:

http://arduino.cc/en/Main/Software

La interface es algo de éste estilo:

Lo básico es la pestaña file: nuevo, guardar como… El botón de la izquierda, que compila y comprueba el programa, y el de la flecha hacia la derecha, que compila y programa la placa. Antes de poder escribir y enviar, hay que configurar el puerto COM virtual por el que programamos, en la pestaña Herramientas (Tools), sección Puerto Serial, además, comprobais que en “Tarjeta”, esté seleccionada la que vosotros tenéis. Si os aparecen varios puertos, podéis dirigiros a “Dispositivos del Sistema” en vuestro panel de control, puertos serie y COM, para ver en cuál está conectado. Por lo general, todo ésto es automático pero hay que comprobarlo.

Siguiente entrega: la programación.

Atacado químico para hacer PCBs

Supongamos que hemos soldado todo lo soldable en placas preperforadas y estamos hartos de que queden pegotes, gastar estaño en cantidades mayores al presupuesto, tener problemas y equivocaciones en el diseño, además de que queda feo, horrible. ¡Es el momento de empezar a hacer PCBs como es debido!

Si bien no es tan sencillo las primeras veces, pronto vuestra técnica irá mejorando. Podéis buscar ejemplos en youtube buscando “atacado quimico pcb” o “pcb metodo planchado”, cosas así, aunque ahora os voy a explicar lo teórico.

Bien, ya tenemos nuestro diseño de PCB, lo hemos diseñado o cogido de otra página, y tenemos el material, que puede ser una placa virgen normal:

En éste caso no tendremos más remedio que imprimir el diseño y pegarlo en la placa por el método del planchado. Muy divertido. Se trata de coger un papel muy satinado, os recomiendo usar hojas de revistas viejas, e imprimir el diseño (fijaos que ya venga con efecto espejo, ya que ahora le daremos la vuelta) en una impresora láser con mucha tinta. Ésto hará que con calor se despegue la tinta del papel. Limpiamos la placa bien como se muestra en la imagen, con estropajo y que no queden huellas. A continuación calentamos la plancha. Podemos utilizar una placa de cerámica o algo que no se queme para apoyar la placa, es importante que no se vaya a quemar cuando tenga la plancha encima mucho tiempo.

Con la plancha caliente, calentamos inicialmente la placa. Ni muy mucho, ni muy poco, cuidado que quema. A continuación, cogemos el diseño impreso y lo plantamos encima, con cuidado de no arrastrar porque puede que se quede pegado debido al calor, y ponemos la plancha encima otra vez. Hay gente, como veréis en los videos, que mueve la plancha apretando todos los sitios, es recomendable hacerlo siempre y cuando no arrastre nada de tinta o papel. Si es necesario, puedes utilizar un poco de agua para que la tinta se deshaga más fácilmente. Si en los primeros intentos no sale, no pasa nada, limpia la placa y vuelve a intentarlo con una nueva impresión. Una vez veas que las líneas de la tinta se empiecen a ver a través del papel, ya debe estar prácticamente listo. Coge una cubeta de agua y mete la placa con el papel dentro tal cual. Ahora deberás quitar el papel. Ésto se hace rascando con la yema del dedo, siempre dentro del agua o bajo el grifo si es necesario, con un poco de presión y sin rascar la tinta. Si llegado un punto ves que se te ha quedado un poco de tinta en el papel, puedes sacar la placa del agua y volver a la plancha. Se va a quedar algo así:

Puede ocurrir que entre las líneas se quede algo de papel, ése lo deberéis rascar como sea, no puede quedarse.

Éste método es muy casero y útil pero no sirve para placas complejas, ya que la tinta se expande debido al calor y podrían juntarse pistas. Si en un determinado momento veis que una pista tiene un pequeño error, podéis corregirlo con rotulador permanente.

También tenemos otro tipo de placas: las virgen negativas. Éstas se venden cubiertas de un film negro para proteger la capa negativa del sol y la luz en general. El circuito se imprime en un papel transparente, y se imprime en la placa mediante insolación, más tarde se revela con varios químicos, como las fotos hace unos años, en oscuridad casi total. Éste método no lo tengo claro pero es mejor para placas que requieran precisión, informaos.

Bien, pasemos al atacado químico.

Éste apartado conlleva riesgo debido al uso de químicos, ácidos y reacciones. Infórmate y protégete adecuadamente. Los menores no deben hacer ésto solos.

Es importante que la disolución esté a una temperatura de entre 20 y 50 grados, o no funcionará. Para hacerla utilizaremos salfuman (aguafuerte, ácido clorhídrico al 20%), agua oxigenada (peróxido de hidrógeno entre el 3 y el 9% de concentración), y agua común. Las proporciones son: 2 vasos de salfuman por cada vaso de agua oxigenada y vaso de agua. Es decir: 2 de salfuman, uno de agua y otro de agua oxigenada, multiplicado por el volumen que necesitéis para meter la placa. Entonces metéis la placa en la disolución (es mejor utilizar una cubeta y pinzas), y veréis que empieza a soltar gas, aseguraos de que la habitación está bien ventilada y apartad los morros, no lo respiréis. Si la reacción ocurre demasiado rápido puede comerse las pistas, así que si veis desaparecer el cobre muy rápido, añadid agua. Ocurrirá algo así:

Es normal que la disolución se vaya poniendo azul debido a la presencia de cobre.

Cuando haya desaparecido el cobre entre TODAS las pistas (no dejéis error), lo sacamos CON PINZAS y sin salpicar, y directamente a otra cubeta con agua. El ácido lo podéis guardar para otra ocasión, siempre en un bote de plástico bien aislado y tapado, hermético, con la identificación clara para no confundirlo. Cuando se ensucie y se haga viejo, cuidado con desecharlo en tuberías de cobre o metal que pueda reaccionar, en éste caso se debe NEUTRALIZAR por si queda algo de ácido, para lo que se suele utilizar bicarbonato de sodio o sosa. Otra opción amigable con el medio ambiente (aunque compleja) es la electrólisis, mediante la cual recuperamos el ácido limpio y el cobre en forma sólida. Deberéis investigar un poco sobre éstas dos opciones.

Habréis visto entonces que se quedan sólo pistas con tinta y pelos de papel. Ahora cogemos el estropajo, y frotamos fuerte bajo el grifo (no demasiado…) hasta que desaparezca la tinta. Y ya tenemos nuestra placa:

Después, el tema de perforar ya es cosa vuestra. Se recomiendan taladros de 1mm para agujeros normales y de 2mm para alimentación, conexiones exteriores, etc… También depende de las características de cada componente. ¡Mucho ánimo y suerte!

La electricidad básica

Lejos de querer aburriros con el tema de historia, cargas, etc, voy a pasar directamente a describir los aspectos básicos necesarios para entender el resto de temas. Si quieres saber más, dirígete hacia el buscador de google, y allí hay de todo, repito que no quiero hacer ésto tan cargado.

Comencemos con la Ley de Ohm, cualquiera que tenga unas pequeñas ganas de saber del tema, debe conocer sus magnitudes: Voltaje (V), Intensidad (I) y Resistencia (R). Es una ley sencilla de recordar:   V=I*R

Para quien no tenga ni idea se preguntará ¿Da fuc is dat?. Vale, pues empecemos:

Carga: propiedad de algunas partículas, que hace que se atraigan o repelan entre ellas, con más o menos fuerza dependiendo de su valor. Lo más sencillo es pensar en que un electrón tiene x carga, y una carga mayor puede estar compuesta de un número de electrones. Se mide en Coulombs y cuidado con las burradas, porque 1 C es la carga que llevarían 6.25×10^18 electrones. Mucho.

El voltaje: también llamado tensión o diferencia de potencial.  Por ser diferencia, para tener un sentido tienen que haber dos potenciales en dos puntos distintos, y dependiendo del valor de cada potencial y de la carga se determinará si la carga eléctrica (electrón por ejemplo) se está moviendo sola o necesitaremos “empujarla” para que vaya en sentido contrario, cuando conectamos ambos puntos mediante un material conductor, es decir, que las cargas puedan moverse por él. Se suele decir que las cargas positivas (por convencionalismo, el electrón lo sería) se mueve de potenciales mayores a potenciales menores. Es por éso que conectamos el + de la pila primero… Y si quisiéramos que las partículas fueran del – al +, habría que forzarlas.

Intensidad: también llamada corriente, es una medida de la cantidad de electrones que pasan por el cable, más concretamente la cantidad de electrones que pasan por una superficie de cable, a una determinada velocidad. Para hacerlo más sencillo decimos que es la carga que vemos pasar en un segundo si miramos a un punto fijo del cable. I=Q/t

Resistencia: se definirá completamente en la siguiente lección, pero en principio digamos que limita la cantidad de electrones que van a pasar por el cable. Se mide en Ohmios y sí, un ohmio es muy poco, tan poco que si lo ponemos a 5V, sin ningún disipador, el calor es tal que fundirá el material.

Una vez definidas estas magnitudes básicas, vamos a ver cómo no quemar las cosas: la potencia

La potencia es ésa fuerza que habría que hacer para que un electrón fuese en sentido contrario, para que recorra un metro del cable, durante cada segundo. Como supondréis, la resistencia supone una oposición y, por lo tanto, los electrones hacen una fuerza sobre ella para que les deje pasar, y ésta fuerza, que tiene que ir a algún lado, se disipa con el calor. Es por ello que utilizaremos primeramente ésta fórmula:  W=R*(I^2)

Ya vemos que hemos incluido la cantidad de electrones que han llegado ahí, por la resistencia que se ofrece. ¿Y si utilizamos la Ley de Ohm para despejar alguno de los valores? Se quedan 2 fórmulas más: W=V*I y W=(V^2)/R , que nos servirán cuando no sepamos el valor de la resistencia o de la corriente.

Otra definición que nos puede dar miedo, y por lo tanto, sacarnos de un apuro:

Cortocircuito: cuando conectamos el positivo y el negativo de una pila directamente, sin resistencia alguna, excepto la del cable, que es muy pequeño, veríamos que la intensidad es enorme, casi infinita, es decir, todos los electrones están pasando de un lado a otro ¡WOW! ¿Qué pasa aquí? Pues que la pila tiene una resistencia propia de los químicos con la que se construye, y éstos empiezan a calentarse, pudiendo explotar. Lo mismo ocurre con cualquier fuente de alimentación, la corriente entra por donde no debería y funde el integrado, diodo, condensadores… Un desastre vamos. Hay fuentes cortocircuitables pero éso ya es propio de cada cual.

Ahora vamos a ver cómo se distribuyen la corriente y el voltaje por un circuito, un circuito muy muy sencillo, que va a constar de 2 componentes, pueden ser lo que queráis, siempre y cuando se puedan usar, es más, os invito a que lo hagáis con resistencias, tal como describiré en el apartado de “Electrónica en casa”. Muy básicamente, podemos poner las 2 resistencias en 2 posiciones distintas sin tener en cuenta sus valores ¿no?. En serie y paralelo:

En serie, los componentes se suceden, como en ésta imagen…

¿Eh o qué? Pues aquí lo que ocurre es que la corriente que pasa por las dos resistencias, es la misma, por lo tanto, el voltaje de la fuente, el total, es la suma de los voltajes que caen en cada resistencia, si tuviéramos bombillas en vez de resistencias, veríamos que las dos brillan igual . Para memorizarlo apunta:

En serie: Vt=V1+V2    It=I1=I2

En paralelo: tal como se ve aquí…

¿Parece más complejo? ¡Nada más lejos de la realidad! Precisamente lo que más dolores de cabeza nos dará al final serán los componentes en serie. Aquí la cosa funciona al contrario. Si fueran bombillas, y cada bombilla tuviese su resistencia interna, veríamos que cada una brilla con una intensidad que depende de ésta resistencia. Apunta:

En paralelo: Vt=V1=V2    It=I1+I2

¡Y fin! Si quieres poner en la práctica ésto, dirígete al apartado de “Electrónica en casa”, en breves subiré el tutorial.