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GUIA DE ACTIVIDADES (FUNDAMENTOS DE ELECTRONICA)

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1. IDENTIFICACIÓN DE LA GUÍA DE ACTIVIDADES Nombre del Proyecto: Administración del soporte técnico en sistemas a Duración en meses 20 Instituciones Educativas Fase del Proyecto: Planeación y diseño Actividad de Proyecto Duración en meses de Planear los recursos y diseños necesarios para la ejecución del proyecto la actividad y simulación de la red 5 Actividades de Aprendizaje Duración en horas de Identificar los elementos, componentes y procesos relacionados con el la actividad desarrollo de la electrónica en el diseño, simulación y ejecución del 30 proyecto. Competencia: Resultados de Aprendizaje Duración en horas del resultado 220501001 - Realizar Ensamblar y desensamblar los 100 mantenimiento preventivo y componentes hardware de los predictivo que garantice el diferentes tipos de equipos, de funcionamiento del hardware de acuerdo con la complejidad de los equipos. la arquitectura, las herramientas requeridas, la normatividad, manuales técnicos, y los procedimientos. Ejecutar el mantenimiento físico 60 interno y externo de los equipos de cómputo aplicando las técnicas, insumos, manuales y procedimientos establecidos.

2. PRESENTACION Estimados aprendices SENA: De acuerdo al avance de nuestro proyecto formativo, ahora tenemos la oportunidad de comprobar nuestras habilidades en: 1. Identificación de la terminología empleada en los fundamentos de electrónica. 2. Identificación de elementos, componentes y simbología empleada en electrónica. 3. Realizar cálculos de diseño electrónico a partir del circuito elemental empleando la ley de ohm. 4. Simulación de circuitos electrónicos. 5. Uso de equipos de medida como multímetros. 3. Conexión de componentes en Protoboard. Para ello, la guía presentada le informará paso a paso el proceso a desarrollar y que le permitirá aprender los conceptos relacionados con la rama de la electrónica. Asimismo, usted comprobará los conceptos mediante el manejo de simuladores y finalmente el montaje de componentes. De esta manera usted tendrá la oportunidad de trabajar en grupo y socializar cada uno de los casos presentados en la misma. Recuerde que cualquier inquietud podrá informarla no solo a sus docentes y asesores de apoyo, sino a su grupo de trabajo para que en común acuerdo refuercen el trabajo colaborativo y las estrategias para lograr el objetivo de la guía.

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3. ACTIVIDADES Y ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE : CONTENIDO: 1. CONCEPTO GENERAL 2. DEFINICION DE VOLTAJE, CORRIENTE Y RESISTENCIA 3. PREFIJOS 4. ELEMENTOS, UNIDADES DE MEDIDA Y SIMBOLOGIA ELECTRONICA 5. LEY DE OHM: CIRCUITO BASICO 6. IDENTIFICACION DE MAGNITUDES DE RESISTENCIAS POR CODIGO DE COLORES 7. MEDICIONES ELECTRONICAS 8. SIMULACION DE CIRCUITOS ELECTRONICOS CON CIRCUIT MAKER 9. MONTAJE Y PRUEBA DE CIRCUITOS ELECTRONICOS EN PROTOBOARD. GUIA DE APOYO:

1. CONCEPTO GENERAL Se conoce como electrónica al estudio y la aplicación de los electrones en diversos medios y bajo la acción de campos electrónicos y magnéticos. La electrónica, por lo tanto, hace referencia a aquello perteneciente o relativo al electrón. Por otro lado, la física y la ingeniería se encargan del desarrollo y el análisis de los sistemas creados a partir de la conducción y el control de electrones u otras partículas cargadas con electricidad. El campo de la electrónica abarca a semiconductores, circuitos y válvulas, entre otros elementos. Los circuitos electrónicos permiten convertir y distribuir energía eléctrica y controlar y procesar información. A nivel general puede decirse que un sistema electrónico está compuesto por sensores (también conocidos como transductores o inputs) que captan las señales del mundo físico y las convierten en voltaje o señales de corriente; circuitos que permiten interpretar, procesar y transformar dicha señales provenientes de los transductores; y actuadores (outputs) que vuelven a convertir el voltaje o las señales de corriente en señales físicamente útiles. Las señales electrónicas, por otra parte, pueden dividirse en dos variables: analógicas, que toman un número infinito de valores, y digitales, que trabajan con valores infinitos.

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La noción de electrónica de consumo permite referirse a los equipos eléctricos que se utilizan de manera cotidiana en el hogar o en la oficina. Son dispositivos destinados al entretenimiento o la comunicación, como las computadoras, los teléfonos, los televisores y los reproductores de DVD, entre muchos otros1. 2. DEFINICION DE VOLTAJE, CORRIENTE Y RESISTENCIA Para definir los conceptos relacionados con las unidades de medida elementales en electrónica, revise el siguiente ejemplo:

Figura 1: equivalente de un circuito eléctrico en un circuito hidráulico. Fuente: -

-

1

2

El circuito eléctrico es parecido a un circuito hidráulico ya que puede considerarse como el camino que recorre la corriente (el agua) desde un generador de tensión (también denominado como fuente) hacia un dispositivo consumidor o carga. La carga es todo aquello que consume energía para producir trabajo: la carga del circuito puede ser una lámpara, un motor, entre otros (en el ejemplo de la ilustración la carga del circuito es una sierra que produce un trabajo). La corriente, al igual que el agua, circula a través de unos canales o tuberías; son los cables conductores y por ellos fluyen los electrones hacia los elementos consumidores. En el circuito hidráulico, la diferencia de niveles creada por la fuente proporciona una presión (tensión en el circuito eléctrico) que provoca la circulación de un caudal de líquido (intensidad); la longitud y la sección del canal ofrecen un freno al paso del caudal (resistencia eléctrica al paso de los electrones). De modo análogo en el circuito eléctrico, la corriente que fluye por un conductor depende de la tensión aplicada a sus extremos y la resistencia que oponga el material conductor; cuanto menor sea la resistencia mejor circulará la corriente.

Artículo extraído de: http://definicion.de/electronica/ Imagen y artículo extraídos de: Conceptos Básicos de Electricidad C. B. Nº 1 - AUTOR: Organización de Servicio - SEAT, S.A. Sdad. Unipersonal, Zona Franca, Calle 2 Reg. Mer. Barcelona. Tomo 23662, Folio 1, Hoja 56855 2

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2.1. Voltaje y/o Tensión eléctrica (V): se denomina tensión eléctrica (o también voltaje) a la fuerza potencial (atracción) que hay entre dos puntos cuando existe entre ellos diferencia en el número de electrones. En los polos de una batería hay una tensión eléctrica y la unidad que mide la tensión es el voltio (V). 2.2. Corriente eléctrica (I): hace referencia a la cantidad de electrones o intensidad con la que circulan por un conductor, cuando hay una tensión aplicada en sus extremos, se le denomina corriente eléctrica o intensidad. La unidad que mide la intensidad es el amperio (A). 2.3. Resistencia eléctrica (R): los electrones que circulan por un conductor encuentran cierta dificultad a circular libremente ya que el propio conductor opone una pequeña resistencia; resistencia que depende de la longitud, la sección y el material con que está construido el conductor. La corriente fluirá mejor cuanto mayor sea la sección y menor la longitud. La unidad que mide la resistencia es el ohmio (Ω). 3. PREFIJOS Los prefijos son términos que se emplean, especialmente en electrónica e informática, para definir un valor o magnitud ya sea alta o mínima. La siguiente tabla indica los prefijos comúnmente utilizados:

MAGNITUD 1.000.000.000.000.000.000.000.000 1.000.000.000.000.000.000.000 1.000.000.000.000.000.000 1.000.000.000.000.000 1.000.000.000.000 1.000.000.000 1.000.000 1.000 100 10 1 0,1 0,01 0,001 0,000 001 0,000 000 001

Tabla 1. Prefijos EQUIVALENTE NOTACION CIENTIFICA

PREFIJO

SIMBOLO DEL PREFIJO

YOTTA ZETTA EXA PETA TERA GIGA MEGA KILO HECTO DECA

Y Z E P T G M k h da

deci centi mili micro nano

d c m  n

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0,000 000 000 001 0,000 000 000 000 001 0,000 000 000 000 000 001 0,000 000 000 000 000 000 001 0,000 000 000 000 000 000 000 001 

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pico femto atto zepto yocto

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P F A Z Y

Ejemplo: suponga que, realizando un cálculo de Corriente, usted obtiene un resultado de 0,00000000005A; para ello habría la necesidad de buscar un prefijo equivalente que pueda interpretar el valor mencionado, reduciendo el número con menos dígitos y agregando el prefijo correspondiente. -

De esta manera el procedimiento es el siguiente: 0,00000000005A es lo mismo que decir

-

Ahora, de acuerdo a la tabla de prefijos:

-

Por otro lado, se puede reducir a más prefijos si se continúa la secuencia del procedimiento anterior:

-

O también:

-

O finalmente:

-

Ello indica que el valor 0,00000000005A es lo mismo que decir 0,00000005mA, 0,00005A, 0,05nA y por último 50pA.

entonces:

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

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Ejemplo 2: si realizando un cálculo, por ejemplo de resistencia, obtiene un valor de 45600000000, se puede reducir a prefijos realizando el siguiente procedimiento:

-

Ahora, de acuerdo a la tabla de prefijos:

-

Por otro lado, se puede reducir a más prefijos si se continúa la secuencia del procedimiento anterior:

-

O finalmente:

-

Ello indica que el valor 45600000000, es lo mismo que decir 45600000K, 45600M y por último 45,6G.

entonces:

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4. ELEMENTOS, UNIDADES DE MEDIDA Y SIMBOLOGIA ELECTRONICA A continuación observe los elementos comúnmente aplicados en electrónica básica, incluyendo el símbolo relacionado en circuitos electrónicos, unidad de medida y opcionalmente una imagen física de los mismos:

ELEMENTO

SIMBOLO

UNIDAD DE MEDIDA

RESISTENCIA

Ohmio ()

RESISTENCIA VARIABLE

Ohmio ()

CORRIENTE DC

Amperio (A)

CORRIENTE AC

Amperio (A)

VOLTAJE DC

Voltio (V)

VOLTAJE AC

Voltio (V)

TIERRA

IMAGEN

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DIODO

DIODO LED

TRANSISTOR BJT

CONDENSADOR ELECTROLITICO

Faradio (f)

C NDENSADOR CERAMICO

Faradio (f)

BOBINAS

Henrio (h)

VOLTIMETRO

Voltio (V)

AMPERIMETRO

Amperio (A)

OHMIMETRO

Ohmio ()

Multímetro

-

Mayor información: http://www.simbologiaelectronica.com/archivos_graficos_electronica/simbolos.pdf

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5. LEY DE OHM: CIRCUITO BASICO -

Existe una relación entre las tres unidades eléctricas (voltio, amperio y ohmio) de tal modo que puede definirse cada una de ellas con la combinación de las otras dos, así por ejemplo puede decirse que: 1 amperio es la corriente que circula por un conductor de 1 ohmio cuando se aplica un 1 voltio de tensión

-

Esta definición expresada matemáticamente es:

-

Despegando el Voltaje obtenemos:

-

Gráficamente la Ley de ohm está representada por el circuito electrónico básico, observado a continuación:

Figura 2. Circuito electrónico Básico 

Ejemplo: suponga que el circuito electrónico básico de la figura 2 representa la conexión de una pila (fuente de poder V) a un bombillo (resistencia R). Asimismo usted conoce que la pila es de 9 Voltios y que el bombillo tiene una resistencia de 50 cuánta corriente se encuentra circulando en el circuito, es necesario aplicar la ley de ohm, despejando de la misma la corriente, como se observa a continuación:

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Ello indica que cuando se conecta la pila de 9 Voltios entrará al circuito será de 180mA. 

Ejemplo 2: ahora, suponga que usted está buscando una batería o fuente de poder que le

-

De esta manera, para lograr una corriente de 36mA en una resistencia de 2K , se requiere de una batería o fuente de poder de 72 Voltios.

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6. IDENTIFICACION DE MAGNITUDES DE RESISTENCIAS POR CODIGO DE COLORES Teniendo en cuenta que el término resistencia ha sido definido en el apartado 2 y que a la vez está representado como un elemento propio de la electrónica en el apartado 4, actualmente es el dispositivo que más se observa en los circuitos electrónicos. Por ende no es extraño que se encuentre en distintas formas y a la vez diferenciado por una serie de códigos, que en la mayoría de los casos ha sido representado mediante franjas de colores, como se observa en la siguiente imagen:

Figura 3. Interpretación del código de colores en resistencias

En la actualidad, se tiene estandarizado el proceso de identificación de la magnitud de la resistencia por código de colores, teniendo en cuenta que el código debe leerse de izquierda a derecha y cuyo último color en mayoría de los casos es de color dorado o plateado. De esta manera, la siguiente tabla indica el valor numérico de cada color: Tabla 2. Código de colores de resistencias COLOR

NUMERO EQUIVALENTE (INDICADOR 1 Y/O 2)

NEGRO MARRON ROJO NARANJA AMARILLO VERDE AZUL VIOLETA GRIS BLANCO DORADO PLATA

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

FACTOR MULTIPLICANTE (INDICADOR 3)

TOLERANCIA

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

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Ejemplo: de acuerdo a la Figura 2, se tiene un ejemplo de una resistencia cuyo código de colores es: Rojo - Violeta - Verde - Plata

-

Teniendo en cuenta que los dos primeros colores corresponden a dígitos, el tercer color al factor multiplicante y el ultimo color al de tolerancia, el resultado es el siguiente:



Ejemplo 2: si por el contrario, usted necesitara obtener el código de colores para una resistencia de 470K o 470000 realice el siguiente procedimiento:

-

Ahora, al haber reducido el número a solo dos dígitos y a un factor multiplicante, se obtiene el siguiente resultado:

-

Usted puede asumir el valor de la tolerancia, por ejemplo 5% = dorado, por lo que el resultado final corresponde a una resistencia Amarillo-Violeta-Amarillo-Dorado.

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7. MEDICIONES ELECTRONICAS El proceso de mediciones electrónicas le permitirá comprobar resultados teóricos, utilizando instrumentos de medida tales como el multímetro (para mediciones análogas y/o digitales), pinzas amperimétricas (para mediciones eléctricas de alta potencia), osciloscopios (para obtener mediciones a partir de interpretaciones gráficas de señales electrónicas), entre otros. En este apartado solo revisaremos el Multímetro:

Figura 3. Multímetro 7.1. Multímetro en función de voltímetro: como su nombre lo indica, usted puede configurar el multímetro para realizar mediciones de voltaje. Para ello tenga en cuenta lo siguiente:

a.

Si usted va a medir Voltaje DC como el de una pila, batería o una fuente de poder directa: -

Primero introduzca el terminal de la punta de prueba de color negro en el terminal común (COM) y el terminal de la punta de prueba roja en el terminal que tenga el símbolo (V).

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Figura 4. Terminales del multímetro. Fuente: 3 -

Segundo, gire la perilla o selector principal hacia el rango más alto que corresponde a mediciones de Voltaje DC, DCV, . Tercero, algunos multímetros tienen un interruptor de encendido para activar la pantalla de mediciones y finalmente realice la medición con las puntas de prueba en el circuito. Recuerde que para hacer la medición de voltaje, se requiere que el elemento a medir esté en paralelo con las puntas de prueba del multímetro, como se observa en la siguiente imagen:

Figura 5. Medición en paralelo. Fuente: 4 -

b.

Ahora, si usted va a medir Voltaje AC como el encontrado en las tomas de tensión alterna, transformadores, y líneas de alta potencia: -

3 4

Tenga en cuenta que usted puede manipular la perrilla en el rango de mediciones de esa función (por ejemplo: , m, 2, 10 200, 2000)

Primero introduzca el terminal de la punta de prueba de color negro en el terminal común (COM) y el terminal de la punta de prueba roja en el terminal que tenga el símbolo (V). Revise que ese terminal le indique si es válido para medir voltaje alterno.

http://www.natureduca.com/blog/?p=150 http://www.viasatelital.com/proyectos_electronicos/corrie3.gif

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Segundo, gire la perilla o selector principal hacia el rango más alto que corresponde a mediciones de Voltaje AC, ACV, . Realice la medición con precaución ya que en esas muestras se manejan tensiones de alta potencia. Recuerde que así como en la medición de Voltaje DC, la medición de Voltaje AC se realiza en paralelo con el elemento a medir. Tenga en cuenta que usted puede manipular la perrilla en el rango de mediciones de esa función (por ejemplo: , m, 2, 10 200, 2000)

7.2. Multímetro en función de amperímetro: como su nombre lo indica, usted puede configurar el multímetro para realizar mediciones de corriente. Para ello tenga en cuenta lo siguiente: a.

Si usted va a medir Corriente DC en un circuito que incluya componentes de baja potencia: -

-

Primero introduzca el terminal de la punta de prueba de color negro en el terminal común (COM) y el terminal de la punta de prueba roja en el terminal que tenga el símbolo (mA). En la mayoría de los casos ese terminal comparte la opción de medir voltaje directo y resistencia, como se observó en la Figura 4. Segundo, gire la perilla o selector principal hacia el rango más alto que corresponde a mediciones de Corriente DC, . Tercero, antes de realizar la medición, recuerde que la misma debe hacerse en SERIE al elemento a medir y no en PARALELO como se hacía en voltaje. La siguiente imagen le muestra el procedimiento

Figura 6. Medición en serie.

-

Finalmente realice la medición correspondiente.

-

Tenga en cuenta que usted puede manipular la perrilla en el rango de mediciones de esa función (por ejemplo: , m, 2, 10 200, 2000)

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b.

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Ahora, si usted va a medir Corriente AC como el encontrado en circuitos de alta potencia: -

-

Primero introduzca el terminal de la punta de prueba de color negro en el terminal común (COM) y el terminal de la punta de prueba roja en el terminal que tenga el símbolo (A, 10A o que esté relacionado con corriente alterna). Como observación revise cuidadosamente el procedimiento anterior e incluso si su multímetro incluye un manual es importante que lo estudie. Segundo, gire la perilla o selector principal hacia el rango más alto que corresponde a mediciones de Corriente AC, . Tercero, antes de realizar la medición, recuerde que la misma debe hacerse en SERIE al elemento a medir y no en PARALELO como se hacía en voltaje.

7.2. Multímetro en función de ohmímetro: la función mencionada permite medir el valor real de las resistencias (apartado 6). El procedimiento es el siguiente: -

Primero, para medir resistencias no se requiere de ninguna fuente de energía, ni de conexión en algún circuito, solo se requiere el elemento. Segundo, introduzca el terminal de la punta de prueba de color negro en el terminal común (COM) y el terminal de la punta de prueba roja en el terminal que tenga el símbolo (). Tercero, realice la medición en paralelo sobre la resistencia.

Figura 7. Medición de resistencia. -

-

Se recomienda no tocar con ambas manos las dos puntas de prueba ya que esto genera error en la medición. Opcionalmente, usted puede sostener con una sola mano uno de los extremos de la resistencia con la punta metálica de prueba correspondiente y evitar con la otra mano tocar la otra punta metálica de prueba. Asimismo, usted puede manipular la perrilla en el rango de mediciones de esa función (por ejemplo: , m, 2, 10 200, 2000)

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7.4. Otras opciones de medición: a. Medición de diodos: mueva la perilla hacia el símbolo correspondiente al diodo (observado en el apartado 4) y con las puntas de prueba realice la medición. Para saber si el diodo está funcionando una de las mediciones debe dar un valor cercano a cero, indicando que hay paso de corriente, pero si intercambia los extremos del diodo con las puntas de prueba, no debe mostrarle un valor o le indica un valor 1 al lado izquierdo de la pantalla que indica que no hay paso de corriente. Si por algún motivo haciendo se muestran los mismos resultados intercambiando los extremos, el diodo no funciona. b. Medición de continuidad: la función mencionada permite comprobar si un cable o conector no se encuentra destruido internamente. Para ello, mueva la perilla en la función de continuidad .))) y realice la medición. Si el resultado es cercano a cero o hay variación de los números, indica que hay continuidad en el cable y que no hay daños internos. Si por el contrario no muestra ningún valor o un valor 1 al lado izquierdo de la pantalla indicando que no hay paso de corriente, el cable se encuentra averiado en algún sector. Algunas veces la función de continuidad se encuentra también en la función de medición de diodos. c. Medición de transistores: aunque la guía no tiene un apartado hacia el manejo de transistores, es importante que conozca la función. Dependiendo del transistor (ver apartado 4) sea NPN o PNP, usted debe insertarlo en el zócalo HFE como el que se observó en la figura 3. Luego mueva la perilla hacia la función HFE y revise si la medición le muestra un valor (en la mayoría de los casos el valor varía de 50 a 300, dependiendo del transistor) que le indica que el mismo está funcionando. Si por el contrario no hay variación, revise las conexiones o reemplace el transistor. d. Medición de frecuencia: en algunos multímetros se tiene la función de medir frecuencia de señales digitales, tales como señales cuadradas pero de baja amplitud. Para ello revise si su multímetro tiene el símbolo de una señal cuadrada y gire la perrilla hacia el mismo. Al hacer la medición, espere unos segundos mientras que se estabiliza y el resultado será obtenido en unidad de medida Hertz (Hz). e. Medición de temperatura: así como la medición de frecuencia, hay multímetros que tienen esa opción. Sin embargo, en la misma no se utilizan las puntas de prueba convencionales, sino un sensor denominado termocupla, el cual estará incluido con su multímetro. Para ello revise si hay un símbolo que índice temperatura como (°C, °f, °) y realice la medición correspondiente. f. Medición de capacitancia: en algunos multímetros de gama media-alta, se encuentra la función de capacitancia, para medir la unidad de medida faradio de los condensadores electrolíticos y cerámicos. Para ello revise si el multímetro tiene el símbolo del condensador (apartado 4) y si hay escalas de medición para esa función. Asimismo el multímetro tiene dos ranuras que incluyen el símbolo CX indicando que allí debe introducir el condensador.

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8. SIMULACION DE CIRCUITOS ELECTRONICOS CON CIRCUIT MAKER Teniendo en cuenta que en la rama de electrónica se requiere el diseño de circuitos y comprobar el correcto funcionamiento de los mismos antes de llevarlos a la realidad, es indispensable que usted adquiera algún software de simulación. Para ello utilizaremos el denominado Circuit Maker, porque permite al usuario adaptarse a las interfaces básicas de simulación de circuitos electrónicos de una manera sencilla. 8.1. Proceso de instalación: -

Ingrese al archivo de instalación y busque la opción profesional. Allí aparecerá el archivo SETUP.EXE. Oprima doble clic sobre el mismo. El asistente de instalación le indicará los pasos correspondientes. Tenga en cuenta que en algún momento le solicitará el código serial de licencia del software. Finalmente ingrese al aplicativo circuit maker identificado con el ícono seleccionado a continuación

Figura 8. Ingreso a Circuit Maker. 8.2. Manejo de la interfaz: Para adaptarse al manejo de la interfaz del simulador, realice el siguiente ejemplo: a.

Reconozca la interfaz, especialmente en la barra de menú en la parte superior, la barra de elementos en la parte lateral izquierda y el recuadro blanco que se localiza en todo el simulador y que corresponde al lugar en donde va a diseñar los circuitos. Observe la siguiente imagen

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Figura 9. Interfaz gráfica Circuit Maker.

b.

Para ingresar algún componente diríjase a la barra de elementos en la parte lateral izquierda. En este caso oprima los símbolos + de cada tema como se observa a continuación

Figura 10. Barra de elementos Circuit Maker.

c.

A continuación insertaremos una resistencia. Para ello, oprima el símbolo + del capítulo General, luego el “+” del capítulo Resistors y finalmente oprima la opción Resistor (Figura 11). Para agregar la resistencia al plano, observe que en la parte superior izquierda se ilustra el símbolo de la resistencia, con ello, oprima el icono Place que está debajo del símbolo. Al hacer ello, el cursor se orientará en el plano indicándole en cual lugar desea introducir la resistencia. Oprima un clic para confirmar. La figura 11 indica el resultado.

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Figura 11. Insertando una resistencia al plano Circuit Maker.

d.

Por defecto, usted observará que el valor de la resistencia es de 1K (1K) y que el nombre de la resistencia es R1. Para cambiar los valores mencionados oprima doble clic sobre el elemento insertado y le aparecerá un menú de opciones (Figura 12). El valor de la resistencia lo cambia en la opción Label-value teniendo en cuenta que se debe ingresar la magnitud de la resistencia y si se requiere el prefijo o su equivalente en número. Nota: no se requiere incluir el símbolo . Oprima Ok para confirmar.

Figura 12. Cambiando los valores de un elemento en Circuit Maker.

e.

Ahora, vamos a ingresar otros elementos al plano, incluyendo una batería DC y una toma de referencia polo a tierra. Para ello recuerde el paso “c” que se realizó anteriormente con la resistencia, solo que para la batería DC siga la secuencia General, Sources y finalmente la opción Battery y para la referencia tierra ingrese nuevamente a General, Sources y allí encontrará la opción Ground. La figura 13 muestra el resultado:

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Figura 13. Insertando componentes al plano en Circuit Maker. f.

Ahora, el objetivo es realizar un circuito básico, interconectando los componentes, primero oprima clic derecho sobre alguna parte del plano y seleccione la opción Wire que significa cable (Figura 14a), luego dirija el cursor hacia el extremo positivo de la batería, observará que el cursor cambiará a un recuadro de color rojo (Figura 14b). Después oprima un clic sostenido en ese recuadro y diríjase a uno de los extremos de la resistencia (Figura 14c) hasta que aparezca un recuadro rojo (Figura 14d) y finalmente suelte el botón del mouse. Observará que ha sido conectado un cable entra la batería y la resistencia (Figura 14e).

Figura 14a. selección opción cable

Figura 14c. trasladando el cable hacia la resistencia

Figura 14d. insertando el cable en la resistencia

Figura 14b. insertando el cable en la batería

Figura 14e. comprobación del cable

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g. Realice el mismo procedimiento anterior, pero conectando el otro extremo de la batería al otro extremo de la resistencia (Figura 15a) y luego conecte el polo a tierra al cable que se dirige al negativo de la batería (Figura 15b). Con ello completamos un circuito electrónico.

Figura 15a. Conexiones en circuit maker

h.

Figura 15b. conexión del polo a tierra

Ahora el objetivo es hacer una medición de voltaje sobre la resistencia con el multímetro. Para obtener el multímetro, ingrese a General – Instruments y elija la opción Multimeter. Luego ingréselo al plano de diseño y automáticamente le aparecerá el menú de opciones que se observa en la siguiente imagen:

Figura 16. Multímetro en circuit maker

i.

Así como en el apartado 7 se tienen varias opciones de mediciones en el multímetro (Voltaje, corriente, resistencia, contunidad, entre otros), el múltimetro en circuit maker ofrece las opciones mas elementales dentro de las cuales están:

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-

j.

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Ohms: medición de resitencia, ohmímetro. Voltage: medición de voltaje, voltímetro. Current: medición de corriente, amperímetro. DC: medirá voltajes o corrientes continuas DC, de acuerdo a su elección. DC AVG: medirá voltajes o corrientes de tipo promedio, de acuerdo a su elección. AC RMS: medirá voltajes o corrientes alternas, de acuerdo a su elección Resistance: es un valor de resistencia promedio que tiene un multímetro internamente. Se recomienda dejar el valor por defecto o no modificarlo.

Como vamos a medir voltaje DC, seleccione las opciones Voltaje y DC y oprima OK. Luego interconecte el multímetro hacía la resistencia, recordando que la conexión se realiza en paralelo con el elemento a medir (Figura 17a). Finalmente active la simulación oprimiendo el ícono que tiene un símbolo de una onda senosoidal amarilla (figura 17b).

Figura 17a. conexión en paralelo circuit maker

k.

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Figura 17b. Activando la simulación

Observará que automáticamente el multímetro indicará el valor del voltaje de la resistencia (Figura 18a). -

Por otro lado aparecerá una pantalla de color negro que corresponde al instrumento de medición gráfico llamado Osciloscopio. Para activar la medición por osciloscopio, ubique el cursor sobre los cables y/o elementos del circuito. Observará que el cursor ha cambiado de forma , y cuando usted lo traslada por el circuito, internamente le mostrará las letras V (Voltaje), I (Corriente) y P(Potencia). Dependiendo de la opción, oprima un clic en alguna de ellas, lo que le permitirá observar en el osciloscopio valor correspondiente (Figura 18a).

-

Observación: tenga en cuenta que la medición con el osciloscopio la realiza porque el cursor se comporta como la punta de prueba positiva y por defecto el polo a tierra lo toma como la punta de prueba negativa o común, como si fuera un multímetro (Figura 18b)

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Figura 18a. simulación multimetro circuit maker

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Figura 18b. simulación osciloscopio circuit maker

8.2. Ejemplo de aplicación: De acuerdo al procedimiento realizado en el apartado 8.1, ahora realizaremos una simulación de una toma eléctrica conectada a un bombillo. a.

Para simular la toma eléctrica, utilizaremos un generador de señales. Ingrese por Generalinstruments y seleccione la opción Signal Gen. Luego inserte una resistencia que será nuestro bombillo y cámbiele el valor por 330 y finalmente agregue el polo a tierra e interconecte el circuito como se observa en la siguiente imagen.

Figura 19. Ejemplo de aplicación b.

Sin embargo, para que la toma eléctrica sea simulada correctamente, hay que incluir unos valores estandarizados al generador de señales, entre ellos la forma de onda senosoidal, amplitud y frecuencia de la misma (Figura 20a). para ello oprima doble clic sobre el generador de señales y cambie los valores Peak amplitud (amplitud pico) = 170V y Frecuency (frecuencia) = 60Hz (figura 20b), cuyos valores son los de una toma eléctrica residencial.

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Figura 20a. Parámetros de onda

c.

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Figura 20b. Configuración generador de señales

Para entender la función del generador de señales, este me permite crear varias señales para adaptarlas a los requerimientos de diseño, por ejemplo, en el icono Wave (Figura 20b), usted puede cambiar la forma de onda de senosoidal a cuadrada o triangular. -

Por otro lado, sin importar la forma de la onda, usted puede modificar otros valores como DC offset, que dependiendo del valor, generan desfase de la amplitud de la onda (figura 21a). Para peak amplitud, la variación se observará en el cambio de magnitud de la onda (figura 21b). Ahora, para Frecuency, la variación se observará en la línea de tiempo (figura 21c).

Figura 21a. Parámetro DC Offset.

d.

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Figura 21b. Parámetro Peak Amplitude

Figura 21c. Parámetro Frecuency

De esta manera y de acuerdo al paso b, confirme que ha ingresado los valores solicitados (figura 20b) y oprima OK. Ahora realizaremos una medición sobre la resistencia (bombillo) para comprobar que la toma eléctrica (generador de señales) está proporcionando la carga de voltaje. Para ello, introduzca un multímetro y configúrelo para medir Voltaje AC (Voltage, AC RMS) (Figura 22a) y finalmente conéctelo a la resistencia (Figura 22b).

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Figura 22a. Configurando el Multímetro como voltímetro AC

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Figura 22b. Conexión del multímetro

Active la simulación y observe que el multímetro muestra un valor de 120VAC lo que comúnmente se encuentra en una toma eléctrica. Finalmente, el osciloscopio muestra la forma de onda que se obtiene de la toma eléctrica (figura 23a). Asimismo, tanto en el multímetro como en el osciloscopio se obtienen los mismos resultados (figura 23b).

Figura 23a. medición con el multímetro y el osciloscopio

Figura 23b. Comprobación de la medición tanto en el multímetro como en el osciloscopio.

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9. MONTAJE Y PRUEBA DE CIRCUITOS ELECTRONICOS EN PROTOBOARD. Finalmente, teniendo los conceptos básicos de electrónica y los procesos de diseño y simulación, procedemos a realizar un montaje real de un circuito electrónico. Para ello se requiere de un elemento denominado Protoboard (figura 24).

Figura 24. Protoboard.

Como puede observar, el protoboard es una placa que permite la inserción de los componentes electrónicos, permitiendo intercomunicarlos, ya que internamente se encuentran unos canales o nodos que ayudan a unir los elementos de forma segura. En la figura 25 se observa el equivalente de esos canales o nodos.

Figura 24. Canales equivalentes de conexión en un Protoboard.

Por ejemplo, si usted conecta un extremo de un componente o cable en el orificio de la fila A columna 10, es lo mismo que conectarlo en la fila B, C, D y E de la columna 10, puesto que internamente están interconectados; pero si lo conectara en la fila F de la columna 10 no sería lo mismo, ya que ese es otro canal o nodo. Por otro lado, toda la fila X, esta interconectada, por lo que, sin importar los orificios que se encuentren en esa fila, pertenecen a un mismo canal o nodo. Asimismo sucede con toda la fila Y. De esta manera se reduce considerablemente el uso de cables, aunque en la mayoría de los casos se requiere interconectar algunos canales o nodos.

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El siguiente ejemplo muestra el procedimiento: -

Paso 1: diseñe el circuito: para ello utilizaremos el siguiente circuito:

Figura 25. Circuito mixto. -

Paso 2: identifique los nodos en el circuito: para ello, tenga en cuenta que los nodos son los puntos de referencia de donde se conectan dos o más dispositivos. De esta manera los nodos del circuito anterior son los siguientes:

Figura 26. Identificación de nodos.

Como se puede dar cuenta, los nodos separaron los componentes electrónicos, permitiendo a cada componente tener nodos en común. -

Paso 3: selección de los nodos en el protoboard: de acuerdo a la descripción interna del protoboard, ilustrada en la figura 24, incluya los nodos en el protoboard, los cuales llamaremos a partir de ahora canales. En este caso fueron seleccionados aleatoriamente, evitando que los nodos sean diferenciados completamente.

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Figura 27. Asignación de nodos.

De esta manera el nodo A pasa a ser el Canal A que se distribuye en las filas A, B, C, D y E de la columna 9. El nodo B se convierte en el Canal B y que se distribuye en toda la fila X. El nodo C pasa a ser el canal C y se distribuye en las filas F, G, H, I y J de la columna 20 y el nodo D se convierte en el canal D y se distribuye en toda la fila Y. -

Paso 4: inserte los componentes: de acuerdo a la figura 26, se tienen que insertar los componentes teniendo en cuenta que:



Entre el Nodo A y B hay que insertar R1: ello indica que uno de los extremos de R1 hay que insertarlo en cualquiera de los orificios del canal A asignado en el protoboard y el otro extremo en cualquiera de los orificios del canal B.



Entre el Nodo B y C hay que insertar R4.



Entre el Nodo B y D hay que insertar R3.



Entre el Nodo C y D hay que insertar R2.



En el nodo A hay que insertar el positivo de la batería.



En el nodo D hay que insertar el negativo de la batería.

Es así como se obtiene la secuencia de inserción de los componentes:

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Figura 28. Conexión de circuitos.

Ambiente(s) requerido: Ambiente de informática o de mantenimiento de equipos de cómputo que incluya por lo menos 10 equipos de cómputo en funcionamiento, preferiblemente con acceso a internet. Material (es) requerido: - 10 equipos de cómputo con periféricos, puertos y unidades de almacenamiento en condiciones de correcto funcionamiento y con acceso a internet - Multimetros digitales. - Protoboards - Simulador Circuit Maker - Componentes electrónicos: resistencias, condensadores cerámicos y electrolíticos, baterías DC, cable UTP, - Herramientas: pinzas, cortafríos, pelacables. - Guías de apoyo en electrónica

4. EVIDENCIAS Y EVALUACION Producto entregable:

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Ejercicios desarrollados sobre prefijos, unidades de medida, ley de ohm, circuitos electrónicos y códigos de resistencias. Archivo CKT de las simulaciones realizadas en circuit maker Montaje de un circuito electrónico en protoboard.

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Forma de entrega:

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Medio físico y/o magnético.

Criterios de Evaluación:

-

Utiliza equipos y herramientas para mantenimiento de equipos de cómputo de acuerdo con normas de higiene, seguridad y manuales del fabricante. Instala, desinstala y/o actualiza programas de aplicación de acuerdo con las necesidades del cliente, las características del equipo y las necesidades de funcionalidad requeridas Febrero 2012

Fecha de entrega:

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6. BIBLIOGRAFIA Conceptos Básicos de Electricidad C. B. Nº 1 - AUTOR: Organización de Servicio - SEAT, S.A. Sdad. Unipersonal, Zona Franca, Calle 2 Reg. Mer. Barcelona. Tomo 23662, Folio 1, Hoja 56855 Enlaces de interés Blog Sistemas CEGAFE: http://integracionsistemascegafe.blogspot.com http://www.natureduca.com/blog/?p=150 http://www.viasatelital.com/proyectos_electronicos/corrie3.gif

CONTROL DEL DOCUMENTO

Autores

Nombre completo Cargo Andrés Mauricio Avila Instructor Sarmiento [email protected]

Dependencia Coordinación Académica – CEGAFE SENA Regional Boyacá - Tunja

Fecha Octubre de 2011