APUNTES DE TECNLOGÍA 4º ESO

INTRODUCCIÓN

En esta página vamos a hablar sobre la tecnología electrónica aunque ya este un poco en desuso. Veremos los componentes básicos por los que todo circuito está formado.

• Resistencias
• Potenciómetros
• LDR
• Termisores
• Diodos y diodos LED
• Condensadores
• Transistores
• Circuitos impresos e integrados

Estos componentes los podemos encontrar al abrir cualquier aparato electrónico integrados en un circuito impreso o placa base. 


  Vamos a dejar claro que no es mismo electricidad que electrónical electricidad trabaja con conductores y la electrónica trabaja con semiconductores que tienen propiedades diferentes. La electrónica es el estudio y la aplicación del comportamiento de los electrones en diversos medios sometidos a la acción de campos magnéticos y eléctricos. 

ELECTRÓNICA ANALÓGICA

1.- RESISTENCIAS ELECTRÓNICAS

RESISTENCIAS FIJAS

En electricidad las resistencias al pasar corriente por ellas emiten calor y se utilizan por ej. en estufas, cocinas... . En electrónica limitan el paso de la corriente, es decir que cuanto mayor sea la resistencia menos corriente pasará y tabién son mucho más pequeñas que las que se usan en electricidad. se representan igual en electricidad que en electrónica y su valor se mide en ohmios. Cuantos más ohmios más resistencia opone al paso de la corriente, como en electrónica se llega a trabajar con corrientes muy altas se pueden utilizar múltiplos. 

                                     

CÓDIGO DE COLORES DE LAS RESISTENCIAS

En las resistencias podemos ver varias rayas de colores, estas rayas nos indican lo ohmios a los que equivale esa resistencia. Para no equivocarnos al calcular los ohmios de la resistencia hay que colocarla de forma que quede el color dorado o plateado (la mayoría de veces pero también puede ser rojo) en la derecha y leer los colores de izquierda. 

POTENCIÓMETROS

Los potenciómetros o reóstato son resistencias de valor variable a las que le podemos poner nosotros el valor deseado. Las hay de dos tipos, una tiene una palanca que la giramos y cambiamos su valor, otras se le cambia su valor girando una pieza interna con un destornillador. El símbolo es igual que el de la resistencia pero con una flecha indicando que su valor es variable. Su valor se mide en W o KW.

        

                      RESISTENCIAS      DEPENDIENTES

Son resistencias cuyo valor varía en función de algunas características como la luz, la temperatura y la tensión. Hay dos tipos: fotorresistencias y termistores. 

FOTORRESISTENCIAS O LDR

Su valor varía en función de la luz que haya. Cuanta más luz haya menor resistencia tendrá y a menos luz mayor. Su símbolo es  igual que el de la resistencia normal pero con dos flechas que representan la luz que inciden sobre ellas. 

TERMISTORES

Al igual que las anteriores son resistencias de valor variable pero en este caso varían con la temperatura, hay dos tipos: NTC y PTC. 
  - NTC: Cuanto mayor sea la temperatura menor será su resistencia.
  - PTC: Cuanto mayor sea la temperatura mayor será su resistencia.
A simple vista no se distinguen uno del otro. A veces se representan por 
-T (NTC) o por +T (PTC). Su resistencia se mide en Ohmios. 

CONDENSADORES

Están formados por dos placas conductoras y un aislante entre ellas. Son componentes capaces de acumular carga eléctrica que luego pueden liberar cuando nos interese, es decir, su función es muy similar a la de una pila pero con más capacidad. Hay dos tipos, los condensadores electrolíticos y los condensadores cerámicos que tienen más capacidad que lo cerámicos y presentan polaridad por lo que hay que tener cuidado al conectarlos. 

DIODOS

SIMBOLOGÍA Y POLARIZACIÓN

Son componentes semiconductores que solo dejan pasar la corriente en un sentido, en el otro la bloquean. 

LED

Son los diodos más comunes. Los LED emiten luz cuando están el polarización directa y su función más común es avisar de que un aparato electrónico está encendido. La pata larga del LED indica que ese es el polo positivo. 

TRANSISTORES

TRANSISTORES BIPOLARES. PNP Y NPN

Los transistores están formados por tres terminales: emisor, colector y base. Hay muchos tipos de transistores pero los más importantes son los bipolares y hay dos tipos, los PNP, donde la corriente irá del emisor al colector y los NPN, donde la corriente va del colector al emisor. 

TRANSISTOR EN CORTE Y EN SATURACIÓN

El transistor depende de la corriente que pase por su base. Cuando no pasa corriente por la base tampoco puede pasar corriente por los otros terminales por lo que se dice que el transistor está en corte. Si el transistor está en saturación la corriente en la base es muy alta, lo que permite la circulación de la corriente por los otros terminales. 

TRANSISTOR COMO AMPLIFICADOR 

Cuando la corriente en la base no es tan pequeña como para cortar la corriente en los otros terminales, pero tampoco tan grande como para permitirla pasar completamente se dice que el transistor está en un caso intermedio entre corte y saturación. En este caso el transistor funciona como amplificador. 

MINIATURIZACIÓN DE CIRCUITOS

CIRCUITOS INTEGRADOS

Son dispositivos que contienen una gran cantidad de componentes electrónicos (diodos, transistores, resistencias, etc.) de muy pequeño tamaño y conectados entre sí. De esta manera se reduce la posibilidad de cometer errores. Los circuitos integrados más populares aparte de los microprocesadores de los ordenadores son los llamados 555 que se utilizan como temporizadores. Cada circuito integrado tiene su propia simbología. 

CIRCUITOS IMPRESOS

Todos los componentes electrónicos  anteriormente vistos se sueldan sobre una placa de material conductor formando así un circuito impreso. 

INSTRUMENTOS DE MEDIDA

MEDICIÓN DE TENSIÓN

La tensión en un circuito eléctrico o electrónico se mide con un aparato llamado voltímetro. El voltímetro es el aparato específico para medir tensión, pero muchas veces se emplea el polímetro. El voltímetro se representa mediante una V dentro de un círculo. El polo positivo se indica con un punto.

El voltímetro puede dar valor negativo si se coloca al revés, con el terminal positivo (rojo) en el punto de menor voltaje y el terminal negativo (negro) en el punto de mayor voltaje. 

MEDICIÓN DE INTENSIDAD

El aparato específico para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el amperímetro. El polímetro se puede emplear también para medir intensidad. Se representa mediante una A dentro de un círculo. 

En este caso la A se ha sustituido por mA porque la corriente es mucho menor que un amperio y por lo tanto se mide en miliamperios (90 mA = 0,09 A).

MEDICIÓN DE RESISTENCIA Y POTENCIA

La resistencia se mide con un óhmetro o con un polímetro. Se representa mediante una Ω dentro de un círculo. El aparato que se emplea para medir la potencia es el vatímetro. En este caso no hay alternativa, puesto que por lo general los polímetros no miden la potencia. El vatímetro se representa mediante una W dentro de un círculo.

ELECTRÓNICA DIGITAL

SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES

Cuando un equipo electrónico muestra algo lo puede hacer de forma analógica o digital. De forma analógica quiere decir que la señal que transmite la información para pasar de un valor a otro toma todos los valores intermedios, es decir, es continua mientras que la señal digital va a saltos, pasa de un valor al siguiente sin tomar ningún valor intermedio. Resumiendo, la señal analógica es continua y toma todos los valores mientras que la señal digital solo toma dos valores: 0 y 1, que representan interruptor cerrado e interruptor abierto. 

CÓDIGO BINARIO, DECIMAL Y HEXADECIMAL

Un circuito eléctrico maneja información en código binario, es decir ceros y unos: el cero quiere decir que no pasa corriente y el uno que sí pasa. 

Habitualmente trabajamos con el sistema decimal que consiste en que los números enteros menores que diez tienen una cifra asignada: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. 

Para el diez ya no existe una cifra, sino que lo que hacemos es volver al 0 y colocar delante un 1. 

En el sistema binario, solamente el cero y el uno tienen asignada una cifra: 0, 1. Para el dos ya no existe cifra, por lo que tenemos que volver al 0 y colocar un 1 delante.

El ordenador no puede entender el dos, pero sí puede entender que en un circuito no haya corriente (0) y en el otro sí (1). Para el tres añadimos uno a las cifras anteriores, con lo que tendremos 11.

Es decir, dos circuitos en los que hay corriente. Para el cuatro se nos han acabado las combinaciones con dos cifras, hay que añadir una tercera (100) y así sucesivamente. 

DE DECIMAL A BINARIO

En sistema decimal, las cifras que componen un número son las cantidades que están multiplicando a las distintas potencias de diez (10, 100, 1000, 10000, etc.) 

Por ejemplo, 745 = 7 · 100 + 4 · 10 + 5 · 1
O lo que es lo mismo: 745 = 7 · 10² + 4 · 10¹ + 5 · 10⁰En el sistema binario, las cifras que componen el número multiplican a las potencias de dos (1, 2, 4, 8, 16, ….)
         2⁰=1, 2¹=2, 2²=4, 2³=8, 2⁴=16, 2⁵=32, 2⁶=64, ...

Por ejemplo, para pasar a binario un número decimal, empezamos por la derecha y vamos multiplicando cada cifra por las sucesivas potencias de 2, avanzando hacia la izquierda:

10110₂ = 0 · 1 +  1 · 2 + 1 · 4 + 0 · 8 + 1 · 16 =  2 + 4 + 16 = 22₁₀
110₂ = 0 · 1 + 1 · 2 + 1 · 4 = 2 + 4 = 6₁₀

DE BINARIO A DECIMAL

Para pasar de binario a decimal hay que ir dividiendo el número decimal entre dos y anotar en una columna a la derecha el resto (un 0 si el resultado de la división es par y un 1 si es impar). 

La lista de ceros y unos leídos de abajo a arriba es el resultado. 

Ejemplo: vamos a pasar a binario 79₁₀

79       1 (impar). Dividimos entre dos:
39       1 (impar). Dividimos entre dos:
19       1 (impar). Dividimos entre dos:
9         1 (impar). Dividimos entre dos:
4         0 (par). Dividimos entre dos:
2         0 (par). Dividimos entre dos:
1        1 (impar).

Por tanto, 7910 = 10011112

SISTEMA HEXADECIMAL

Consiste en utilizar las letras A, B, C, D, E y F para representar los números del diez al quince, mientras que para el dieciséis emplearemos el 1 y el 0.

10₁₆ = 16₁₀
1B₁₆ = 16 + 11 = 27₁₀
3E₁₆ = 3 · 16 + 14 = 62₁₀

La razón para el uso del sistema hexadecimal es que su conversión a binario o la conversión de binario a hexadecimal es muy simple, puesto que, al ser dieciséis igual a dos elevado a cuatro, cuatro números binarios componen un número hexadecimal. 

TABLA DE VERDAD

El objetivo de un sistema eléctrico es producir un cierto resultado, al que llamamos salida, si se cumplen unas condiciones a las que llamamos entradas. 

Por ejemplo, una radial de mesa tiene un interruptor (A) para ponerla en marcha y otro de seguridad (B) para no darle al otro interruptor y cortarnos sin querer. 

El disco de la radial debe girar solo cuando los dos interruptores (A y B) estén cerrados. Este sería el esquema eléctrico de la radial. 

Si uno de los interruptores está cerrado (A = 1) y el otro también lo está (B = 1), entonces el disco girará (S = 1). En el caso de que A o B estén abiertos (valen 0), el disco seguirá quieto (S = 0). 

A esta tabla, que muestra la relación entre el estado de las salidas y de las entradas de un sistema, se le llama tabla de la verdad. 

En el ejemplo de la imagen vemos el mismo circuito que el de la radial pero en este caso con una bombilla. 

FUNCIONES LÓGICAS

OPERACIONES LÓGICAS BÁSICAS

Es necesario  que nuestro sistema electrónico se comporte según lo establecido en la tabla de la verdad.

Para conseguirlo, se reduce la tabla de la verdad a una sola expresión que se llama función lógica.

Las funciones lógicas pueden ser muy complejas, pero siempre van a ser una combinación de las tres operaciones lógicas básicas.

- Suma: interruptores en paralelo. S = A + B + C 
- Producto: Interruptores en serie. S = A · B · C 
- Negación: pulsador normalmente cerrado. S = A'

PUERTAS LÓGICAS BÁSICAS

INTRODUCCIÓN

Las puertas lógicas son circuitos electrónicos capaces de realizar operaciones lógicas básicas. Por ejemplo, para realizar la operación producto utilizamos un circuito integrado a partir del cual se obtiene el resultado S = A · B

PUERTA AND

La señal de salida se activa sólo cuando se activan todas las señales de entrada.

Equivale al producto lógico S = A · B y se corresponde al siguiente circuito y la siguiente tabla de verdad. 

PUERTA OR

La señal de salida se activa si se enciende cualquiera de las señales de entrada.

Equivale a la suma lógica S = A + B y se corresponde con la siguiente tabla de la verdad y al siguiente circuito eléctrico:

PUERTA NOT

La señal de salida se activa al apagarse la de entrada. Es la inversa.

Equivale a la negación o inversión S = A' y se corresponde con la siguiente tabla de la verdad (para una entrada) y al siguiente circuito eléctrico:

PUERTA NAND

La señal de salida se activa siempre que no se activen todas las de entrada. Equivale a combinar una puerta AND y una NOT.

Equivale al inverso del producto lógico S = (AB)' y se corresponde con la siguiente tabla de la verdad y al siguiente circuito eléctrico:

PUERTA NOR

La señal de salida se activa cuando todas las señales de entrada están inactivas. Equivale a combinar una puerta OR y una NOT.

Equivale al inverso de la suma lógica S = (A+B)' y se corresponde con la siguiente tabla de la verdad y al siguiente circuito eléctrico:

IMPLEMENTACIÓN DE UNA FUNCIÓN BÁSICA CON PUERTAS LÓGICAS

Una vez obtenida y simplificada la función que relaciona la salida con las entradas en un sistema electrónico, dicha función puede implementarse, es decir, llevarse a la práctica, mediante un circuito de puertas lógicas básicas.

La simplificación de la función es importante porque nos ahorra el uso de puertas lógicas.

Ejemplo: Obtención del circuito de la función S = A' B' C + A B' C'

Comenzamos por dibujar las tres entradas, A, B y C, y situar al lado de ellas tres puertas NOT que nos permitan obtener las funciones negadas A', B', C'.

Para obtener A' B' C debemos multiplicar las variables correspondientes mediante puertas AND. 

Hacemos lo mismo para obtener el producto A B' C' mediante puertas AND. 

Por último, mediante una puerta OR sumamos A B' C' y A' B' C, obteniendo ya la función de salida S.