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sábado, 15 de marzo de 2014

Tutorial Electrónica Básica. 07. El PROTOBOARD


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1. Finalidad del protoboard

Construir un circuito, desde luego, es una forma de probar si funciona. Pero esto no es práctico a la hora de hacer ensayos: Hay que quitar y poner componentes para hacer diferentes pruebas, y el hecho de estar soldándolos hacer perder tiempo, además de acortar la vida de esos componentes.

Una alternativa a soldar los componentes es usar un protoboard, donde los componentes no se sueldan, sino que se "pinchan". Un protoboard tiene una serie de orificios con un conexionado interno, lo que permite montar rápidamente un circuito... y también desmontarlo, así como hacer numerosas pruebas.

La distancia entre orificios no es caprichosa. Igual que los componentes tienen unas medidas normalizadas, especialmente en lo que se refiere a distancia entre terminales, la distancia entre orificios también está normalizada, de modo que los componentes "caen" bien en ellos.


Componentes y protoboard siguen las mismas normas en cuanto
a distancia entre terminales



2. Distintos tamaños

Hay disponibles varios tamaños de protoboard, desde uno que es prácticamente una hilera, hasta otros que son grandes tableros donde podemos hacer grandes proyectos.

Si uno de ellos no es suficiente para acomodar nuestro circuito, podemos agrupar varios de ellos sin límite, con lo que, en teoría, podemos montar cualquier circuito, por grande que sea.



3. Accesorios standard

Aunque la conexión entre componentes se hace con los contactos internos del propio protoboard, hay veces en que hay que hacer conexiones entre componentes usando cables externos. Los protoboards vienen con una colección de puentes o cables en longitudes y colores distintos para hacer esas conexiones. También se venden por separado estos puentes, porque hay veces en que no son suficientes los que originalmente lleva el protoboard, y también se estropean estos puentes con el uso y el tiempo, así podemos reponerlos.


Estuche con puentes de cable

Una opción para hacernos nosotros mismos unos cuantos puentes es usar cable fino pero macizo: Cortamos a la medida un trozo de cable, pelaremos un centímetro de funda en cada extremo del cable y haremos una doblez a 90º en cada extremo.



4. Accesorios opcionales hechos por ti mismo

Lo anterior es lo mínimo e imprescindible, pero es aconsejable -con el tiempo- ir haciéndose de una pequeña colección de accesorios para el protoboard. Esto hace muy útil al protoboard para cualquier tipo de proyecto. Dependiendo del tipo de proyectos que hagas necesitarás unos accesorios u otros.

En la caja donde guardo los puentes de los protoboards guardo también estos accesorios que creo pueden ser de interés:

- cables con una pinza de caimán en un extremo
- pulsadores
- interruptores
- algún diodo LED que otro
- un pequeño altavoz
- una lamparita de incandescencia de 6V y de 12V



5. Conexionado interno

Es de suma importancia conocer como están dispuestos los contactos internos del protoboard no sólo para poder hacer bien los circuitos, sino para no dañar los componentes o incluso las fuentes de alimentación o dispositivos que conectemos.

El protoboard lo podemos dividir en dos zonas:

5.1. Lineas de alimentación


En rojo, las líneas de alimentación

En la imagen sobre estas líneas vemos arriba del protoboard un par de hileras de orificios. También en la parte mas baja vemos otras dos líneas de orificios iguales. La línea roja que he sobreescrito en la foto nos dice qué contactos están unidos en común. Vemos que cada linea está dividida en dos, es decir, están separadas en la zona central.

Podemos unir esas dos mitades con un pequeño puente y así dispondremos de esa linea a lo largo de todo el protoboard.

Estas líneas se utilizan típicamente para aplicar la tensión de alimentación que puede ser continua o alterna, o de cualquier otra naturaleza, por ejemplo, impulsos eléctricos o incluso señales digitales. A menudo hacen falta dos líneas: Positivo y negativo si es continua, o dos polos si es alterna.

Hay casos en que se utiliza una alimentación de corriente continua simétrica. Es decir, un cero, un positivo y un negativo (serían en este caso tres líneas). También existe la alimentación simétrica alterna: Un cero y los dos terminales de un transformador del tipo 6 + 6 voltios  (o 12 + 12 voltios, etc), en este caso también necesitaríamos tres líneas en el protoboard.

También puede ocurrir que el circuito que estamos ensayando necesite una tensión de entrada, al tiempo que nos proporcione una tensión de salida. Y resulta que el negativo no es común a la entrada y la salida, y por lo tanto necesitamos cuatro líneas. Si el negativo fuese común a la entrada y a la salida serían suficientes tres líneas.

Rizando el rizo, también podría ocurrir que la entrada de corriente sea alterna, y la salida sea continua, o viceversa (también aquí necesitaríamos cuatro líneas).

Si no unimos cada línea en su parte central con un pequeño puente y las dejamos independientes, tendríamos entonces ocho líneas: cuatro arriba y cuatro abajo, con lo cual el tema alimentaciones y salidas estaría mas que cubierto.




5.2. Zona de componentes

Es la parte central del protoboard, y consta de una o más filas constituídas por cinco columnas de pines. Estos cinco pines están unidos entre sí verticalmente, pero no horizontalmente. Si conectamos por ejemplo, un terminal de una resistencia, a uno de estos pines, los otros cuatro pines estarán conectados a ese terminal. Así, podemos conectar otros componentes a ese terminal de la resistencia usando cualquier de los cuatro pines de esa columna.

Hay un caso especial: Los circuitos integrados: Deben conectarse sobre el "canal" que separa a esos grupos de cinco filas. En el minuto 14:00 del vídeo se inserta un circuito integrado en la forma correcta. 


Circuito integrado pinchado correctamente en el protoboard


6. Cómo es por dentro el protoboard

En la siguiente foto se puede apreciar cómo está dispuesto el interior de un protoboard: Arriba y abajo se ven las líneas de alimentación, mientras que en la parte central podemos ver la zona de componentes formada por numerosas columnas verticales, separadas (aisladas) entre sí. Cada una de esas columnas consta de cinco agujeros o contactos.


Interior del protoboard. Disposición de los contactos



7. Componentes "pinchables" y "no pinchables"

Desafortunadamente, no todos los componentes pueden pincharse en el protoboard. Ejemplos de estos componentes son aquéllos que tienen terminales cuyo tamaño o forma no permite que sean insertados en el protoboard:

Altavoces, 
transformadores, 
semiconductores de potencia
resistencias de potencia elevada
relés
lámparas
pulsadores, interruptores...

Pero esto tiene fácil solución:

Nos serviremos de puentes de cable con una pinza de caimán en un extremo, y el otro extremo del cable estará pelado. Las pinzas las aplicamos a los terminales del componente, y el extremo pelado del cable lo insertaremos en el protoboard.

En la foto siguiente un relé forma parte de un circuito en el protoboard. Por tener este relé unos contactos demasiado gruesos se conecta mediante cables con pinzas.


Relé conectado mediante cables con pinzas




Rincón de la TEORÍA

Vamos a ver un par de fenómenos físicos interesantes desde el punto de vista de la electrónica: El efecto Skin y el efecto corona.


Efecto Skin

El efecto Skin (piel, en inglés) también conocido como "efecto pelicular" ocurre cuando un conductor es recorrido por una corriente eléctrica alterna de alta frecuencia. La corriente continua o la alterna de baja frecuencia no produce este fenómeno.

Este efecto consiste en que los electrones que forman parte de esa corriente eléctrica se desplazan por la superficie del conductor, rehusando el hacerlo por el interior. 

Esto tiene una consecuencia: Las pérdidas por efecto Joule aumentan espectacularmente. La razón de esto es que la resistencia de un conductor viene dada -entre otros factores- por la sección del conductor. Aunque la sección real del conductor es la misma independientemente de la frecuencia de la corriente que circula, se crea una "sección virtual" que es la elegida por los electrones para circular: La parte externa (piel) del cable.

Este dibujo aclarará un poco las cosas:


Efecto SKIN.
Distribución de la corriente eléctrica en un cable según su frecuencia

Un ámbito donde esto tiene mucha incidencia es en la radiodifusión. Toda emisora debe unirse a la antena mediante un cable. Por ese cable van a circular corrientes de alta frecuencia y además, de alta potencia. El efecto skin aquí puede hacer que las pérdidas por efecto Joule sean inaceptables. Una forma de combatir esto es utilizar el conocido "cable de Litz", que en lugar de estar formado por un único conductor está hecho con múltiples cables aislados entre sí.



Cable de LITZ. Fuente: http://bit.ly/1gmrzId




Efecto Corona 

Cuando un conductor es sometido a alta tensión, el aire que lo rodea se puede volver conductor. Se dice que el aire es aislante eléctrico, pero no hay que olvidar que esto es cierto mientras no se supere cierta tensión.

A partir de cierto valor de tensión una pequeña parte de la electricidad circulará por el aire, se puede decir que esa electricidad se ha "fugado" del conductor eléctrico. Tal es la repulsión que sienten entre sí las cargas de idéntico signo debido a la elevada tensión. En este caso cuando hablamos de "cargas" (negativas) nos referimos al electrón, por supuesto.

El resultado es un halo de luz que rodea al objeto (efecto corona). Esa luz tiene una tonalidad azulada muy característica aunque también puede adoptar cualquier otro color: rojo, naranja,... dependiendo de la intensidad de la fuga eléctrica.

Este fenómeno supone pérdidas para la industria de distribución de energía eléctrica, pues tal distribución se realiza en forma de alta tensión, lo que la hace susceptible a este fenómeno. Para combatirlo se utilizan distintas técnicas, por ejemplo, el uso de anillos anticorona en las torres de alta tensión.

En la noche, si no hay luces que lo impidan, en las proximidades de algunas líneas de alta tensión puede apreciarse claramente este fenómeno: En algunos puntos de la línea se ven pequeñas luces. Si además hay silencio también se oye el leve zumbido que suele acompañar a este fenómeno.



Efecto corona en una línea de distribución de energía eléctrica.
Fuente: http://bit.ly/1gmomZj


Otras veces, por el contrario, este fenómeno se busca deliberadamente. Como ejemplo, los generadores de gas ozono, que producen este gas basándose en una pequeña descarga silenciosa de alta tensión, es decir, se valen del efecto corona para cumplir su cometido.



Ozonizador. Generador de gas ozono. Fuente: http://bit.ly/1iNUTLd




El VÍDEO:






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5 comentarios:

  1. Es usted un maestro. Muchas gracias por estos instructivos artículos.

    Salud.

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  2. Que buen articulo... Aver si hace alguno relacionado con la tamperatura, es algo un poco olvidado y bastantes utiles como complementos de seguridad en amplis por ejemplo.
    Saludos desde Huelva.

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  3. Felicitciones, muy detallado y estupenda explicacíon, por favor si nos pudiedas
    dar un video de como hacer un circuito para producir OZONO,

    Muchas gracias y más exitos
    Saludos desde Arequipa Peru

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  4. Quiero maaasss proofeee!!!
    Gracias por explicar esta herramienta ahora podre acabar los libros de electrónica tan llenos de polvo.
    Y una cosa mas, ¿para gobernar unas bobinas que actúen como un electroimán en un momento determinado según se valla excitando la base del transistor por medio de una temporización,que transistor debo usar? ¿mosfet debido a la potencia consumida de las bobinas?
    Me gustaría recrear el motor magnético de Charles Joe Flyn tengo el esquema del circuito pero no tengo el tipo de elemento así como sus magnitudes como de que potencia,tensión trabajan etc, aquí dejo el enlace de una guía de distintos inventos de diversos inventores, su autor es Patrick J kelly el cual recopilo múltiples patentes, por si a alguno quiere echarle un vistazo, esta en diferentes idiomas, entre ellos el castellano pero este ultimo es una traducción y en algún momento no es muy correcta.
    http://www.free-energy-info.com
    Espero tu respuesta.
    Un saludo.

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  5. Para que no halla confusión este tipo de motor que cito arriba genera un movimiento mediante una tensión aplicada a sus bobinas y demás elementos no se mueve de la nada.( Sin electricidad no hay movimiento)

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