Laboratorio Circuitos Básicos, Medición y Manejo básico del Protoboard- Fundamentos de

Tecnología I

Mauricio Buitrago1

mauricioest@yahoo.com

ResumenEl presente laboratorio busca

generar herramientas de orden cognitivo y procedimental que en su implementación, ayuden a la comprensión y manejo de los tipos básicos de circuitos eléctricos (específicamente los circuitos serie y paralelo), del uso del protoboard como dispositivo que permite el montaje de éstos así como del multímetro como dispositivo de medición de las dimensiones básicas usadas en los circuitos eléctricos (voltaje, corriente y resistencia eléctrica).

IntroducciónUn circuito eléctrico es el conjunto de elementos necesarios (elementos resistivos) para que por ellos circule una corriente eléctrica (flujo de electrones en un conductor) cuando es aplicada sobre ellos una tensión electromagnética (fuerza necesaria para desplazar un electrón). El científico George Simon Ohm, encontró una relación entre estas variables que representó en su fórmula

V = I * R (Ecuación 1. Ley de Ohm)

Paralelamente James Watt realizaba contribuciones para el estudio de la electricidad, y en el segundo congreso de la Asociación Británica Para el Avance De La Ciencia en 1889, y con el "11th Conference Generale des Poids et Mesures in 1960", se adoptó la unidad

que lleva su nombre y que relaciona la potencia o la cantidad de energía consumida por un circuito y/o resistor en una unidad de tiempo y que partiendo de la ley de Ohm se define como:

P = V * I (Ecuación 2)

Y que con la ley de Ohm son la base de este laboratorio.

Materiales2

Protoboard. Cable telefónico (2mts) Destornillador de pala y de

estrella Un interruptor ON-OFF o mini

interruptor DIP de 2 pines Pelacable o cortafríos Motor de 5 voltios de corriente

continua (5 VDC) Multímetro digital (que tenga

medición de voltaje y corriente alterna y directa)

Batería (pila) de 9 voltios Fuente regulada de voltaje de

corriente directa (suministrada en el taller)

Diodos luminosos Led (al menos diez)

Deben traerse resistencias (mínimo cinco de cada una) con los valores que se describen a continuación: 110 ohmios, 200 ohmios, 220 ohmios, 500 ohmios, 1kilo-ohmio y 10 kilo-ohmios. Además, traer resistencias de otros valores para el caso que se necesiten.

1 Profesor UPN. Dpto. Tecnología. Parte del presente laboratorio fue elaborado por estudiantes de la práctica docente del ITC La Salle.2 Los materiales se deben traer en los grupos de trabajo de tres personas conformados para las exposiciones. Con objeto de no romper los grupos de trabajo ya conformados, solicitamos que todos los grupos traigan sus materiales. Por los inconvenientes causados debido a la premura de tiempo, los profesores solicitamos su excusa.

Laboratorio propuesto

1. Conocimiento y manejo del Protoboard

“El Protoboard”El Protoboard es una herramienta indispensable para experimentar con los circuitos electrónicos, ya que permite armar de una manera rápida y sencilla cualquier tipo de circuito.Internamente el Protoboard está conectado por una serie de canales los cuales se muestran a continuación en la parte inferior.

Convencionalmente se suelen utilizar los dos canales de los extremos para realizar la polarización, el cual debe entenderse como el efecto de conectar una diferencia de potencial o voltaje.

Por ejemplo, en la gráfica inferior de la columna de la izquierda, encontramos dos maneras correctas de conectar una resistencia. Hubiésemos cometido un error si conectáramos la resistencia en una sola de las columnas, dado que la resistencia no cumpliría con la función de oponerse a la corriente. En cambio la resistencia que vemos ubicada a la derecha de la grafica si cumple con un recorrido estricto de la corriente por esta.

A continuación explicaremos como realizar un montaje de manera básica. .

Este circuito muestra el encendido de un diodo Led a través del accionamiento de un interruptor, el cual habilita el paso de la corriente producido por la batería.

Realizar el montaje en los grupos de trabajo como se describe a continuación:

1. Polarizar el Protoboard.

Como se había mencionado, esta acción consiste en poner los terminales de nuestra fuente de energía en los extremos del Protoboard.

2. Conectar el interruptor.

Para conectar el interruptor debemos de tener cuidado en asegurarnos, en que los extremos de este se encuentren en columnas diferente, por el mismo motivo que ocurría en la resistencia, la función del interruptor es habilitar o deshabilitar la corriente.

3. Cableado del positivo al terminal del interruptor.

Como vemos en el circuito, existe una conexión entre la parte positiva de la fuente y el terminal del interruptor; para esto cortamos un cable y hacemos un puente desde la fila de arriba del Protoboard y la columna del switch.

4. Colocar la resistencia.

Después del interruptor debemos ubicar una resistencia de 220 Ω es decir de color (rojo, rojo, café). Para ello podemos ubicarla en la misma columna del terminal derecho del interruptor o ubicarla en una columna diferente y unirlos con un cable.

5. Posicionar el diodo Led.

Para hacer esto debemos tener en cuenta que el diodo Led tiene dos terminales de diferente tamaño, entonces el más corto debe ir a la parte negativa del Protoboard y unimos con cables tanto hacia el lado de la resistencia como del terminal negativo y el circuito queda terminado así:

2. Circuitos Eléctricos. Fase Circuito en serie

Realice el siguiente circuito:

Tome las mediciones de resistencia en cada uno de los diodos Led, luego de voltaje y posteriormente tome las mediciones de corriente. Consigne los resultados.

¿Cómo medir el voltaje?Se selecciona, en el multímetro que estemos utilizando, la unidad (voltios). Revisar que los cables rojo y negro estén conectados correctamente.Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala, (si no tenemos idea de que magnitud de voltaje vamos a medir, escoger la escala mas grande). Si no tiene selector de escala seguramente el multímetro escoge la escala para medir automáticamente.

Se conecta el multímetro a los extremos del componente (se pone en paralelo) y se obtiene la lectura en la pantalla.

¿Cómo medir la corriente?Se selecciona, en el multímetro que estemos utilizando, la unidad (amperios) Revisar que los cables rojo y negro estén conectados correctamente.Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala (si no tenemos idea de que magnitud de la corriente que vamos a medir, escoger la escala más grande).

Si no tiene selector de escala seguramente el multímetro escoge la escala automáticamente.Para medir una corriente con el multímetro, éste tiene que ubicarse en el paso de la corriente que se desea medir. Para esto se abre el circuito en el lugar donde pasa la corriente a medir y conectamos el multímetro (lo ponemos en "serie").

¿Cómo medir la resistencia?Se selecciona, en el multímetro que estemos utilizando, la unidad (ohmios). Revisar que los cables rojo y negro estén conectados correctamente.Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala (si no tenemos idea de que magnitud es laresistencia que vamos a medir, escoger la escala más grande). Si no tiene selector de escala seguramente el multímetro escoge la escala automáticamente.

Para medir una resistencia con el multímetro, éste tiene que ubicarse con las puntas en los extremos del elemento a medir (en paralelo) y se obtiene la lectura en la pantalla. Lo ideal es que el elemento a medir (una resistencia en este caso) no esté alimentado por ninguna fuente de poder (V). El ohmiómetro hace circular una corriente I por la resistencia para poder obtener el valor de ésta.

Nota Importantísima para el informe!!!Por cada circuito montado, se deben consignar los resultados de medición de voltaje, corriente y resistencia de cada uno de los diodos led o resistencia (que actúan como elementos resistores en tanto elementos de consumo) en una tabla que se diseñe para tal efecto.

3. Circuitos Eléctricos. Fase Circuito en paralelo

Realice sobre el protoboard el montaje que se ilustra a continuación:

Tome las mediciones de resistencia, luego de voltaje y posteriormente tome las mediciones de corriente. Consigne los resultados de acuerdo a la “Nota importantísima” que se explicó en la anterior columna.

Luego de consignar los resultados, realice el mismo montaje pero con resistencias del mismo valor (el que usted escoja entre los tres que se dan en el circuito) y nuevamente mida y consigne los resultados. Puede escoger trabajar con resistencias de menos de 600 ohmios

4. Circuitos Eléctricos Fase Circuito Mixto.

a. Serie-Paralelo

Realice sobre el protoboard el montaje que se ilustra a continuación:

Tome mediciones de voltaje, corriente y resistencia en cada uno de los elementos y consigne los valores.

Ahora cambie las resistencias por unas de igual valor, repita las mediciones y consigne los datos.

b. Paralelo-Serie

Realice sobre el protoboard el montaje que se ilustra a continuación:

Tome mediciones de voltaje, corriente y resistencia en cada uno de los elementos y consigne los valores.

Ahora cambie las resistencias por unas de igual valor, repita las mediciones y consigne los datos.

4. Un motor eléctrico conectado en serie y en paralelo.

a. Serie Conecte el motor eléctrico de 5 voltios de corriente directa solicitado en serie con una resistencia de 110 ohmios tal como lo muestra la figura.

Mida los voltajes en la resistencia y en los terminales del motor. ¿Cómo son estos en relación con el voltaje que proporciona la pila?. ¿A cuánto equivale su suma?.Observe la dirección de giro del motor así como su velocidad.

Luego, conecte una resistencia más de 110 ohmios en serie con los elementos ya conectados y proceda a medir los voltajes en cada elemento. ¿Cómo son estos en relación con el voltaje que proporciona la pila?.¿A cuánto equivale su suma?.

Observe nuevamente el sentido de giro del motor y la velocidad del mismo. ¿En qué caso el motor giró más rápido?. ¿A

que se debió?.¿Cómo cree que puede invertir el sentido de giro del motor?

b. Paralelo Conecte el motor eléctrico de 5 voltios de corriente directa solicitado en paralelo con una resistencia de 110 ohmios tal como lo muestra la figura.

Mida los voltajes en la resistencia y en los terminales del motor. ¿Cómo son estos en relación con el voltaje que proporciona la pila?. Observe la dirección de giro del motor así como su velocidad.

Luego, conecte una resistencia más de 110 ohmios en paralelo con los elementos ya conectados y proceda a medir los voltajes en cada elemento. ¿Cómo son estos en relación con el voltaje que proporciona la pila?.

Observe nuevamente el sentido de giro del motor y la velocidad del mismo. ¿En qué caso el motor giró más rápido?.

Bibliografía Dorf & Svoboda, Circuitos

eléctricos, Ed. Alfaomega, Quinta edición.

Johnson D, Hilburn J, Johnson J & Scott P, Análisis básico de circuitos eléctricos, Ed. Prentice Hall, Quinta edición.

Hammond S.B. Electrical Engineering, Ed. Mac Graw Hill, 1961.

http://www.unicrom.com/ Tut_comomedir.asp

Lectura complementaria.

CODIGO DE COLORES DE LAS RESISTENCIAS ELECTRICAS

Tomado de http://www.unicrom.com/TuT_codigocolores.asp

Las resistencias son fabricadas en una gran variedad de formas y tamaños.

En las más grandes, el valor de la resistencia se imprime directamente en el cuerpo de la misma, pero en las más pequeñas no es posible.

Para poder obtener con facilidad el valor de la resistencia / resistor se utiliza el código de colores

Sobre estas resistencias se pintan unas bandas de colores. Cada color representa un número que se utiliza para obtener el valor final de la resistencia.

Las dos primeras bandas indican las dos primeras cifras del valor del resistor, la tercera banda indica cuantos ceros hay que aumentarle al valor anterior para obtener el valor final de la resistencia.

La cuarta banda nos indica la tolerancia y si hay quinta banda, ésta nos indica su confiabilidad

Ejemplo: Si un resistor tiene las siguiente bandas de colores:

rojo amarillo verde oro2 4 5 +/- 5 %

La resistencia tiene un valor de 2400,000 Ohmios +/- 5 %El valor máximo de esta resistencia es: 25200,000 ΩEl valor mínimo de esta resistencia es: 22800,000 ΩLa resistencia puede tener cualquier valor entre el máximo y mínimo calculados