XDRJ: mayo 2014

Introduccion

Esta practica nos servira para aprendar a soldar circuitos electronicos, aprenderemos la forma correcta de utilizar las herramientas que generalmente son empleadas en ello, estas herramientas seran: el cautin, estaño y grasa para soldar.

Al soldar los circuitos electronicos se debera hacer con mucha cautela porque seran soldados en forma final, es decir, que sera muy dificil volver a utlizarlos de alguna otra manera porque pueden ser maltratados al momento de intentar quitarlos.

A continucion se mostrara la informacion de cada uno de las herramientas que seran ocupadas para soldar los circuitos electronicos, y algunas practicas que se haran para demostrar como se utiliza este metodo.

Información

ProtoBoard

El ProtoBoard, es una plaqueta especial para hacer pruebas de circuitos electrónicos, sin necesidad de estar soldando y de-soldando componentes en caso de errores o fallas...

En su versión más simple, disponen de dos columnas de tensión, usualmente en un lateral del ProtoBoard, y los Buses de conexión de componentes, que trabajan en filas interconectando componentes... Veamos un ejemplo de Buses y sentido de conducción:

En este caso, vemos un ProtoBoard con borneras de +/- 12V y +5V, con su potencial GND, o polo negativo.

En el detalle de ampliación vemos como corren los Buses horizontales y verticales.

Usualmente las placas de prueba tienen un conjunto de agujeros ordenados matricialmente a un paso o separación, generalmente, de 2.54 milímetros. Los agujeros están separados de los demás o interconectados de acuerdo a un patrón que facilita su utilización.

Estos ProtoBoards se los denomina de uso temporal, porque no soldamos nada a la placa, sino que rápidamente podemos desmontar y reconstruir el circuito que queremos probar...

Debido a las características de capacitancia (de 2 a 30 pF por punto de contacto) y resistencia que suelen tener los protoboard están confinados a trabajar a relativamente baja frecuencias - inferiores a los 10 o 20 MHz dependiendo del tipo y calidad de los componentes electrónicos utilizados.

Los demás componentes electrónicos pueden ser montados sobre perforaciones adyacentes que no compartan la tira o líneas conductoras e interconectadas a otros dispositivos usando cables - usualmente unifilares. Uniendo dos o más protoboard es posible ensamblar complejos prototipos electrónicos que cuenten con decenas o cientos de componentes.

Este tipo de ProtoBoards en la actualidad las placas de prueba más usadas están compuestas por bloques de plástico perforados y numerosas láminas delgadas -de una aleación de cobre, estaño y fósforo; que unen dichas perforaciones, creando una serie de líneas de conducción paralelas. Las líneas se cortan en la parte central del bloque de plástico para garantizar que dispositivos en circuitos integrados tipo DIP (Dual Inline Packages), puedan ser insertados perpendicularmente a las líneas de conductores. En la cara opuesta se coloca un forro con pegamento, que sirve para sellar y mantener en su lugar a las tiras metálicas.

Para montar circuitos de prueba existen 3 clases de protoboard:

1. Perfboard: Es una placa de circuito perforada cuyos huecos están rodeados por material conductor usualmente cobre pero que no están interconectados entre sí.

2. Perfboard con patrón: Es una placa perforada donde alguno de sus agujeros están interconectados por el material conductor.

3. Stripboard: Es un tipo especial con patrón en donde los agujeros están interconectados formando filas de material conductor, se fabrican generalmente uniendo una lámina de material conductor, usando cobre o una aleación con otros metales. [2]

LED

LED (Light Emitting Diode) es un diodo compuesto por la superposición de varias capas de material semiconductor que emite luz en una o más longitudes de onda (colores) cuando es polarizado correctamente. Al aplicarle una pequeña corriente eléctrica (15 – 20 mAmp) produce luz.

Al fabricar el LED, se lo hace colocando por capas a modo de vapores, los distintos materiales que habrán de integrarlo, estos materiales se depositan sobre una base o sustrato que influye en la dispersión de la luz. El color que adquiera la luz emitida por este dispositivo dependerá de los materiales utilizados en la fabricación de este.

Los primeros LEDs de (GaAsP) Galio, Arsénico y Fósforo, actualmente han sido reemplazados por materiales más eficientes (AlInGaP) Aluminio, Indio, Galio y Fósforo. Además el nuevo sustrato tiene la característica de ser transparente, ayudando de esta forma a que más luz sea emitida fuera del encapsulado y por ende brindando una mayor eficiencia luminosa.

La investigación permanente y el desarrollo de nuevas tecnologías, permiten que hoy en día ya se pueda conseguir en el mercado iluminarias de luz blanca. [3]

El LED tiene un voltaje de operación que va de 1.5 V a 2.2 voltios aproximadamente y la gama de corrientes que debe circular por él está entre los 10 y 20 miliamperios (mA) en los diodos de color rojo y de entre los 20 y 40 miliamperios (mA) para los otros LEDs.

Los diodos LED tienen enormes ventajas sobre las lámparas indicadoras comunes, como su bajo consumo de energía, su mantenimiento casi nulo y con una vida aproximada de 100,000 horas.

El diodo LED debe ser protegido. Una pequeña cantidad de corriente en sentido inverso no lo dañará, pero si hay picos inesperados puede dañarse. Una forma de protegerlo es colocar en paralelo con el diodo LED pero apuntando en sentido opuesto un diodo de silicio común.

Aplicaciones tiene el diodo LED. Se utiliza ampliamente en aplicaciones visuales, como indicadoras de cierta situación específica de funcionamiento.

Ejemplos
- Se utilizan para desplegar contadores

- Para indicar la polaridad de una fuente de alimentación de corriente continua.
- Para indicar la actividad de una fuente de alimentación de corriente alterna.
- En dispositivos de alarma, etc.

Las desventajas del diodo LED son que su potencia de iluminación es tan baja, que su luz es invisible bajo una fuente de luz brillante y que su ángulo de visibilidad está entre los 30° y 60°. Este último problema se corrige con cubiertas difusoras de luz.

Con los últimos adelantos, en los diodos LED de alta luminosidad, este problema prácticamente ha quedado en el pasado. [4]

Resistencia Eléctrica

La Resistencia Eléctrica es la oposición o dificultad al paso de la corriente eléctrica. Cuanto más se opone un elemento de un circuito a que pase por el la corriente, más resistencia tendrá.

Veamos esto mediante la fórmula de la Ley de Ohm, formula fundamental de los circuitos eléctricos:

I = V / R Esta fórmula nos dice que la Intensidad o Intensidad de Corriente Eléctrica que recorre un circuito o que atraviesa cualquier elemento de un circuito, es igual a la Tensión (V) a la que está conectado, dividido por su Resistencia (R).

Según esta fórmula en un circuito o en un receptor que esté sometido a una tensión constante (por ejemplo a la tensión de una pila) la intensidad que lo recorre será menor cuanto más grande sea su resistencia. Comprobamos que la resistencia se opone al paso de la corriente, a más R menos I.

Si no tienes muy claro las magnitudes eléctricas como la tensión, la intensidad, etc. te recomendamos este enlace: Magnitudes Eléctricas

Todos los elementos de un circuito tienen resistencia eléctrica, excepto los conductores que se considera caso cero (aunque tienen un poco). Se mide en Ohmios (Ω) y se representa con la letra R.

Ya sabemos que los elementos de un circuito tienen resistencia eléctrica, pero lógicamente unos tienen más que otros e incluso hay algunos elementos que su única función es precisamente esa, oponerse al paso de la corriente u ofrecer resistencia al paso de la corriente para limitarla y que nunca supere una cantidad de corriente determinada. Un elemento de este tipo también se llama Resistencia Electrica. A continuación vemos algunas de las más usadas.

De este tipo de resistencias es de las que vamos hablar a continuación. Hay muchos tipos diferentes y se fabrican de materiales diferentes.

Para el símbolo de la resistencia eléctrica dentro de los circuitos eléctricos podemos usar dos diferentes:

Descripción: simbolo resistencia electrica

Da igual usar un símbolo u otro.

El valor de una resistencia viene determinado por su código de colores. Vemos en la figura anterior de varias resistencias como las resistencias vienen con unas franjas o bandas de colores. Estas franjas, mediante un código, determinan el valor que tiene la resistencia.

Código de Colores de Resistencias Eléctrica

Para saber el valor de una resistencia tenemos que fijarnos que tiene 3 bandas de colores seguidas y una cuarta más separada.

Leyendo las bandas de colores de izquierda a derecha las 3 primeras bandas nos dice su valor, la cuarta banda nos indica la tolerancia, es decir el valor + - que puede tener por encima o por debajo del valor que marcan las 3 primeras bandas. Un ejemplo. Si tenemos una Resistencia de 1.000 ohmios (Ω) y su tolerancia es de un 10%, quiere decir que esa resistencia es de 1000Ω pero puede tener un valor en la realidad de +- el 10% de esos 1000Ω, en este caso 100Ω arriba o abajo. En conclusión será de 1000Ω pero en realidad puede tener valores entre 900Ω y 1100Ω debido a la tolerancia.

Los valores si los medimos con un polímetro suelen ser bastante exacto, tengan la tolerancia que tengan.

Ahora vamos a ver como se calcula su valor. El color de la primera banda nos indica la cifra del primer número del valor de la resistencia, el color de la segunda banda la cifra del segundo número del valor de la resistencia y el tercer color nos indica por cuanto tenemos que multiplicar esas dos cifras para obtener el valor, o si nos es más fácil, el número de ceros que hay que añadir a los dos primeros números obtenidos con las dos primeras bandas de colores.

El valor de los colores los tenemos en el siguiente esquema:

le� ? v r 0 V ��. > Comprobamos que la resistencia se opone al paso de la corriente, a más R menos I.

Si no tienes muy claro las magnitudes eléctricas como la tensión, la intensidad, etc. te recomendamos este enlace: Magnitudes Eléctricas

Todos los elementos de un circuito tienen resistencia eléctrica, excepto los conductores que se considera caso cero (aunque tienen un poco). Se mide en Ohmios (Ω) y se representa con la letra R.

El primer color nos dice que tiene un valor de 2, el segundo de 7, es decir 27, y el tercer valor es por 100.000 (o añadirle 5 ceros). La resistencia valdrá 2.700.000 ohmios. ¿Fácil no?
¿Cuál será su tolerancia? pues como es color plata es del 10%. Esa resistencia en la realidad podrá tener valores entre 2.700.000Ω +- el 10% de ese valor. Podrá valer 270.000Ω más o menos del valor teórico que es 2.700.000Ω.

Veamos algunos ejemplos más:

La que viene en la imagen del código es negra-roja-verde: 0200000Ω es decir 200.000Ω tolerancia 10%.
Una con los siguientes colores verde-negro-marrón, el marrón es el color café. Será de 50 más un cero del marrón, es decir es de 500Ω

El Valor real de una resistencia lo podemos averiguar mediante el polímetro, aparato de medidas eléctricas, incluida la resistencia.

Estas resistencias son muy usadas en electrónica, pero también las hay más grandes que se usan en radiadores eléctricos, frigoríficos, etc. Su misión es la misma. Veamos algunas en la siguiente imagen.

pes="II � n x 0 V ��.

Da igual usar un símbolo u otro.

Código de Colores de Resistencias Eléctrica

Para saber el valor de una resistencia tenemos que fijarnos que tiene 3 bandas de colores seguidas y una cuarta más separada.

Los valores si los medimos con un polímetro suelen ser bastante exacto, tengan la tolerancia que tengan.

Cable UTP

Cable es un cordón que está resguardado por alguna clase de recubrimiento y que permite conducir electricidad o distintos tipos de señales. Los cables suelen estar confeccionados con aluminio o cobre.

UTP, por otra parte, es una sigla que significa Unshielded Twisted Pair (lo que puede traducirse como “Par trenzado no blindado”). El cable UTP, por lo tanto, es una clase de cable que no se encuentra blindado y que suele emplearse en las telecomunicaciones.

El cable de par trenzado fue creado por el británico Alexander Graham Bell (1847-1922). Se trata de una vía de conexión con un par de conductores eléctricos entrelazados de manera tal que logren eliminar la diafonía de otros cables y las interferencias de medios externos.

Tras la invención del teléfono, su cableado compartía la misma ruta con las líneas de energía eléctrica. Sin embargo, se producían interferencias que recortaban la distancia de las señales telefónicas.

Para evitar esto, los ingenieros comenzaron a cruzar los cables cada cierta cantidad de postes, para que ambos cables recibieran interferencias electromagnéticas similares. A partir de 1900, los cables de par retorcido se instalaron en toda la red norteamericana.

Se conoce como “código de colores de 25 pares” al sistema que se utiliza para identificar un conductor en un cableado de telecomunicaciones con cables UTP. La primera agrupación de colores sigue el orden blanco-rojo-negro-amarillo-violeta, mientras que el segundo conjunto cromático es azul-naranja-verde-marrón-gris.

El subconjunto más frecuente de estos colores es blanco-naranja, naranja, blanco-verde, azul, blanco-azul, verde, blanco-marrón y marrón.

Entre las limitaciones que presenta el cable UTP se encuentran su escasa efectividad cuando se intenta conectar puntos muy remotos, el ancho de banda de la transmisión y la velocidad. Además, tanto las interferencias como los ruidos que provengan del medio por el que pase el cable influyen en la calidad de la comunicación, por lo que es necesario, además del recubrimiento y la técnica del trenzado, amplificar la señal cada una cierta cantidad de kilómetros, que es de un promedio de 2,5 en el caso de una conexión digital y del doble para una analógica.

Por otro lado, como puntos fuertes de los cables UTP, cabe destacar que son accesibles a nivel económico y que su implementación es sencilla y eficaz para solventar muchos de los problemas que presentan las redes básicas de comunicación.

De los cables que presentan cuatro pares de trenzas suelen usarse tan sólo dos: uno que envía información y otro que la recibe. Sin embargo, ambas tareas no pueden ser realizadas simultáneamente, por lo que el tipo de conexión se considera half dúplex. Cuando, en cambio, se usan los cuatro a la vez, dichos trabajos pueden realizarse en forma paralela, y esto se conoce como full dúplex.

A menudo se confunde el cable UTP con otros similares, que se basan en las mismas tecnologías, pero que presentan diferencias importantes. Con nomenclaturas también muy parecidas, los tres tipos de cables en cuestión son:

* El UTP, propiamente dicho, que se usa en distintas clases de conexiones locales. Su fabricación no es costosa y son de simple utilización, aunque una de sus desventajas es la mayor aparición de fallos que en las otras clases de cables, así como su pobre desempeño cuando la distancia es considerable y no se regenera la señal;

* El STP, o par trenzado blindado, que sí posee un recubrimiento aislante para proteger la transmisión de potenciales interferencias. Entre sus usos se cuentan las redes informáticas Ethernet y Token Ring y cabe mencionar que su precio es superior al de los UTP;

* El FTP, o par trenzado blindado globalmente, que se trata de cables protegidos contra las interferencias de una forma mucho más eficaz que el UTP. [6]

Cautín

El cautín es una herramienta eléctrica muy sencilla que posee un conjunto de elementos que al estar correctamente conectados van a generar en una barra de metal el calor suficiente para poder derretir los distintos metales (estaño, oro, etc.) utilizados para las soldaduras de los circuitos eléctricos y electrónicos. El mismo está compuesto por cinco elementos básicos y fundamentales para su funcionamiento correcto.

 Barra de metal

 Alambre cobre

 Cable de conexión

 Enchufe

 Estructura de plástico o madera

Cautín: También denominado soldador manual o soldador de lápiz. Es utilizado para soldar con estaño, es una herramienta de trabajo básica para cualquier experimentador o practicante de electrónica. Los cautines eléctricos generan calor, al pasar la corriente por la resistencia hace que la punta se caliente y alcance la temperatura indicada, generalmente un alambre de níquel-cromo de alta resistencia devanado en forma de bobina alrededor de un núcleo de cobre. El calor desarrollado en este último se trasmite por conducción a la punta de la herramienta, hecha de acero inoxidable, y de esta a los puntos de unión y a la soldadura blanda la cual se realiza a temperatura de unos 300° C.

Los cautines eléctricos se fabrican en una gran variedad de marcas, modelos y estilos, diferenciados entre sí por la potencia de operación del elemento calefactor, la cual es proporcional a la cantidad de calor generado. De hecho, la potencia nominal es generalmente la consideración más importante que se debe tener en cuenta cuando se selecciona un cautín para una tarea específica.

Normalmente, los cautines para uso electrónico se consiguen con potencias reducidas como 25,40 o 60 W y se alimentan de la red pública de 120 o 220 VCA. Ya que generalmente se trata de trabajos delicados, como para realizar nuevos montajes o para hacer reparaciones, o con la unión de dos o más conductores con elementos del equipo. [7]

CONCEPTO: Se denomina soldador de estaño o cautín al instrumento técnico eléctrico usado para las soldaduras de estaño que se utilizan, principalmente, en aplicaciones electrónicas, permitiendo las conexiones entre los diversos componentes que están interconectados en los circuitos electrónicos.

CLASES:

Soldador de lápiz (hasta 40W). Su calentamiento es permanente. Es muy adecuado para trabajos repetitivos y continuados.

Soldador de pistola: La punta se calienta mediante una corriente que pasa por ella, se usa para trabajos esporádicos porque se calienta instantáneamente, no es muy adecuado para trabajos en electrónica porque la punta es demasiado gruesa.

CARACTERÍSTICAS:

· Sujetador plástico de seguridad ensamblado al mango que elimina posibilidades de accidentes y fallas de calentamiento al evitar que el cable se desprenda del cautín

· Cautín ligero y cómodo.

· Nueva luz indicadora que permite identificar si el cautín está encendido

· Punta estañada de mayor duración

· Alcanza una temperatura de 90°F o 482°C

· Stand de aluminio para colocar el cautín mientras no se utiliza o se encuentra apagado

· Alarga la vida del producto.

· Disipa el calor y evita el calentamiento del mango.

FUNCIONES:

· Tener la temperatura adecuada para el cautín

· Limpiar la punta del cautín con una esponja húmeda.

· Colocar la punta del cautín sobre la unión a soldar con una inclinación de 30 a 50 grados por un tiempo aproximado de 2 segundos antes de aplicar la soldadura

· Aplicar la soldadura entre la punta del cautín y la unión a soldar en un tiempo que no pase de 2 segundos.

· Asegurarse que la soldadura está cubriendo alrededor de la unión.

· Retirar la soldadura y no le haga aire ni le sople para que endurezca correctamente.

· Retirar el cautín

· Limpiar el excedente de flux con acetona o alcohol. [8]

El estaño para soldar circuitos electrónicos

El estaño que se utiliza en electrónica tiene alma de resina con el fin de facilitar la soldadura. Para garantizar una buena soldadura es necesario que tanto el estaño como el elemento a soldar alcancen una temperatura determinada, si esta temperatura no se alcanza se produce el fenómeno denominado soldadura fría. La temperatura de fusión depende de la aleación utilizada, cuyo componente principal es el estaño y suele estar comprendida entre unos 200 a 400 ºC.

En realidad, el término "estaño" se emplea de forma impropia porque no se trata de estaño sólo, sino de una aleación de este metal con plomo, generalmente con una proporción respectiva del 60% y del 40%, que resulta ser la más indicada para las soldaduras en Electrónica.

Para realizar una buena soldadura, además del soldador y de la aleación descrita, se necesita una sustancia adicional, llamada pasta de soldar, cuya misión es la de facilitar la distribución uniforme del estaño sobre las superficies a unir y evitando, al mismo tiempo, la oxidación producida por la temperatura demasiado elevada del soldador. La composición de esta pasta es a base de colofonia (normalmente llamada "resina") y que en el caso del estaño que utilizaremos, está contenida dentro de las cavidades del hilo, en una proporción del 2~2.5%.

Éste es un rollo de estaño típico de 500 gr., aunque hay rollos más pequeños, ya que no suele resultar muy cómodo sujetar un peso de medio kilo mientras hacemos soldaduras. [9]

Placa fenólica

La tarjeta perforada o simplemente tarjeta es una lámina hecha de cartulina que contiene información en forma de perforaciones según un código binario. Estos fueron los primeros medios utilizados para ingresar información e instrucciones a un computador en los años 1960 y 1970. Las tarjetas perforadas fueron usadas con anterioridad por Joseph Marie Jacquard en los telares de su invención, de donde pasó a las primeras computadoras electrónicas. Con la misma lógica se utilizaron las cintas perforadas.

Actualmente las tarjetas perforadas han sido reemplazadas por medios magnéticos y ópticos de ingreso de información. Sin embargo, muchos de los dispositivos de almacenamiento actuales, como por ejemplo el CD-ROM también se basa en un método similar al usado por las tarjetas perforadas, aunque por supuesto los tamaños, velocidades de acceso y capacidad de los medios actuales no admiten comparación con los antiguos medios.

Sigue el siguiente procedimiento para soldar componentes sobre una placa de circuito impreso

Limpia las superficies de los elementos que se van a soldar.
Asegúrate de que el soldador funde el estaño con facilidad.

3. Pon los elementos que se van a soldar juntos.

4. Calienta simultáneamente con la punta del soldador los elementos a soldar.

5. Cuando la zona de soldadura está caliente, acerca el hilo de estaño y deja que se funda una pequeña cantidad suficiente para cubrir las superficies a soldar. Retira el hilo de estaño.

6. Tras un par de segundos retira el soldador.

7. Espera a que se enfríe el estaño sin que se muevan las superficies soldadas.

8.Si la capa de estaño une bien las superficies y tiene un aspecto brillante y cóncavo la soldadura está hecha correctamente.

9. Si se calienta la patilla del componente, pero no la pista, el aspecto que presentará la soldadura es el siguiente. Hay que repetir desde el principio.