Kitabı oku: «Electrónica. Trucos y secretos»

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Edición original publicada en italiano por Edizioni LSWR

con el título: Elettronica trucchi e segreti | 130 idee per risolvere ogni problema © Paolo Aliverti 2020.

Título de la edición en español:

Electrónica: trucos y secretos | 130 ideas para resolver cualquier problema

Primera edición en español, año 2021

© 2021 MARCOMBO, S. L.

www.marcombo.com

Traducción: Sònia Llena

Correctora: Beatriz García

Directora de producción: M.ª Rosa Castillo

Cualquier forma de reproducción, distribución, comunicación pública o transformación de esta obra solo puede ser realizada con la autorización de sus titulares, salvo excepción prevista por la ley.

Esta publicación contiene opiniones del autor y tiene por objeto proporcionar información clara y precisa. El procesamiento de textos, incluso si se realiza con una atención escrupulosa, no puede asumir la responsabilidad específica del autor y/o editor de los posibles errores o imprecisiones.

El editor ha hecho todo lo posible para obtener y citar las fuentes exactas de las ilustraciones. Si en algunos casos no ha sido posible encontrar alguna con derechos de autor, está disponible para hacer frente a las omisiones involuntarias o los errores en las referencias citadas.

ISBN: 978-84-267-3273-6

Producción del ePub: booqlab

Índice

INTRODUCCIÓN

El canal de video

Estructura del libro

Quién soy

Advertencias

1. NOCIONES BÁSICAS

Corriente eléctrica

Tensión

Ley de Ohm

Conexiones en serie y en paralelo

Generadores

La metáfora acuática

Potencia

Leyes de Kirchhoff

Teoremas de Thevenin y Norton

Funciones matemáticas y sinusoidales

Tiempos y frecuencias

Fasores

Operaciones sobre fasores

Ley de Ohm en corriente alterna

Condensadores en corriente alterna

Inductores en corriente alterna

Impedancia

Potencia en los circuitos en corriente alterna

Decibelios

2. COMPONENTES PASIVOS

1. Leer el valor de una resistencia

2. Leer el valor de una resistencia de montaje superficial (SMD)

3. Medir una resistencia

4. Conectar resistencia en serie y en paralelo

5. Calcular la resistencia equivalente de cualquier red

6. Calcular la resistencia equivalente de una red en estrella (o en triángulo)

7. Conectar baterías en serie o en paralelo

8. Elegir un alimentador

9. Resolver un circuito electrónico simple

10. Adaptar un divisor de tensión

11. Adaptar un divisor de corriente

12. Calcular la resistencia para encender un led a 12 V

13. Utilizar un generador real

14. Adaptar la potencia para una resistencia

15. Resolver una red compleja con Kirchhoff

16. Resolver un circuito con Thevenin

17. Reconocer un condensador y leer su valor

18. Combinar varios condensadores

19. Reconocer un inductor y leer su valor

20. Combinar varios inductores

21. Calcular el tiempo de carga de un condensador

22. Calcular el tiempo de carga de un inductor

23. Calcular la reactancia de un condensador

24. Calcular la reactancia de un inductor

25. Resolver circuitos con impedancias genéricas

26. Impedancias en serie

27. Impedancias en paralelo

28. Divisor capacitivo

29. Encender un led a 230 V

30. Calcular correctamente la potencia en un circuito genérico

31. Cómo funciona un transformador

32. Combinar los devanados de un transformador

33. Pulsadores, interruptores y cruzamientos

34. Desviar la corriente de una parte a otra

35. Luz con doble cruzamiento

36. Elegir o utilizar un relé

37. Relés con retención de posición

38. Flash con relé

39. Motores

40. Controlar un motor con un cruzamiento

41. Controlar el movimiento de un motor con un relé

42. Añadir un final de carrera a un motor

43. Micrófonos

44. Altavoces, zumbadores y sensores piezoeléctricos

45. Varistores

46. Fusibles

3. DIODOS, TRANSISTORES, SEMICONDUCTORES

47. ¿Cómo funciona un diodo?

48. Elegir un diodo

49. Utilizar un diodo

50. Utilizar un diodo zener

51. Probar un diodo

52. Cómo funciona un puente de diodos

53. Proteger las entradas de alimentación

54. Proteger las entradas digitales con diodos

55. Encender un led

56. Puertas lógicas con diodos

57. El transistor bipolar

58. Elegir un transistor bipolar

59. Comprobar un transistor

60. Utilizar un transistor como conmutador

61. Tipos de etapas con transistor y su polarización

62. Polarizar un amplificador con emisor común con características gráficas

63. Obtener el equivalente de Thevenin del circuito de entrada de un amplificador con emisor común

64. Planificación empírica para un amplificador con emisor común

65. Amplificador de colector común

66. Amplificador diferencial

67. Amplificador push-pull

68. Conectar varias etapas en los amplificadores de transistor

69. Relé controlado por luz (o por temperatura)

70. Led fotosensible con apagado gradual

71. Intermitente con transistor

72. Luz de batería baja con transistor

73. El transistor JFET

74. Elegir un JFET

75. Utilizar un JFET como amplificador

76. Autopolarizar un JFET (self biasing)

77. Resolver un circuito con JFET con fórmulas

78. Circuito de prueba sencillo para un JFET de canal N

79. Método empírico para un amplicador JFET de fuente común

80. El transistor MOSFET

81. Elegir un MOSFET

82. Comprobar MOSFET y JFET

83. Utilizar un MOSFET de enriquecimiento de canal N

84. Usar un MOSFET de emprobrecimiento de canal N

85. Controlar un relé con un MOSFET de enriquecimiento de canal N

86. Controlar un relé con un MOSFET de empobrecimiento de canal N

87. Amplificadores con MOSFET

88. Polarización de una etapa de amplificación de fuente común con MOSFET de enriquecimiento de canal N

89. Proteger la alimentación de un circuito con P-MOSFET

90. SCR

91. Elegir un SCR

92. Utilizar un SCR con una corriente continua

93. Utilizar un SCR con una corriente alterna

94. Comprobar un SCR con un tester

95. Los TRIAC

96. Elegir un TRIAC

97. Comprobar un TRIAC

98. Utilizar un TRIAC como interruptor de baja tensión

99. Los DIAC

100. Probar un DIAC

101. Regulador de intensidad con TRIAC

102. Utilizar un optoTRIAC

103. Diodo de cuatro capas o diodo Shockley

104. SCS

105. Transistores uniunión UJT y PUT

106. IGBT

107. Comprobar un IGBT

108. Fotodiodos

109. Utilizar un fotodiodo para obtener luz

110. Fototransistores

111. Utilizar un fototransistor para detectar luz

112. Optoacopladores

113. Utilizar un optoacoplador para controlar una corriente mayor

4. AMPLIFICADORES OPERACIONALES

114. Los amplificadores operacionales

115. Elegir un amplificador operacional

116. Comparador de tensiones

117. Búfer

118. Amplificador inversor

119. Amplificador no inversor

120. Crear una alimentación dual a partir de una individual

121. Sumar varias señales con un amplificador operacional

122. Amplificador diferencial

123. Integrador de señal

124. Diferenciador

125. Potenciar la salida de un amplificador operacional

126. Convertidor corriente/tensión

127. Controlar un relé con un amplificador operacional

128. Convertidor tensión/corriente

129. Disparador de Schmitt (histéresis)

130. Oscilador de onda cuadrada

131. Oscilador sinusoidal

Introducción

Han pasado ya unos años desde la publicación de mi primer libro sobre electrónica, Electrónica para makers. Un libro que ha gozado de una gran acogida, pero que, desafortunadamente, surgió en un periodo difícil. En aquellos tiempos, estaba empezando a trabajar por mi cuenta y todavía estaba en la empresa de ferrocarriles. Para escribirlo, me levantaba cada día muy temprano. No obstante, aquel libro fue bien valorado por muchos makers que necesitaban ayuda para empezar. El espíritu con que lo ideé y, más tarde, escribí es precisamente el de tratar de ayudar al máximo a aquellos que empiezan desde cero.

Este nuevo trabajo sigue la estela de Electrónica para makers e intenta profundizar más en los argumentos. Además, en esta ocasión he decidido enfocarlo hacia trucos y secretos, para lo que he dividido los temas en píldoras de pocas páginas. Los temas tratados son los mismos que pueden encontrar en mi canal de YouTube, donde cada día publico un video de electrónica, programación o Arduino.

Escribir un libro de electrónica no es sencillo. Con la ayuda de los videos que publico, he conseguido comprobar en primera persona todos los temas que encontrarán en estas páginas. Esto me permite estar seguro de que las cosas funcionan y, para ustedes, es una garantía de calidad. Siempre surgirán errores, pero con este método creo que los he podido reducir de un modo considerable, pues han quedado relegados a errores de impresión o pequeños descuidos.

En un principio tuve previsto realizar 100 videos y, por tanto, 100 trucos. El hecho de definir una meta me ha servido para dibujar el objetivo que quería alcanzar. Tal como me imaginaba, el objetivo ha sido alcanzado y superado. ¡Existen muchos más de 100 temas que se pueden abordar cuando se habla de electrónica!

Si ya tienen Electrónica para makers, aquí se toparán con algunos temas ya sabidos y distintos conocimientos matemáticos. Para hacer frente a determinados argumentos, es necesario conocer algunos conceptos matemáticos avanzados o, como mínimo, tener una idea sobre ellos. He intentado explicarlo todo del modo más sencillo posible. Verán una primera sección introductoria sobre la electrónica. En las siguientes partes se encuentran los trucos que tratan, en primer lugar, sobre los componentes pasivos, para pasar después a semiconductores, transistores y amplificadores operacionales, todo ello acompañado siempre de ejemplos y experimentos prácticos.

¡Buena lectura!

El canal de video

Todos los trucos de este libro van acompañados de videolecciones publicadas en mi canal de YouTube (http://www.youtube.com/user/zeppelinmaker) y en una página web (http://www.zeppelinmaker.it/elettronica100/).1 Cada uno de los temas del libro se explica en un video bastante conciso. Empecé a publicar material en YouTube en el año 2011, primero de forma bastante aleatoria y después cada vez con mayor criterio. Mis primeros videos eran muy brutos: grababa lo que había fabricado sin ninguna explicación ni ningún comentario. Con los años, YouTube ha crecido y se ha convertido en una auténtica red social. Me di cuenta de que podía ser un canal de comunicación potente y muy directo, por lo que estudié los videos de los youtubers de éxito para saber cómo debía subir los míos.

Para grabar un video, no se puede improvisar. A pesar de que muchos parezcan caseros, detrás de un video de éxito hay siempre una cierta preparación. Intenté crear algo de valor con un mínimo de estudio y organización. No basta con una simple cámara fotográfica. Esta es fundamental, pero debe ir acompañada de un buen audio. Recuperé un micrófono excelente y varios soportes. Otra cosa importante es la iluminación, la cual conseguí con varias lámparas, ¡y les aseguro que nunca son suficientes!

Mis primeros videos fueron grabados casi a oscuras, más por necesidad que por elección. El único sitio del que disponía era un espacio en mi desván y solo podía grabar videos cuando todos dormían. Ahora, cuando los miro, me doy cuenta de lo oscuros e incluso inquietantes que eran. ¡Mi voz se oía muy baja porque no podía hablar a gritos! Otro elemento fundamental es el montaje, que requiere tiempo y paciencia. Audio y video deben ir unidos, y en el conjunto se deben eliminar ruidos, tartamudeos, pausas y errores. Para evitar divagaciones, cada video se prepara previamente en papel. No hay un guión real, pero cada uno de los argumentos es estudiado y probado.

Me equipé así porque quería crear algo bueno: producir una cierta calidad. La mayor parte de los videos técnicos grabados en Italia son bastante toscos y decepcionantes.

A menudo no se consiguen los resultados, hay largas divagaciones. Algunos de estos videos fueron grabados con un teléfono móvil sin soporte: las imágenes tiemblan y se mueven. Al ver estos videos, me digo: «Sobre videos sé poco, no soy tan guapo como Johnny Depp... pero soy capaz de hacer algo mejor que la media».

Así que trabajé duro para grabar muchos videos: uno al día, todos los días, publicado a las 9. Vistas las opiniones, un compromiso importante.

Esta táctica ha hecho crecer mi canal hasta los 20 000 suscritos (en diciembre de 2019) y más de 2 000 000 de visualizaciones (que sigue siendo una gota en el océano de YouTube). Un público reducido de apasionados me escribe, comenta y critica cada día. Mis videos han gustado y muchos me han felicitado:

«Quiero darte las gracias por estos videos, que son los mejores de los que circulan por You-Tube (en cuanto a claridad y practicidad). Muchas gracias de corazón por lo que haces».

Roberto

«Un trabajo excelente, recomendaré tus videos a quienes necesiten manuales o instrucciones».

M.A.

Estos mensajes son la mejor recompensa por todo el tiempo invertido con pasión en mi actividad divulgativa.

Mi equipo

Muchas veces me preguntan qué equipo utilizo. No tengo secretos:

• cámara fotográfica canon D100;

• micrófono Röde Lavalier;

• minimezclador Xenyx con interfaz de audio USB;

• OpenBoard como pizarra con tableta gráfica Wacom Intuos;

• QuickTime para la grabación de la pantalla;

• iMovie para el montaje de los videos.

Estructura del libro

Los proyectos y los temas del libro están organizados en 130 unidades que he pensado definir como trucos. Cada truco presenta un tema completo y unitario. No existe un hilo lógico obligado: pueden leer el libro todo seguido o consultarlo como un manual para resolver los distintos casos con que se pueden encontrar al crear un prototipo.

Si alguno de ustedes ya dispone del libro Electrónica para makers, podrá encontrar temas similares. No he podido evitar copiar algunas partes, para algunos argumentos es inevitable, pero allí donde ha sido necesario he intentado añadir algo más o incluir una presentación distinta, de manera que igualmente haya informaciones nuevas e inéditas.

Los trucos del libro están organizados en cuatro secciones que se corresponden con los capítulos:

• un capítulo teórico de introducción con un resumen de las bases teóricas necesarias;

• componentes pasivos, resistores, condensadores y bobinas;

• diodos, transistores, MOSFET, SCR y TRIAC;

• amplificadores operacionales.

He publicado todas las listas y el material utilizado tanto en el libro como en los videos en www.zeppelinmaker.it/book/elettronica-trucchi-e-segreti.html

Quién soy

Todos estos años me he dedicado a muchas actividades y tecnologías cercanas al mundo de los makers. He experimentado con startups y empresas, e incluso he mudado de piel en muchas ocasiones para dar con un negocio que funcionara. En 2011 fundé Frankenstein Garage y más tarde FabLab Milano: una de las primeras startups que volvía a dedicarse al hardware en lugar de al software o a las apps.

Después abrí Fabb srl, dedicada, sin demasiado éxito, a la impresión 3D, hologramas y diseño IoT. Hace unos años puse en marcha REborn ELectronic Company (www.reelco.it), que realiza reparaciones electrónicas industriales. Cada día es un nuevo reto y nos encontramos con maquinaria de todo tipo que casi siempre reparamos con una enorme satisfacción. En poco tiempo he pasado de mi desván a un pequeño laboratorio de alquiler con la ayuda de cinco compañeros de viaje y colaboradores. Parece que este es un buen negocio y que, por fin, las cosas empiezan a moverse…

He escrito algunos libros como Il manuale del maker (el manual del maker), traducido al inglés por Make Media Press; algunas obras sobre impresión 3D y otros libros de esta colección como El manual de Arduino; Arduino. Trucos y secretos; Electrónica para makers; y Reparar (casi) cualquier cosa.

Pueden contactar conmigo a través de mi sitio web, www.zeppelinmaker.it, o por correo electrónico en esta dirección: paolo@zeppelinmaker.it.

Advertencias

La corriente eléctrica puede ser muy peligrosa: es invisible y, si uno no es consciente o no está seguro de lo que hace, puede sufrir accidentes graves o mortales. No utilicen nunca la tensión de red a 220 V para sus experimentos. Usen solo pilas, baterías y, de vez en cuando, alimentadores, pero siempre prestando la máxima atención.

Si no están seguros o les surgen dudas, pregunten a un experto, amigo o profesional. En Internet y en Facebook existen muchos sitios y grupos, aunque no es fácil saber si una persona es realmente experta basándonos solo en lo que escribe.

Ni el editor ni yo podemos asumir ninguna responsabilidad por los resultados obtenidos en los experimentos descritos en este libro. No podemos dar cuenta de los accidentes o daños que se podrían producir en cosas, personas o animales durante la realización de estos experimentos en casa. Pongan la máxima atención en todo cuanto hagan y traten de prever las consecuencias de sus acciones.

__________

1 N. del T.: Todos estos videos explicativos proporcionados por el autor se encuentran en italiano y no están traducidos.

1
Nociones básicas

Para entender el funcionamiento de los circuitos electrónicos, es preciso conocer algunos conceptos teóricos fundamentales: corriente, tensión, resistencia, impedancia. Hablaremos de las leyes de Thevenin, Kirchhoff, Norton, y de las técnicas para resolver circuitos en corriente continua y alterna.

En esta sección encontrarán algunos conceptos fundamentales relacionados con la electrónica y que serán útiles para afrontar los trucos presentados en el libro. Se tratarán las unidades fundamentales y las leyes necesarias para realizar cálculos sobre circuitos y obtener tensiones, corrientes y resistencias. Tomen este apartado como referencia, sobre todo en cuanto a los sistemas para la solución de circuitos. He intentado reducir al mínimo la información necesaria para no penalizar el resto del libro. Se encontrarán con muchos conceptos matemáticos y electrónicos condensados en pocas líneas. He tratado de minimizar las fórmulas y, allí donde ha sido necesario, presentarlas de manera que cualquiera pueda comprenderlas. Algunos de los conceptos matemáticos incluidos se introducen, habitualmente, en cursos avanzados, pero se trata de cosas comprensibles para aquellos que tengan la paciencia y las ganas de dedicar un rato a entenderlas. Les aconsejo, si pueden, que complementen la lectura del libro con algún conocimiento suyo personal: usen algún libro de matemáticas o aprovechen los infinitos recursos de Internet, actualmente un canal imprescindible para quienes quieren adquirir conocimientos sobre una materia. Muchos de los temas presentados en estas páginas los pueden encontrar en mi canal de YouTube. Pueden decidir leer todo el capítulo o saltarlo para retomarlo más tarde, cuando sea, si lo es, necesario.