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Cursillo de Electrónica Práctica
Cursillo de Electrónica
Práctica
Saludos.
Aquí comenzamos el cursillo de Electrónica Práctica. Es un cursillo que se ha venido impartiendo durante años en la Actividad del Club de Electrónica del Centro de Residencias de Eibar, por parte de Félix Rubio y Jose Aladro. Igualmente fue impartido en el curso 1999-2000 por Juan Meleiro y Jose Aladro.
Se trata de un cursillo orientado a personas que tengan un nivel básico de Electricidad y Electrónica, así como unos conocimientos teóricos básicos en esas materias, como por ejemplo saber la Ley de Ohm, aunque realmente no resultan imprescindibles...
Contenido:
Tema 1 - Iniciación a la soldadura con
estaño
l 1.1 - El soldador utilizado en Electrónica
m Tipos de soldadores m Tipos de soportes
l 1.2 - La soldadura
l 1.3 - El estaño
l 1.4 - Proceso para soldar
l 1.5 - Proceso para desoldar
m El desoldador de pera m El desoldador de vacío o chupón
l 1.6 - Las herramientas útiles en Electrónica
m Los Alicates m Las Pinzas m Las Tijeras
l 1.7 - Unos ejercicios para practicar...
m Ejercicios resueltos
Tema 2 - Componentes electrónicos
Cursillo de Electrónica Práctica
l 2.1 - Las Resistencias
m Resistencias de hilo o bobinadas m Resistencias químicas
l 2.2 - Interpretación del código de colores en las resistencias
m Código de colores en las resistencias m Valores normalizados de resistencias
l 2.3 - Los Condensadores
m Tipos de condensadores
l 2.4 - Identificación del valor de los condensadores
m Codificación por bandas de color m Código de colores en los condensadores m Codificación mediante letras m Código "101" de los condensadores
l 2.5 - Ejercicios prácticos
l 2.6 - Los Transistores
m Tipos de transistores. Simbología
l 2.7 - Encapsulado de transistores
l Identificación de terminales de diodos, transistores, circuitos
integrados, etc.
Tema 3 - Diseño de un circuito impreso
l Colocación de los componentes.
l Reglas de espaciado de componentes.
l Reglas de grosor de pistas de cobre
l Diseño de las pistas.
l Diseño por ordenador.
Tema 4 - Realización práctica de un
circuito impreso
l 4.1 - La placa de Circuito Impreso (C.I.)
l 4.2 - El diseño de pistas de un circuito
m El esquema electrónico m El diseño de pistas
l 4.3 - Traspaso del diseño de pistas a la placa de circuito
Tema 1 - Iniciación a
la soldadura con
estaño
Introducción
La soldadura con estaño es la base de todas las aplicaiones electrónicas porque permite la realización de conexiones entre conductores y entre éstos y los diversos componentes, obteniendo rápidamente la máxima seguridad de contacto.
Consiste en unir las partes a soldar de manera que se toquen y cubrirlas con una gota de estaño fundido que, una vez enfriada, constituirá una verdadera unión, sobre todo desde el punto de vista electrónico.
Ésta es una tarea manual delicada que sólo se consigue dominar con la práctica. Recuerda que tu habilidad para soldar con efectividad determinará directamente el buen funcionamiento del montaje a lo largo del tiempo. Una soldadura mal hecha puede causar que el producto falle en algún momento. Esto es como aprender a andar en bicicleta, una vez que se domina ya nuca se olvida.
En estas páginas primero aprenderemos a manejar el soldador, los materiales y las herramientas que nos van a ser necesarios. Para ello, realizaremos algunas figuras con hilo de cobre, en las que podremos practicar la soldadura y probar los tiempos de calentamiento, las cantidades de estaño a aportar, la forma de colocar las piezas... De esta forma conseguiremos una cierta "experiencia" inicial.
Más adelante en este cursillo, se entrará en la soldadura de componentes sobre una placa de circuito impreso, tarea que requiere un mayor cuidado y precisión, pero que con la práctica resultará sencilla.
1.1 - El soldador utilizado en Electrónica
En Electrónica se suelen utilizar soldadores de potencia reducida, ya que generalmente se trata de trabajos delicados. En fontanería, sin embargo, para soldar tubos se usan soldadores de más potencia y candilejas , así como otros sistemas de soldadura.
Se trata de un útil que tiene un enorme campo de aplicación, ya sea para realizar nuevos montajes o para hacer reparaciones. El soldador debe permitir las operaciones de soldadura con estaño correspondientes a la unión de dos o más conductores, o conductores con elementos del equipo. Debido a su frecuente empleo, el soldador deberá presentar, entre otras características, una gran seguridad de funcionamiento y durabilidad.
En general, se trata de una masa de cobre (punta), que se calienta indirectamente por una resistencia eléctrica conectada a una toma de energía eléctrica (generalmente el enchufe de 220v). Los tipos que se encuentran generalmente en el mercado pueden clasificarse en soldadores comunes o "de lápiz" y soldadores de pistola.
Tipos de soldadores
Éste es el clásico soldador de tipo lápiz, de 30w. Su calentamiento es permanente y posee una alta inercia térmica. Tanto en el momento de la soldadura como en las pausas de esta labor, el soldador permanece conectado a la corriente eléctrica. Resulta adecuado para trabajos repetitivos y numerosos. El soldador de la derecha es de pistola. La punta se calienta por el efecto de una gran corriente que pasa por ella (el abultado mango lleva dentro un transformador que la produce). Resulta útil para trabajos esporádicos ya que se calienta instantáneamente. No se usa mucho en electrónica porque la punta no suele resultar lo bastante fina y
1.2 - La soldadura
Consiste en unir las partes a soldar de manera que se toquen y cubrirlas con una gota de estaño fundido que, una vez enfriada, constituirá una verdadera unión, sobre todo desde el punto de vista electrónico.
En este cursillo vamos primero a aprender a soldar hilos de cobre construyendo formas geométricas, para familiarizarnos con el soldador, el estaño, el soporte, el desoldador, las herramientas de trabajo, etc... Después nos introduciremos en la soldadura con estaño orientada al montaje de circuitos impresos, que es nuestro objetivo principal.
Si sabes inglés puedes visitar una página realmente interesante sobre el proceso de soldadura en la Guía Básica de Soldadura y Desoldadura de Alan Winstanley,
donde encontrarás más información sobre este proceso. A lo largo del cursillo haremos más referencias a dicha página, ya que se puede considerar un buen punto de referencia para quien quiera profundizar en el tema.
1.3 - El estaño
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%.
operador y lo que sucede en las partes a soldar. Nos ayudará a conocer y entender los diferentes pasos de una soldadura, que luego, con la experiencia, se harán automáticamente, sin pensar. Los pasos son éstos:
Operador Soldadura
Asegurarse de que las zonas a soldar están bien limpias , sin grasa ni suciedad. Para las placas de circuito impreso se puede utilizar una goma de borrar bolígrafo, tal como vemos aquí. Si se trata de hilos de cobre, se pueden raspar con unas tijeras o una cuchilla para limpiar el hilo. Foto: © Alan Winstanley 1997 Limpiar la punta del soldador de vez en cuando. Para ello frotaremos suavemente la punta en una esponja húmeda, como la del soporte de la figura. Alternativamente podemos raspar la punta con un cepillo de alambres suave, como los que suelen venir incluidos en el soporte. Foto: © Alan Winstanley 1997
Acercar los elementos a unir hasta que se toquen. Si es necesario, utilizar unos alicates para sujetar bien las partes. Aplicar el soldador a las partes a soldar, de forma que se calienten ambas partes. Tener en cuenta que los alicates o pinzas absorben parte del calor del soldador.
Las piezas empiezan a calentarse hasta que alcanzan la temperatura del soldador. Si la punta está limpia, esto suele tardar menos de 3 segundos. Este tiempo dependerá de si se usan alicates y de la masa de las piezas a calentar. Foto: © Alan Winstanley 1997
Sin quitar el soldador, aplicar el estaño (unos pocos milímetros) a la zona de la soldadura, evitando tocar directamente la punta. Cuando la zona a soldar es grande, se puede mover el punto de aplicación del estaño por la zona para ayudar a distribuirlo.
Aquí a la derecha vemos un soldador de tipo lápiz sin punta. En lugar de la punta se le coloca el accesorio que se ve debajo y ya tenemos un desoldador, que suele recibir el nombre de desoldador de pera. Como se puede observar, el accesorio tiene una punta, un depósito donde se almacena el estaño absorbido, una espiga para adaptarlo al soldador y una pera de goma que sirve para hacer el vacío que absorberá el estaño.
Aquí vemos en detalle la punta y el depósito del accesorio para desoldar. Ésta se calienta de la misma manera que la punta normal.
El modo de proceder es el siguiente:
l Presionar la pera con el dedo. l Acercar la punta hasta la zona de donde se quiera quitar el estaño. l Si la punta está limpia, el estaño de la zona se derretirá en unos pocos segundos. En ese momento, soltar la pera para que el vacío producido absorba el estaño hacia el depósito. l Presionar la pera un par de veces apuntando hacia un papel o el soporte para vaciar el depósito. Tener precaución, ya que el estaño sale a 300ºC.
Estos cuatro pasos se pueden repetir si fuera necesario.
El desoldador de vacío o chupón
Ahora vamos a describir el otro tipo de soldador, el denominado chupón.
Este desoldador de vacío es una bomba de succión que consta de un cilindro que tiene en su interior un émbolo accionado por un muelle.
Tiene una punta de plástico, que soporta perfectamente las temperaturas utilizadas. El cuerpo principal ( depósito ) suele ser de aluminio.
Para manejarlo debemos cargarlo venciendo la fuerza del muelle y en el momento deseado pulsaremos el botón que libera el muelle y se produce el vacío en la punta.
Nos servirá para absorber estaño, que estaremos fundiendo simultáneamente con la punta del soldador. El modo de proceder es el siguiente:
Cargar el desoldador. Para ello presionaremos el pulsador de carga , venciendo la fuerza del muelle.
Aplicar la punta del soldador a la zona de donde se quiera quitar el estaño. Si la punta del soldador está limpia, el estaño se derretirá en unos pocos segundos. Asegurarse de que el desoldador está listo. Foto: © Alan Winstanley 1997
En ese momento, sin retirar el soldador, acercar la punta del chupón a la zona y pulsar el botón de accionamiento. Se disparará el émbolo interno produciendo un gran vacío en la punta y absorbiendo el estaño hacia el depósito. Foto: © Alan Winstanley 1997
aquéllas cuyas características son las más adecuadas a las necesidades del aficionado electrónico.
Los Alicates
Los alicates para usos electrónicos los elegiremos de tal forma que nos sean lo más útiles posible.
Alicates de punta redonda están particularmente adaptados para doblar extremos de hilos de conexión. Alicates de puntas planas (de superficie interna grabada o lisa). Alicates de puntas finas , curvadas.
Finalmente, las llamadas pinzas de muelle, del todo similares a las que usan los coleccionistas de sellos, son muy útiles para sostener los extremos de los hilos de conexión en la posición adecuada durante la soldadura con estaño.
Aquí vemos tres tipos de alicates de los más corrientes para el trabajo del electrónico. El de puntas redondas es particularmente útil para hacer anillas en los extremos de los hilos de conexión, el de puntas curvas sirve para alcanzar lugares de difícil acceso y el de corte sirve para cortar conductores.
Las Pinzas
Éstas son las típicas "pinzas de muelle", muy útiles para la realización de conexiones y para la colocación de pequeños componentes. Las hay que tiene las puntas recubiertas con una capa de plástico o goma, o incluso
que están hechas íntegramente con plástico. En nuestro caso nos interesan las más simples, que son metálicas y sin recubrimiento en las puntas.
Las Tijeras
Las tijeras corrientes también tienen una notable utilidad: en electrónica se emplea un tipo bastante robusto y corto, tal como se ve aquí a la izquierda, las tijeras de electricista. Una muesca adecuada también las hace útiles para cortar hilos delgados. Sirven para pelar los conductores aislados cuando no se dispone de un utensilio más adecuado. La muesca de corte se observa mejor aquí:
1.7 - Unos ejercicios para practicar...
Llegó el momento de ponerse manos a la obra. Como ya hemos dicho, practicando es como se aprende, así que vamos a hacer unos ejercicios muy sencillos de soldadura, que ayudarán a usar correcamente las herramientas.
Necesitamos estos elementos:
l Soldador. l Estaño. l Hilo de cobre desnudo de 1.5 mm. de diámetro (un par de metros). l Alicates de puntas redondas. l Alicates de corte. l Alicates de puntas planas.
triángulo) será un trozo de hilo corto y habrá que sujetarlo bien cuando haya que soldar.
El proceso de soldadura se hará según se ha explicado. Hay que tener en cuenta que al sodar hilos de cobre del grosor que estamos utilizando pueden ser necesarios unos tiempos mayores de aplicación del soldador hasta que las piezas se calientan. Asímismo hará falta más tiempo para que el estaño se distribuya por toda la zona de soldadura.
Las soldaduras se harán en los puntos que se indica en azul en el dibujo de arriba y tienen que quedar de la forma mostrada para que estén bien hechas y tengan una buena resistencia mecánica. El orden de operación aconsejable es 2-3-5-4- 1-6. Habrá que prestar un cuidado especial a la 4 (detalle en violeta), que es especialmente difícil (hay que unir 5 hilos sin que se muevan y el estaño debe formar una sola gota que cubra los 5).
Se suele decir que una forma de enseñar cómo se hace algo es enseñar cómo no debe hacerse , así que vamos a ver ahora una serie de soldaduras que están mal hechas. Aparentemente podrían parecer correctas, pero hay detalles que se deberían mejorar. Algunas de estas soldaduras tendrían una resistencia mecánica mala y se romperían al primer tirón. En el dibujo de aquí al lado vemos una serie de chapuzas que no se deben hacer. La verdad es que nos hemos divertido bastante creando este dibujo. Las "soldaduras", si es que se las puede llamar así, están numeradas para poder referirnos mejor a ellas:
- Ésta realmente no hace ningún efecto. El estaño está en los dos lados pero no hace la unión. Esto se corrige aplicando el soldador en el punto intermedio, aportando más estaño si es necesario y esperando a que se unan las dos gotas formando una sola.
- La parte superior está bien, pero el hilo que viene desde abajo no está sujeto. Se corrige igual que la anterior.
- La unión está bien hecha desde el punto de vista mecánico aunque el fallo salta a la vista: tiene demasiado estaño. Las soldaduras no deben adoptar forma de bola, como ésta. Para corregirlo, deberemos eliminar gran parte del estaño utilizando
el desoldador y luego repetir la soldadura, esta vez sin que quede tan grande.
- Ésta está un poco escasa. El cátodo está bien unido al tramo 4- 6 , pero el vértice del triángulo está tocando el punto 4 , no soldado a dicho punto. Se corrige aplicando de nuevo el soldador, aportando estaño por las zonas que no lo tienen y esperando a que se forme una gota única antes de retirar el soldador.
- Aquí lo que pasa es que falta cubrir con el estaño los 4 conductores que llegan al punto 5. Actualmente la soldadura está bien por la parte derecha del punto 5, pero la parte izquierda está un poco escasa. Se corrige igual que el caso 4.
- Curiosa forma de cerrar la anilla. Debe quedar como el punto 6 del dibujo de más arriba.
El resto de los ejercicios se hacen de la misma manera. El del transistor tiene cierta dificultad en los puntos 3, 4, 5 y 8. El del MOSFET es en cierto modo el más sencillo y no presenta excesiva dificultad.
Ejercicios resueltos
Ahora veremos el aspecto final de los ejercicios, una vez hechas las soldaduras. Aquí también se ve por dónde hay que doblar y cortar el hilo de cobre.
Diodo de unión. Orden recomendado de soldadura: 2-3-5-4-1-6 Transistor NPN. Orden recomendado de soldadura: 2-3-6-8- 4-5-1-7-
MOSFET de acumulación. Orden recomendado de soldadura: 2-3-6-5-1- 4-
