“AÑO DE LA DIVERSIFICACIÓN PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACIÓN”
SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL TRABAJO DE INNOVACIÓN Y/O MEJORA EN EL PROCESO DE PRODUCCIÓN O SERVICIO EN LA EMPRESA DISEÑO DE UNA PUNTA LÓGICA AUTOMOTRÍZ EMPRESA
: MECANICA CARRANZA
INTEGRANTE
: MEZA VALENCIA, ALEXANDER
ESPECIALIDAD
: MECÁNICA AUTOMOTRÍZ
INSTRUCTOR
: MORON CABRERA, WILLIAM
MONITOR
: RAMOS REJAS, CESAR EDMUNDO
CFP
: SENATI – ICA
ICA
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DEDICATORIA
En primer lugar le doy las gracias a Dios por su bendición y por su protección que me ha brindado y me apoyado.
A mis padres por su apoyo incondicional que me ha brindado a lo largo de mi preparación profesional.
A los Instructores por
los valiosos conocimientos profesionales,
capacidad, experiencia y estilos de enseñanzas compartidos en mi formación profesional.
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INDICE
DEDICATORIA ................................................................................................................................. 2 INDICE ............................................................................................................................................... 3 PRESENTACIÓN DEL APRENDÍZ .............................................................................................. 5 PRESENTACIÓN DEL PROYECTO DE INNOVACIÓN Y/O MEJORA DEL MÉTODO ..... 6 1.
ANTECEDENTES .................................................................................................................... 7
2.
OBJETIVOS .............................................................................................................................. 9 2.1.
OBJETIVO GENERAL: .................................................................................................... 9
2.2.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS: ......................................................................................... 9
3.
ESTUDIOS PREVIOS............................................................................................................ 10
4.
PUNTA LOGICA .................................................................................................................... 13
5.
6.
4.1.
FUNCIONAMIENTO DE LA PUNTA LOGICA ........................................................... 15
4.2.
USO DE LA PUNTA LOGICA ....................................................................................... 16
4.3.
LISTA DE COMPONENTES ......................................................................................... 17
CONCEPTOS DE COMPONENTES: ................................................................................. 18 5.1.
RESISTENCIAS.............................................................................................................. 18
5.2.
CONDENSADORES ...................................................................................................... 20
5.3.
DIODOS ........................................................................................................................... 21
5.4.
TRANSISTORES ............................................................................................................ 23
5.5.
CIRCUITO INTEGRADO ............................................................................................... 24
OPERACIÓN........................................................................................................................... 25 6.1.
7.
PASOS PARA LAELABORACION DE LA PUNTA LOGICA .............................. 27
CIRCUITOS IMPRESOS ....................................................................................................... 28 7.1.
DESCRIPCION DEL CIRCUITO .................................................................................. 29
7.2.
CONSTITUCION DE CIRCUITOS IMPRESOS ......................................................... 29
7.3.
COMO HACER UNA PLACA DE CIRCUITO IMPRESO ......................................... 30
8. EL METODO DE TRANFERENCIA DE TONNER (METODO DE LA PLANCHA) PARA HACER UNA PLACA DE CIRCUITO IMPRESO ......................................................... 33 8.1.
INTRODUCCIÓN: .......................................................................................................... 33
3
8.2.
MATERIALES ................................................................................................................. 35
8.3.
PREPARACION DE LA PLACA ................................................................................. 35
8.4.
GRABADO DE PLACA ................................................................................................. 38
8.5.
RETOCANDO EL GRABADO ..................................................................................... 41
8.6.
LAVADO DE PLACA .................................................................................................... 42
8.7.
PERFORADO DE LA PLACA ..................................................................................... 44
8.8.
ESTAÑADO DE LA PLACA ........................................................................................ 44
8.9.
MONTAJE DE COMPONENTES ................................................................................ 45
COMO SOLDAR CON ESTAÑO ......................................................................................... 46
9.
9.1.
SEGURIDAD AL SOLDAR CON EL ESTAÑO ......................................................... 47
9.2.
SOLDADURA Y SUS PROPIEDADES ...................................................................... 48
9.3.
PREPARACIÓN PARA SOLDAR ............................................................................... 48
9.4.
PLACA DE DOBLE CARA ........................................................................................... 48
10.
NORMA TECNICA PERUANA ........................................................................................ 50
11.
PRECAUCION EN EL AREA DE TRABAJO ................................................................ 52
12.
DIAGRAMAS ...................................................................................................................... 54
12.1. DISTRIBUCION DE COMPONENTES EN LA TARJETA DE CIRCUITO IMPRESO .................................................................................................................................... 55 12.2.
PROBADOR LOGICO ............................................................................................... 55
12.3.
PASOS PARA SOLDAR ......................................................................................... 56
13.
COSTOS DE LOS COMPONENTES .............................................................................. 56
13.1. 14.
MATERIALES UTILIZADOS .................................................................................... 57
TIEMPO EMPLEADO ........................................................................................................ 57
CONCLUSIONES........................................................................................................................... 58 BIBLIOGRAFIA .............................................................................................................................. 59
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PRESENTACIÓN DEL APRENDÍZ
APRENDÍZ
:
MEZA VALENCIA, ALEXANDER
DIRECCIÓN ZONAL
:
ICA – AYACUCHO
UFP / CFP
:
ICA
ESPECIALIDAD
:
MECÁNICA AUTOMOTRÍZ
CÓDIGO DE MATRÍCULA
:
701836
SEMESTRE
:
VI
INGRESO
:
2013 - I
INSTRUCTOR
:
MORON CABRERA WILLIAM
Cumpliendo con la disposición de las directivas establecidas por el Servicio Nacional de Adiestramiento en Trabajo Industrial “SENATI” desarrollamos lo siguiente: El presente trabajo de innovación denominado DISEÑO DE UNA PUNTA LOGICA AUTOMOTRIZ, elaborado por el aprendiz de la especialidad de Mecánica Automotriz del ingreso 2013 – I con el propósito de plasmar los conocimientos sobre dicho tema que será útil para nuestra vida estudiantil.
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PRESENTACIÓN DEL PROYECTO DE INNOVACIÓN Y/O MEJORA DEL MÉTODO
DENOMINACIÓN :
DISEÑO DE UNA PUNTA LOGICA AUTOMOTRIZ
EMPRESA
MECANICA CARRANZA
:
ÁREA O SECCIÓN :
MANTENIMIENTO Y REPARACIÓN DE VEHICULOS
DIRECCIÓN
:
AV. 7 PASAJE EL ROSEDAL C-1
MONITOR
:
RAMOS REJAS, CESAR EDMUNDO
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1. ANTECEDENTES Actualmente el taller Mecánica Carranza está ubicado en Av.7 pasaje el Rosedal C-1 al frente del grifo PECSA (pani); en el taller el encargado y gerente es el señor Cesar Edmundo Ramos Rejas. Actualmente el taller cuenta con 1maestro mecánico y 2 practicantes del SENATI. El taller se dedica a brindar servicio de reparación de motores diésel y gasolineras, y mantenimiento preventivo y correctivo en vehículos livianos de las marcas NISSAN, TOYOTA, JEEP, KIA, HIUNDAY, MITSUBISHI,
SUBARU, PEUGEOT,
MAZDA, SUZUKI, DAEWOO, FORD Y otros. Actualmente los vehículos han evolucionado tanto que todo es electrónico, pero no por eso va a presentar fallas en el sistema electrónico, este instrumento como es la punta lógica nos va a ayudar a diagnosticar fallas en el sistema electrónico con mucha facilidad y podremos solucionar los problemas que se presenten en el vehículo. Este instrumento de la punta está hecho para medir o verificar los estado altos y bajos así como los trenes del pulso tal y como la definición es relativamente ancha y podría incluir muchas ciencias como la ética practico, políticas, gestión comercial, etc., en conjunto con un inyector de señales y un detector de corriente, la punta lógica integrada el equipo de medición básico para los circuitos digitales. En el ámbito de circuitos digitales, como en el de analógicos, es necesario contar con un dispositiv0 que permita la visualización de su comportamiento concreto. Mientras que en los circuitos de carácter analógico, el dispositivo adecuado es por lo común un multímetro, en cualquiera de sus versiones, en los circuitos digitales, ya que solo se tienen dos niveles de potencial de corriente continua designado cero lógico (aproximadamente cero voltios) y uno lógico (con un valor de tensión de 5 o más voltios).
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En general, solo es necesario disponer de un dispositivo que permita detectar y presentar en forma adecuada la presencia de estos dos niveles de energía. La electrónica digital ha revolucionado la tecnología moderna, gracias a ellas se ha logrado aparatos tan novedosos como las calculadoras de bolsillo, las computadoras, los videos juegos, y en general, unos sinnúmeros de aplicaciones que hacen más cómoda la vida del hombre y le permite interactuar con su medio.
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2. OBJETIVOS 2.1. OBJETIVO GENERAL: Diseñar un microprocesador mínimo manejara señales de entradas, tanto analógicas como digitales, y de salida, tanto para accionar mecanismos como para mostrar resultados.
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Diagnóstico más eficiente y soluciones más rápidas. Ahorro de tiempo al utilizar este instrumento, y así podremos mejorar nuestro trabajo en el taller. Mejorar nuestra economía y reducir el tiempo de trabajo. Iniciar al estudiante en el uso de circuitos integrados de las familias lógicas de circuitos integrados TTL y CMOS. Distinguir los niveles lógicos permitidos para las entradas y salidas de circuitos digitales de ambas familias. Conocer los parámetros de funcionamiento de circuitos digitales de distintas tecnologías. Construir una punta de prueba para circuitos fabricados con tecnologías TTL y CMOS. Detectar estados lógicos en los circuitos digitales.
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3. ESTUDIOS PREVIOS La punta lógica es un instrumento extremadamente útil en cualquier laboratorio de electrónica ya sea profesional o aficionado en el proceso de construcción, prueba, reparación, mantenimiento o instalación de cualquier sistema que incluya tecnología digital. Utilizando este instrumento se puede determinar el estado lógico de una salida o entrada digital, sea un nivel alto, bajo o un tren de pulso o un estado de alta impedancia además de otras interesantes condiciones de funcionamiento de determinado circuito. Desafortunadamente, las puntas lógicas para uso profesional son instrumentos relativamente costosos y por esta razón no siempre están accesibles a todos los presupuestos. La punta lógica descrita en este artículo es un instrumento con calidad profesional con la cual se pueden determinar los niveles lógicos alto, bajo y trenes de pulsos para todas las tecnologías digitales existentes en el mercado (TTL, CMOS, MICROPROCESADORES, OTRAS). Hoy el dómelo de conocimiento, en la investigación de la punta lógica, es el modelo de conocimiento de investigación y desarrollo. Hoy definimos que vale la pena el conocimiento como actividad humana porque es un área que a través de poder explicar la realidad, conocerla y encontrar sus leyes, encuentra soluciones para los problemas de la humanidad. Por ello se explica la definición de este problema la punta lógica se crea para ser utilizada en un campo muy moderno como la electrónica que hoy en día es un campo que está modernizando a todo el mundo y no es muy útil este instrumento, ya que sirve para verificar las tensiones de un instrumento de trabajo de un equipo ya elaborado o artefactos, o que se disparen una serie de investigaciones a partir de la necesidad de encontrar soluciones. En todos los sistemas basados en circuitos digitales los estados lógicos alto y bajo están asociados a rangos de voltaje bien definidos separados por una zona de valores inválidos o no determinados.
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Cada familia de circuitos integrados (TTL, CMOS, OTROS) interpreta de forma diferente un nivel alto o bajo de voltaje. Para TTL, el estado bajo corresponde a voltajes entre 0V y 16% del voltaje de alimentación (VCC) y el estado alto a voltajes entre el 40% de VCC y VCC. Ya que la tecnología TTL debe ser alimentada con un voltaje nominal de 5V lo anteriormente descrito significa que un nivel bajo está representado por los voltajes entre 0V y 0.8V, y el nivel alto por los voltajes entre 2V y 5V. Los voltajes inferiores a 0V, superiores a 5V o entre 0.8V y 2V se consideran inválidos o indeterminados. Para CMOS el estado bajo corresponde a voltajes entre 0V y 30% del voltaje de alimentación (VDD) y el estado alto a voltajes entre el 70% de VDD y VDD. Los voltajes inferiores a 0V, superiores a VDD o entre 0.3 VDD y 0.7 VDD son inválidos. Por ejemplo si se utiliza una tensión de alimentación VDD de +12V, los voltajes entre 0V y 3.6V serán interpretados como un nivel bajo, los valores entre 8.4V y 12V como un nivel alto y los voltajes entre 3.6V y 8.4V como inválidos. Entre las principales características de la punta lógica descrita se pueden citar: Impedancia de entrada muy alta con el fin de eliminar cualquier efecto de carga sobre el punto de prueba y garantizar una alta confiabilidad de la lectura. Señalización visual de los estados lógicos y pulsos en tres leds independientes: VERDE para el nivel ALTO, ROJO para el estado BAJO y AMARILLO para los PULSOS. El sistema puede detectar niveles lógicos TTL y CMOS dentro de los rangos de voltaje especificados y trenes de pulso con frecuencias superiores a los 5 MHZ. Se alimenta directamente del circuito bajo prueba, no necesitando fuentes adicionales de alimentación para su funcionamiento. Posee un diodo para protección contra inversión de polaridad. Una vez conectado al circuito bajo prueba y especificada la tecnología sobre a cual se realizará la medición, el sistema establece automáticamente los valores de voltaje señalados anteriormente.
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En sistema digital, el multímetro y el osciloscopio sirven como ayuda pero tienen capacidad limitada para detectar magnitudes digitales y su decodificación. Para analizar los estados lógicos de los circuitos digitales trabajando a alta velocidad, se requieren de instrumentos especiales como son las Puntas Lógicas, los Analizadores Lógicos y los Analizadores de Firma.
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4. PUNTA LOGICA Son instrumentos portátiles de alta precisión y calidad usados para Mantenimiento y Detección de fallas en sistemas digitales. Ellos detectan y muestran niveles lógicos, pulsos, trenes de onda y transitorios de tensión en un punto o nodo del circuito digital. También detectan señales lógicas fuera de tolerancia, nodos de circuito abierto y eventos transitorios de hasta 300 nanosegundos mediante el parpadeo de Leds de alta intensidad. Internamente son comparadores de ventana de doble umbral (threshold) y un detector de flanco bipolar. La polarización de la ventana de comparación fija los umbrales altos "1" y bajo "0" lógicos. Normalmente los umbrales son fijados al 70 % de la tensión de alimentación para el nivel lógico "1" y del 30% de la tensión de alimentación para el nivel lógico "0". El detector de flanco bipolar responde tanto a las transiciones positivas como negativas y genera un pulso delgado de referencia. O sea, se convierten los niveles de transición en pulsos angostos de 1/10 de segundo que controlan los diodos Leds. Las Puntas lógicas tienen normalmente una impedancia de entrada mayor a 300 K ohm permitiendo se usadas sin peligro de cargar al sistema lógico bajo prueba (UUT- Unit under test). La alimentación de las mismas es tomada por dos clips-cocodrilos del sistema bajo prueba, de modo de compatibilizar su alimentación con la del circuito bajo prueba. Las Puntas Lógicas tienen un cable de alimentación con dos cocodrilos para tomar la alimentación del circuito bajo prueba, y una punta al extremo de la caja para sensar la señal en estudio. Tres Leds indican las condiciones de alto, bajo o tren de pulsos (transición). Las Puntas Lógicas normalmente están protegidas para cubrir un amplio rango de voltajes y para resistir sobre voltajes o voltajes inversos.
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Es necesario verificar las especificaciones de las mismas antes de conectarlas a los circuitos de prueba. Para alimentarla, conecte el cocodrilo negro al común (-) del circuito bajo estudio y el cocodrilo rojo (+) a un terminal de Alimentación Vcc de dicho circuito. Además, para minimizar la posibilidad de espurios o ruidos de la fuente de alimentación, que pueden afectar la lectura de los estados lógicos, conecte los terminales de alimentación de la Punta Lógica, lo más cerca posible del circuito a medir. Cada vez que la señal de entrada (en estudio) cambia de estado, por ejemplo de un 1 a un 0, el Leds de pulso (flanco) se activará por un corto tiempo (aprox. 0,1 segundos). Cuando se observa una señal de baja frecuencia, o bajo ciclo de trabajo, el Leds de pulso (flanco) indicará actividad de transición del punto en estudio.
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4.1. FUNCIONAMIENTO DE LA PUNTA LOGICA La punta lógica se alimenta de la misma fuente de tensión del circuito bajo examen, conectándose el terminal cocodrilo (-) a la masa y el terminal cocodrilo (+) al positivo de 5 voltios. El funcionamiento es muy rudimentario y gira entorno a un transistor NPN que actúa como conmutador y tres compuertas inversoras. Hay solo tres posibles estados que puedan hacerse presentes en la punta (marcada como Pta.).
a) Estado Bajo: En ese caso sobre la base del transistor no habrá tensión por lo que no conducirá y hará que en la entrada de la compuerta inferior (terminal 5) haya un estado lógico bajo, presentando esta compuerta el valor opuesto en su salida (estado alto). Esto impedirá que el LED brille de color rojo. Volviendo a la punta (cuyo estado estaba en bajo), la entrada de la compuerta superior izquierda (terminal 1) presentara también un estado lógico bajo, haciendo presente en su salida (terminal 2) un estado alto. Este estado hace que, a la salida de la segunda compuerta superior (terminal 4) haya un estado bajo, lo cual provocará que el LED bicolor brille de color verde, indicando un estado BAJO.
b) Estado Alto: Si en la punta se presenta un estado TTL alto la base del transistor se polarizará y este componente entrará en conducción por lo que en la entrada de la compuerta inferior habrá un estado lógico alto, lo que provocará un estado bajo a su salida y hará que el LED ahora brille de Colorado.
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Como en la punta hay un estado alto, a la salida de la primera compuerta superior habrá un estado bajo, haciendo que la salida de la segunda compuerta sea alta. Esto impedirá que el LED verde ilumine.
c) Estado de alta impedancia (sin conexión): Si, en cambio, dejamos la punta sin conectar a ningún lado la base del transistor no se polarizará, por lo que (siguiendo el caso de estado bajo) el LED rojo no brillará. Pero, como para las compuertas de lógica TTL un estado de alta impedancia o desconexión es visto como un estado ALTO, la salida de la compuerta superior izquierda será BAJA, por lo que la salida de la segunda compuerta será alta y tampoco brillará el LED verde. Esto hace que, cuando la punta esta sin conexión el LED no brille de ningún color. Dada la sencillez del circuito se lo puede montar al aire, dentro de un tubo plástico pequeño y luego se lo puede rellenar con plástico fundido. También se lo puede armar sobre un circuito impreso universal. Para los bornes positivo y negativo es recomendable utilizar pinzas de cocodrilo y, para la entrada de señal una punta de tester o similar.
4.2. USO DE LA PUNTA LOGICA Una vez ensamblada la punta lógica no requiere de ninguna calibración ni ajuste. Para su uso se debe proceder de la siguiente manera: Coloque el caimán del cable rojo (+) al terminal positivo de la fuente de alimentación y el caimán negro a tierra del circuito. Si el voltaje de operación es superior a los 5 voltios el selector debe estar colocado en la posición correspondiente a CMOS, por el contrario si el voltaje de alimentación es de 5 voltios el interruptor S1 debe estar en TTL.
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A continuación se muestra una tabla representativa del funcionamiento de los led de la punta lógica en función de las características de las señales de entrada. Con el terminal de prueba (punta) toque el terminal de alimentación (+V) y debe encender el led verde, al tocar el terminal correspondiente a la tierra del circuito encenderá el led rojo.
4.3. LISTA DE COMPONENTES 6 Resistencia de 330 Kí R1,2,4,5,7,23 1 Resistencia de 10 K R3 4 Resistencia de 220. R6,R8,R14,R25 4 Resistencia de 3.3 K2. R9,11,12,17 1 Resistencia de 820. RiO 1 Resistencia de 2.7 K.). R13 1 Resistencia de 5.6 KÇ R15 1 Resistencia de 3.9 K R16 2 Resistencia de 270 K.Q. R18, R20 1 Resistencia de 390 K R19 1 Resistencia de 6.8 KÇ R21 1 Resistencia de 390 2. R22 1 Resistencia de 200 K R24 2 Cond. de 330 pF. Ci, C2 1 Cond. de 0.05 jiF. C3 1 Cond. electr. de 4.7 js.F/16V. C4 1 Diodo LED rojo miniatura. Dl 1 Diodo LED verde miniatura. D2 1 Diodo LED amarillo miniatura. D8 4 Diodo 1N4148. D3,D5,D6,D7 1 Diodo zener de 18 VoltIos. D4
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1 Transistor PNP 2N3906. Ql 1 Transistor NPN 2N3904. Q2 1 Circuito. integrado LM3900. IC 1 1 Circuito. integrado CD4007. 1C2 2 Bases para CI de 14 pines 2 Interruptores miniatura 1PDT.S l-S2 2 Conectores tipo caimán 1 Circuito impreso CEKIT PL 2Caja de plástico, cables. 2 tornillos, etc.
5. CONCEPTOS DE COMPONENTES: 5.1. RESISTENCIAS La resistencia eléctrica de un objeto es una medida de su oposición al paso de corriente. Descubierta por Georg Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un parecido conceptual a la fricción en la física mecánica. La unidad de la resistencia en el Sistema Internacional de Unidades es el ohmio (Ω). Para su medición en la práctica existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un ohmímetro. Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida en Siemens. La resistencia de cualquier objeto depende únicamente de su geometría y de su resistividad, por geometría se entiende a la longitud y el área del objeto mientras que la resistividad es un parámetro que depende del material del objeto y de la temperatura a la cual se encuentra sometido. Esto significa que, dada una temperatura y un material, la resistencia es un valor que se mantendrá constante. Además, de acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de un material puede definirse como la razón entre la caída de tensión y la corriente en dicha resistencia, así:
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Donde R es la resistencia en ohmios, V es la diferencia de potencial en voltios e I es la intensidad de corriente en amperios. Según sea la magnitud de esta medida, los materiales se pueden clasificar en conductores, aislantes y semiconductor. Existen además ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo.
5.1.1. TIPOS DE RESISTENCIA
Resistencias de carbón prensado.- Estas fueron también de las primeras en fabricarse en los albores de la electrónica. Están constituidas en su mayor parte por grafito en polvo.
Resistencias de película de carbón.- Este tipo es muy habitual hoy día, y es utilizado para valores de hasta 2 vatios. Se utiliza un tubo cerámico como sustrato sobre el que se deposita una película de carbón.
Resistencias de película metálica.- Este tipo de resistencia es el que mayoritariamente se fabrica hoy día, con unas características de ruido y estabilidad mejoradas con respecto a todas las anteriores. 19
Tienen un coeficiente de temperatura muy pequeño, del orden de 50 ppm/°C (partes por millón y grado Centígrado).
Resistencias de metal vidriado.- Son similares a las de película metálica, pero sustituyendo la película metálica por otra compuesta por vidrio con polvo metálico.
Resistencias dependientes de la temperatura.- Aunque todas las resistencias, en mayor o menor grado, dependen de la temperatura, existen unos dispositivos específicos que se fabrican expresamente para ello, de modo que su valor en ohmios dependa "fuertemente" de la temperatura.
5.2. CONDENSADORES Un condensador (en inglés, capacitor, nombre por el cual se le conoce frecuentemente en el ámbito de la electrónica y otras ramas de la física aplicada), es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por el vacío. Las placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de carga total. Aunque desde el punto de vista
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físico un condensador no almacena carga ni corriente eléctrica, sino simplemente energía mecánica latente; al ser introducido en un circuito se comporta en la práctica como un elemento "capaz" de almacenar la energía eléctrica que recibe durante el periodo de carga, la misma energía que cede después durante el periodo de descarga.
5.3. DIODOS Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido. Este término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más común en la actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductor conectada a dos terminales eléctricos. El diodo de vacío (que actualmente ya no se usa, excepto para tecnologías de alta potencia) es un tubo de vacío con dos electrodos: una lámina como ánodo, y un cátodo.
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De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones: por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con una resistencia eléctrica muy pequeña. Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de cualquier señal, como paso inicial para convertir una corriente alterna en corriente continua. Su principio de funcionamiento está basado en los experimentos de Lee De Forest.
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5.4. TRANSISTORES Los transistores son unos elementos que han facilitado, en gran medida, el diseño de circuitos electrónicos de reducido tamaño, gran versatilidad y facilidad de control. Tienen a sustituir a las antiguas válvulas termoiónicas de hace unas décadas. Gracias a ellos fue posible la construcción de receptores de radio portátiles
llamados
comúnmente
"transistores",
televisores
que
se
encendían en un par de segundos, televisores en color.
Antes de aparecer los transistores, los aparatos a válvulas tenían que trabajar con tensiones bastante altas, tardaban más de 30 segundos en empezar a funcionar, y en ningún caso podían funcionar a pilas, debido al gran consumo que tenían. Los transistores tienen multitud de aplicaciones, entre las que se encuentran: Amplificación de todo tipo (radio, televisión, instrumentación) Generación de señal (osciladores, generadores de ondas, emisión de radiofrecuencia) Conmutación, actuando de interruptores (control de relés, fuentes de alimentación conmutadas, control de lámparas, modulación por anchura de impulsos PWM) Detección de radiación luminosa (fototransistores)
Los transistores de unión (uno de los tipos más básicos) tienen 3 terminales llamados Base, Colector y Emisor, que dependiendo del encapsulado que tenga el transistor pueden estar distribuidos de varias formas.
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5.5. CIRCUITO INTEGRADO Un circuito integrado (CI), también conocido como chip o microchip, es una pastilla pequeña de material semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre la que se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía y que está protegida dentro de un encapsulado de plástico o cerámica. El encapsulado posee conductores metálicos apropiados para hacer conexión entre la pastilla y un circuito impreso. La característica más notable de un Circuito Integrado es su tamaño; ya que puede contener 275, 000 transistores, además de una multitud de otros componentes como son transistores, diodos, resistencias, condensadores y alambres de conexión, y medir desde menos de un centímetro a poco más de tres centímetros. Otra de las características de los circuitos integrados es que rara vez se pueden reparar; es decir si un solo componente de un circuito integrado llegara a fallar, se tendría que cambiar la estructura completa; esto se debe al tamaño diminuto y los miles de componentes que poseen.
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6. OPERACIÓN
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Como se puede observar en el diagrama de bloques de la figura 1, la punta lógica está formada por seis bloques así: un protector de voltaje alto o inverso, un comparador de ventana, un buffer, un de lector de pulsos, un estrechado de pulsos y un circuito de memoria. El voltaje de alimentación llega a través del diodo D3 que actúa como un protector de polaridad inversa en el caso de que se conecte mal la punta lógica al circuito de prueba. La resistencia R14 y el diodo zénér D4 forman un circuito de protección en caso de que el voltaje de alimentación sea más alto del que puede soportar la punta lógica. La señal del punto de prueba pasa a través de R3 y Ci a dos circuitos: por un lado al comparador de ventana que determina si58el nivel es alto o bajo y al mismo tiempo pasa al circuito detector de pulsos. El comparador de ventana está formado por los amplificadores operacionales IC1A e IC1B.Este circuito activa el LED Dl si él nivel de entrada es alto o el LED D2 si el nivel es bajo. Los niveles de comparación se obtienen a partir de un divisor de voltaje formado por las resistencias RiO, Rl 1, R12, Ri3 y el interruptor Sí que selecciona si se va a trabajar en familia Tilo CMOS. Una tercera parte del circuito 1C2 se utiliza como buffer para acoplar la señal de entrada al circuito detector de pulsos. Esto garantiza que la impedancia de entra da de la punta lógica sea muy alta y no afecte el funcionamiento del circuito bajo prueba. El condensador C2 y los transistores Ql y Q2 con sus componentes asociados, D5, D6, Ri5 y R16, forman el circuito detector de pulsos. Su señal se lleva al circuito formado por el amplificador operacional IC1- C y sus componentes. Este Circuito es un oscilador que nos muestra en el LED amarillo destellos lentos aunque los pulsos de entrada sean de alta frecuencia. Ensamble y montaje final Para darle a este proyecto la forma de una verdadera punta lógica, sugerimos montar el circuito dentro de una caja de plástico de forma rectangular. 26
Una buena opción es el de plástico de un ce pillo de dientes, que como puede verse en la foto del proyecto, fue utilizada en la Construcción de nuestro prototipo. Para facilitar su trabajo, en un meraremos a continuación los pasos que se deben segur, desde el ensamble de los componentes en el circuito impreso, hasta el montaje final de la punta lógica.
6.1. PASOS PARA LAELABORACION DE LA PUNTA LOGICA a) Cortar un pedazo de material fenólico de las dimensiones deseadas (2.5 x 8 cm) b) Con la lija para madera quitar las asperezas del contorno del material ocasionadas por el corte. c) Con la broca realizar las perforaciones requeridas para montar los componentes de acuerdo al diseño de las pistas. d) Con la lija de agua fina, pulir la superficie del lado de cobre de la placa. e) Limpie con un poco de estopa o un trozo de servilleta. la superficie de cobre pulida, a fin de eliminar las partículas de cobre resultantes. f) De aquí en adelante no debe tocarse el material fenólico del lado del cobre. g) Transferir el diagrama eléctrico al material fenólico utilizando un marcador de tinta indeleble para dibujar las pistas h) Revisar perfectamente el circuito eléctrico impreso en el material fenólico, si está correcto, colocarlo en el recipiente para procesarlo. Si se encuentra algún error en el dibujo corregirlo cuidadosamente con el filo de la navaja. i) Vaciar en el recipiente de plástico una cantidad d percloruro férrico. Suficiente para cubrir totalmente la placa a procesar. j) Agitar periódicamente el recipiente con movimientos delicados, a fin de acelerar el proceso (1 hora). k) Cuando el proceso haya terminado observe que las pistas quedan libres entre sí.
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l) Con precaución y utilizando los guantes sacar el circuito del recipiente y lavarlo con agua para eliminar la sustancia química empleada. m) Una vez seca la placa, introducir la mitad de ella a uno de los recipientes con thinner, sosteniéndola por el extremo opuesto y agitando suavemente para remover la tinta. repetir el procedimiento para el otro extremo. n) Humedecer una bola pequeña de estopa o servilleta con thinner limpio del otro recipiente de solvente y limpiar los residuos de thinner entintado de la placa. o) Dejar secar la placa limpia al aire libre. p) Una vez que se verifica el buen estado del circuito impreso (material fenólico), se procede a localizar la posición de los elementos eléctricos, mediante el diagrama eléctrico y pictórico. q) Una vez localizada la posición de cada uno de los elementos, se montan en el circuito impreso fabricado. r) Usando soldadura eléctrica de estaño y cautín eléctrico (40 watts máx.), se soldán los componentes, verificando antes la polaridad de los diodos (led), la correcta polarización de transistor y el montaje de circuito integrado. s) Una vez realizado lo anterior, se procede a efectuar pruebas para verificar su buen funcionamiento. t) A continuación proceda a efectuar las mediciones de voltaje y componentes de la hoja de reporte.
7. CIRCUITOS IMPRESOS Desde hace bastante tiempo, la forma rápida y muy práctica de realizar las conexiones entre las diferentes componentes de un circuito eléctrico, es el circuito impreso. Esta construido a partir de una placa de material aislante de aproximadamente 1.6 milímetros de grosor que tiene depositado en uno de sus lados una fina capa de cobre. Este material recibe el nombre de fenólico.
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Las componentes se montan físicamente del lado aislante y se hacen pasar sus terminales a través de perforaciones que se realizan en la placa de material fenólico. La conexión eléctrica se lleva a cabo utilizando pistas conductoras del lado de cobre que se diseñan y procesan para tal fin utilizando diferentes métodos; dependiendo principalmente esto último de la cantidad y calidad deseada.
7.1. DESCRIPCION DEL CIRCUITO En los circuitos integrados analógicos y digitales es necesario disponer de un dispositivo que nos permitirá conocer su comportamiento interno. Para los circuitos analógicos el dispositivo adecuado es por lo general el multímetro. Para los circuitos digitales que solo tienen dos niveles de potencial de corriente y se designan como cero lógicos y uno lógicos, siendo el dispositivo que detecta estos dos niveles de energía llamada punta lógica. Solo funciona conectado al circuito que se va a verificar, ya que determina su polaridad. Si se conecta a una fuente de poder independiente no realizara lecturas.
7.2. CONSTITUCION DE CIRCUITOS IMPRESOS En general, para la elaboración de los circuitos impresos se emplean técnicas de serigrafía, fotográficas o de laboratorio, de acuerdo a las necesidades particulares del usuario. Sin embargo, el procedimiento en general es el mismo y consiste en proteger de laguna forma la superficie de las pistas conductoras ya diseñadas y someter dicha placa a una solución química que reacciona con el cobre que no está protegido y que al eliminarlo, forma las pistas deseadas del lado conductor.
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7.3. COMO HACER UNA PLACA DE CIRCUITO IMPRESO 7.3.1. Procedimiento a seguir para la Fabricación de un Circuito Impreso Para la construcción del circuito impreso hay que seguir unos sencillos pasos que si los realizamos correctamente nos garantiza un resultado satisfactorio.
a) Esquema del circuito electrónico Lo primero que se debe determinar es el esquema del circuito electrónico a montar lo más claro y amplio posible, a escala natural, para lo que interesa disponer de los componentes para conocer sus dimensiones y así poder realizar el dibujo a escala real de lo que será la futura placa de circuito impreso.
b) Dibujar las pistas de cobre Sobre el esquema a escala real realizado anteriormente se dibujan las pistas de cobre e islotes que servirán para soldar los terminales de los componentes y conectarlos entre sí. En esta fase hay que tener mucho cuidado de no unir dos pistas conductoras de cobre que nos puedan hacer un cortocircuito a la hora de realizar el montaje definitivo de la placa de circuito impreso y los componentes electrónicos.
c) Marcar las pistas en el cobre En el mercado existen unas placas para la realización de los circuitos impresos llamadas cobrisol, y lo primero que hay que hacer es cortar la superficie necesaria para la construcción de nuestro circuito electrónico.
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Este trabajo es muy sencillo ya que basta con rayar sucesivamente con una punta afilada, como la de un destornillador, el contorno de la misma y se coloca el papel de calco entre la zona de cobre y el plano que hemos realizado en el paso anterior con las pistas que deseamos hacer. Ha de tenerse en cuenta que no han de superponerse en el calco las pistas y puesto que los componentes, como pueden ser algunos tipos de semiconductores estarán situados en el montaje final en la otra cara, las pistas habrá que invertirlas simétricamente, pasando las que hay a la derecha a la izquierda, y viceversa. Se repasa con un lápiz las pistas dibujadas, al objeto de que queden marcadas por el papel de calco en el lado del cobre.
d) Cubrir las marcas de las pistas en el cobre Dibujadas en el cobre las pistas que han de perdurar, se trata de protegerlas para que en la fase posterior, en la que un ácido atacará y disolverá el cobre, permanezcan inalterables. Esta protección se puede conseguir repasando por dichas pistas con un rotulador especial dispuesto para este fin, o aplicando en ellas calcomanías con signos y trazos variados, o bien recubriéndolas con laca o con una tinta espesa, fabricada añadiendo gasolina a la materia negra que contienen las pilas viejas para protegerlas contra la humedad, llamada Chatterton.
e) Preparación del compuesto químico Se prepara un compuesto que ataque y disuelva las partes de cobre sin proteger. Para este fin se puede utilizar ácido nítrico a partes iguales con agua, o bien las mismas cantidades de cloruro férrico y agua. La reacción se acelera si se calientan un poco estas mezclas.
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Es muy importante no tocarlas con las manos sin protección, ya que existe peligro de sufrir graves quemaduras. La reacción ya preparada, y a poder ser templada, se deposita en un recipiente de plástico o loza en el que se sumerge la placa de cobrisol totalmente, de forma que las pistas protegidas queden hacia arriba. Se espera el tiempo necesario para que desaparezca totalmente el cobre que ha quedado sin proteger, pudiéndose reducir dicho tiempo agitando la mezcla. Se lava la placa, eliminando la materia protectora de las pistas y los restos de ácido. Se puede utilizar para ello cualquier detergente casero.
f) Retoques finales y montaje de los componentes electrónicos Una vez limpia la placa, se taladran los terminales de las pistas en los que hay que introducir los extremos de los componentes electrónicos y se aplica un barniz protector sobre las pistas, que evita su oxidación y posteriormente la realización de buenas soldaduras. En caso de producirse la oxidación se recomienda eliminarla pasando por encima una goma de borrar. Por último cabe recomendar que las soldaduras en circuitos impresos y con empleo de semiconductores haya que realizarlas con soldador de baja potencia, de 20 a 30 vatios y con punta muy fina, para evitar su deterioro y destrucción por las altas temperaturas.
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8. EL METODO
DE
TRANFERENCIA
DE
TONNER
(METODO DE LA PLANCHA) PARA HACER UNA PLACA DE CIRCUITO IMPRESO 8.1. INTRODUCCIÓN: Hacer una placa de circuito impreso no tiene por qué ser una tarea complicada. Quizá muchos de nosotros hemos renunciado a hacerlas tras habernos desanimado por múltiples razones, pero básicamente porque a priori parece muy difícil, sobre todo si han pensado a hacerlo de una forma profesional, usando insoladora y placa fotosensible. Mis primeras placas las hice con un rotulador permanente. Con este método preparé algunas placas sencillas. Pero en cuanto el circuito se complicaba algo o las pistas eran algo finas era inútil. Aun así, para hacer algunas placas con pocas pistas y cierta separación entre ellas, se consiguen buenos resultados. El resultado tampoco era muy profesional, pero funcionaba bien. Cuando la red de pistas se complicó y quise preparar otras placas, lo del rotulador era inviable. Así que estuve una temporada con la idea de construirme una insoladora. La tarea no era sencilla, y el coste tampoco era pequeño. También necesitaba placa fotosensible y trabajar en penumbra un rato para el lavado adicional. Casualmente, navegando por internet, encontré el procedimiento de “transferencia de tóner”. Me pareció fenomenal cambiar la insoladora por la plancha y la solución de soda cáustica por agua.
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8.2. MATERIALES Papel fotográfico glossy marca EPSON, ref. SO41126 Placa de circuito impreso (sierra y lija de grano medio) Un plancha Un par de túpers Lija de metal fina Papel de cocina o un paño limpio Agua oxigenada Aguafuerte Tijera, alcohol, pinzas y un punzón de punta finito Un cepillo de dientes viejo Un rotulador permanente (indeleble)
8.3. PREPARACION DE LA PLACA Lo primero que tenemos que hacer es recortar el circuito que previamente habremos impreso en una impresora láser. Es muy importante usar el papel indicado. Procuremos también no tocar la zona impresa con los dedos; tomémosla por los bordes. Cualquier grasilla que tengamos en los dedos pasará al papel y las pistas de esa zona no agarrarán bien en la placa. Tener en cuenta que el resultado final va a depender mucho de la de la calidad de la impresión. Cuanto mejor sea la impresión, mejor serán los resultados que obtendremos.
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A continuación marcamos sobre la placa de circuito impreso la zona que posteriormente recortaremos con la sierra. Yo suelo usar placa de fibra de vidrio; es más cara que la placa de baquelita, y aunque es más dura y por lo tanto más difícil de cortar y taladrar, es más duradera, resistente y aguanta mucho mejor el calentamiento. Es para toda la vida. Dejaremos algo de margen al marcar, ya que esto facilitará las tareas de planchado. Medio centímetro de más en cada lado está bien.
Cortamos la placa guiándonos de las marcas. Para ello yo me ayudo con una sargenta para sujetarla a la mesa, es mucho más cómodo que sujetarla con la mano.
Ahora retiramos todas las rebabas que han quedado del corte; para ello frotamos la placa por las dos caras por cada uno de los bordes. La siguiente tarea es pulir ligeramente la superficie de la placa para que el tóner agarre mejor. Para ello, humedecemos un trozo de lija fina para metal en agua, mojamos la placa y la lijamos suavemente por toda la superficie.
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Veremos que el cobre pierde su aspecto brillante y queda ligeramente rallado. Procuraré pulir bien toda la superficie, especialmente por los laterales. Tendremos siempre a pulir el centro y descuidamos las esquinas.
Al acabar, la mojamos bien de nuevo y la secamos con un paño limpio o un papel de cocina. Para eliminar bien todas impurezas que pudieran quedar sobre la placa, apoyamos esta sobre la mesa le echamos unas gotas de alcohol isopropílico y lo limpiamos bien. Si no lo tenemos que usar alcohol normal, es menos efectivo pero sirve.
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Yo suelo repetir esta operación un par de veces hasta que al pasar el trapo, éste sale completamente limpio. A partir de ahora, no debemos tocar el cobre de la placa con los dedos, si necesitamos cogerla, debemos hacerlo con cuidado por los bordes.
8.4. GRABADO DE PLACA Terminada la fase de pulido y limpieza del cobre, pasamos ahora a la etapa de planchado, que fijará el tóner sobre la superficie de la placa. Primero colocamos la hoja recortada al principio boca abajo sobre el cobre, centradita.
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Colocamos una tabla vieja debajo de la placa si hacemos la operación sobre una mesa de casa, ya que al calentarse la placa podría decolorarse o levantarse el barniz de la mesa. A continuación y con la plancha bien caliente -posición de algodón y sin vapor- empezamos el planchado. Al principio debemos hacerlo con cuidado, como en la foto del medio, sujetando el papel por un extremo y pasando la plancha por el otro. Enseguida el tóner empezará a desprenderse y pegará la hoja al cobre. Es el momento de calentar bien la plaquita. Dejamos la plancha un ratito encima, y después planchamos con fuerza por toda la superficie. Yo usé una vieja plancha de viaje, que es más manejable, pero la de casa sirve perfectamente. Si queremos evitar que la plancha se manche, ponemos un papel cocina entre la base de la plancha y la placa. Terminado el planchado, con unas pinzas colocamos la placa en agua, al contacto con ésta crepitará. Eso es buena señal. El papel se desprenderá sin problemas en pocos minutos. Podemos ayudarle moviendo el recipiente haciendo olas, igual que durante el lavado. Debe despegarse sin ayuda. No lo debemos forzar. Si no es así dejémosla un poco más a remojo. En cuanto seque observaremos que tiene pegado trocitos de papel, no nos preocupemos, ahora los retiraremos. Si vemos que el resultado es muy malo, no tiremos la placa. La deberemos lijar bien para retirar todo el tóner y repetir el proceso; limpiamos bien con isopropílico la placa y la volvemos a grabar planchando otra hoja impresa con el circuito.
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8.5. RETOCANDO EL GRABADO El papel que está encima de las pistas no nos molesta, pero el que se encuentra uniendo pistas distintas hay que eliminarlo. Para ello mojamos de nuevo la placa y con un cepillo de dientes húmedo frotamos la superficie. Si el tóner está bien fijado no se desprenderá. Mover el cepillo en la dirección de las pistas. Secarlo y observar el resultado. A lo mejor tenemos que insistir. No tengamos prisa, hagámoslo con cuidado, sobre todo cuanto más delgadas sean las pistas. Debemos cerciorarnos bien de que no quede nada de papel entre las pistas, porque echaría a perder nuestra placa. Si queda algún trozo rebelde eliminémoslo con un punzón muy fino. Hacemos esta operación con sumo cuidado para no dañar pistas colindantes. No siempre el proceso sale a la perfección, como en la placa que estamos preparando. En ocasiones quedan algunos cortes entre pistas como en la placa de la izquierda. No nos preocupemos. Con un rotulador indeleble las reparamos y listo.
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8.6. LAVADO DE PLACA Pasamos a la fase de lavado. En ella sacaremos el cobre de la placa excepto de las zonas grabadas. Para ello emplearemos productos químicos: clorhídrico y agua oxigenada. El primero de ellos es tóxico por inhalación o contacto y se emplea a nivel doméstico para limpieza. Se compra diluido y también se le llama aguafuerte, comercialmente Salfumant. Lo encontraremos en cualquier súper y es muy barato. El agua oxigenada del súper es la misma que la de la farmacia y más barata. Tomar precauciones; realicemos las operaciones siguientes en un lugar ventilado, debemos ponernos mascarilla de filtro, guantes, una bata o ropa vieja y unas gafas plásticas. Cualquier descuido puede darnos un disgusto. El clorhídrico se come el metal, así que debemos sacar conclusiones. Esto es todo lo que necesitamos; aguafuerte, agua oxigenada y un recipiente plástico en el que quepa la placa. Tener preparado otro con agua corriente. También usaremos un vaso plástico para medir las cantidades de los líquidos. Le hacemos unas marcas con un rotulador, ya que ambos se emplean a partes iguales. Medimos cantidades iguales de ambos líquidos y los echamos con cuidado en el recipiente plástico. Seguidamente colocamos la placa y veremos como el conjunto toma una tonalidad verde, por efecto de la reacción química. No hace falta llenar el recipiente, basta que la placa nade en un par de dedos de líquido. Para acelerar el proceso, y acabar antes mover con cuidado el recipiente, haciendo olas. Debemos hacerlo despacio para que no desborde y no mojar la mesa. Esta operación dura sobre unos cinco minutos, aunque dependerá de la temperatura de los líquidos, la cantidad que echemos, la calidad de los productos, lo que muevas el túpers…
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Observar en la secuencia anterior como se va yendo el cobre en la foto central, y en la última ya ha desaparecido por completo. Retiremos la placa y la colocamos en el recipiente que teníamos preparado con agua limpia. Los productos químicos usados no los debemos tirar de golpe por el fregadero, echémoslos diluidos con agua abundante poco a poco. Con la misma lija que empleaste para pulir el cobre, lija la placa. Veremos cómo se van descubriendo las pistas. Lijaremos y lavaremos la placa varias veces hasta que no quede resto de tóner. No nos quitemos los guantes hasta acabar. El tóner es muy sucio. Para mí, este es el momento más agradecido del trabajo, porque van apareciendo las pistas poco a poco. Es un momento mágico que me llena de satisfacción. Mira la placa a contraluz y comprobemos que todas las pistas están bien. Si tenemos alguna duda sobre la continuidad de alguna usaremos un polímetro para asegurarnos.
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8.7. PERFORADO DE LA PLACA La placa está prácticamente lista; falta taladrarla, para lo que, previamente haremos unas guías con un punzón donde van los agujeros, para que al taladrar la broca no resbale. Yo hago todos los agujeros con una broca de 0.7mm (la mayoría de los componentes usan este diámetro) y luego agrando a 1mm (conectores, puentes…) o 1,5mm (bornes) los que lo necesitan.
8.8. ESTAÑADO DE LA PLACA La siguiente operación es el estañado. Aunque no es imprescindible, facilitará enormemente la soldadura y además protegerá el cobre de la oxidación. Previamente barnizaremos bien el cobre con Flux (una resina que se vende en tiendas de electrónica, barata), yo lo hacía antes con pincel, hasta que descubrí que con el dedo se acaba antes. Luego vas pasando el soldador con la punta ligeramente estañada por todas las pistas y quedarán marcadas con una preciosa capa plateada. Al acabar limpiáis el líquido que desprende la operación con un paño.
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8.9. MONTAJE DE COMPONENTES Hemos preparado tres placas iguales -que son tres decodificadores de sonido caseros para una locomotora- pero como podemos ver, solo he trabajado para la soldadura la última. Le rebajamos un poco el grosor, recortamos con la sierra, lijamos los bordes, preparamos los componentes, soldamos con cuidado, y probamos el montaje.
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9. COMO SOLDAR CON ESTAÑO Soldar con estaño es realmente fácil, aunque suele ocurrir que los lugares donde vamos a realizar la soldadura sean de difícil acceso o nos permita un área de trabajo muy limitada, por lo que en estos casos deberemos ser meticulosos. Por ejemplo, si vamos a soldar un cable a un circuito electrónico y contamos con un espacio muy pequeño, puede que el estaño se extienda demasiado y provoque cortocircuito, echando a perder la pieza. Antes de tocar el estaño, deberemos lavarnos bien las manos, eliminando toda la suciedad o grasitud que se encuentre en ellas, ya que este es uno de los mayores enemigos de la soldadura con estaño. Si tocamos el estaño con las manos sucias, es posible que la grasa estropee no sólo la soldadura que vamos a realizar, sino también las futuras soldaduras, ya que la grasa seguirá presente en él durante mucho tiempo. Siguiendo con la meticulosidad, será imprescindible preparar la zona de trabajo de modo que podamos proceder de la forma más cómoda posible. De este modo no sólo conseguiremos un mejor resultado, sino que evitaremos posibles quemaduras. Para practicar, podemos tomar dos trozos de cable de cobre y unirlos. Preparamos ambos extremos, cortando el plástico con un cúter y dejamos fuera las secciones de cobre necesarias en cada uno de los cables. Para que no se quede la soldadura desperdigada, es recomendable retorcer los hilos de cobre de ambos cables con el fin de que formen un único cuerpo. Además, de este modo se consigue trabajar en una sección más reducida, además de evitar los desagradables cortocircuitos que se pueden generar por quedar un cable suelto y en contacto con otros elementos. Para proceder, encendemos el soldador y esperamos un rato para que se caliente completamente. Para saber cuándo es el momento de soldar, podemos acercar un poco de estaño a la punta, si lo derrite, ya estará preparado. En primer lugar, calentaremos las puntas de cobre con el soldador para asegurarnos una buena temperatura en todos los elementos. Los unimos
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acercando ambas puntas y ponemos un poco de estaño encima, ayudados por el rollo de estaño. Lo posamos y calentamos con el soldador, hasta que tengamos el estaño suficiente, que será el momento de retirar el rollo de estaño. Ahora sólo tendremos que esperar a que se enfríe por sí solo. Si aceleramos el enfriado, es posible que el estaño no adquiera las propiedades necesarias para transmitir la electricidad, por lo que deberemos quitarlo y volver a soldar. Si tenemos que repetir una soldadura, podemos deshacer la anterior tan sólo aplicando calor con el soldador, haciendo que el estaño se derrita. Cuando la soldadura esté hecha, deberemos esperar a que el estaño pierda el brillo antes de mover la unión, ya que de lo contrario desharemos todo el trabajo.
9.1. SEGURIDAD AL SOLDAR CON EL ESTAÑO A continuación se relacionan las medidas básicas al efectuar trabajos con soldadura. Utilizar lentes especiales para seguridad. Evitar inhalar el humo de la soldadura, pues contiene plomo que va directo a los pulmones. Colocar el cautín en el sujetador en un lugar que no obstaculice el acceso a los elementos de trabajo. Usar el tamaño de punta del cautín adecuado a la tarea. Asegurarse que la punta este firmemente sujeta. Mantener limpia la punta del cautín usando una esponja húmeda. No sacudir el cautín para quitar el excedente de soldadura de la punta. No olvidar desconectar el cautín al terminar la jornada o la tarea de soldar. No utilizar la punta del cautín como desarmador u otra actividad que no sea la propia.
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9.2. SOLDADURA Y SUS PROPIEDADES La soldadura está formada por estaño y plomo combinación punto de fusión. (Liquido). E50/p50 --------------------------------- 216° c
E60/p40 --------------------------------- 191° c E63/p37 -------------------------------- 183 ° c
9.3. PREPARACIÓN PARA SOLDAR Es conveniente doblar las terminales de los componentes a soldar para que al dar vuelta a la tablilla, se sostengan y no exista el riesgo de fracturar la soldadura por algún movimiento, por ejemplo en los circuitos integrados es recomendable dos terminales opuestos en diagonal. Para lograr una buena soldadura es necesario limpiar la superficie previamente. La soldadura que se utiliza generalmente es 63/37, la cual tiene un núcleo de flux que facilita la operación, y se debe limpiar el flux con alcohol o acetona después de soldar, para evitar la acumulación de polvo usando un pañuelo absorbente.
9.4. PLACA DE DOBLE CARA Este procedimiento también lo podéis emplear para hacer placas a doble cara. Es algo más laborioso y requiere más cuidado, pero también está a vuestro alcance. En primer lugar, sobre la hoja impresa con el circuito marcáis cuatro agujeros que nos servirán de guía, los mismos en la cara de arriba y abajo. Coged los cuatro más esquinados, hacerlo con un punzón muy fino y centrad 48
los agujeros muy bien. Recordad lo importante que es no tocar el papel con las manos. Colocad boca abajo sobre la placa (ya pulida y limpia por las dos caras como se indicó para placas sencillas) una de las caras impresas, sujetarla con unos trocitos de celo para que no se mueva y marcad con un punzón sobre la placa los agujeritos que practicaste antes. Ahora, retirad con cuidado los celos y la hojita impresa. Taladrar sin inclinar la broca con cuidado la placa por los puntos marcados. Utilizadlas como guía para colocar la hoja impresa ayudándoos con unos alfileres, sujetadla con celo, le das la vuelta a la placa y repetís el proceso por la otra cara (alinear con los alfileres y sujetar con celo). Si habéis hecho el proceso con cuidado, las dos hojas impresas irán perfectamente enfrentadas. Ahora planchad bien por los dos lados como ya se indicó, poniendo entre la plancha y la placa un papel de cocina o un paño limpio, ya que el pegamento celo al calentarse manchará la plancha. Remojáis la placa un rato y retiráis el papel con cuidado. He preparado dos placas, iguales y por uno de los lados he tenido que retocar alguna pista con e con el rotulador. Recortamos una de ellas. Para el lavado le colocáis a la placa en los laterales unos trocitos de macarrón plástico (lo podéis encontrar en las tiendas de animales; se emplean para la ventilación de las peceras) que cortaréis con el cúter en sentido longitudinal. Esto evitará que el tóner de la placa por la zona inferior se deteriore y permitirá que se lave correctamente. Nos falta eliminar el cobre de las zonas sin tóner, lavando la placa como ya se indicó. Echar algo más de líquido, ya que hay más cobre que retirar. También tardará algo más en salir. En la foto de la izquierda tenéis la placa lista, ya perforada y estañada por la parte de abajo. A la derecha, la placa montada, los componentes colocados en la parte de arriba. Este montaje es una sencilla central digital (MiniDcc) para manejar cuatro locomotoras en una maqueta de trenes. 49
10. NORMA TECNICA PERUANA
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11. PRECAUCION EN EL AREA DE TRABAJO Tener equipos eléctricos debidamente protegidos, buena ventilación e iluminación. Tus componentes, herramientas, y los materiales deben de estar almacenados en áreas adecuadas. Los espacios de trabajo de tu laboratorio deben de estar limpios y descongestionados. Dentro de lo posible trata de no utilizar instalaciones provisionales, ya que pueden causar un accidente si se tratasen de conexiones eléctricas. Una buena regla es: Nunca efectuar una instalación provisional, si debe usarse más de dos veces. Un cuerpo metálico mal aislado es un buen conductor de la electricidad. Evitar los "cortocircuitos" (conexión incorrecta entre dos cables) entre la fuente de alimentación (fuente de voltaje) y el circuito a crear o reparar. Verifica que no haya terminales o cables sueltos que puedan hacer un contacto accidental. Los fusibles cumplen la función de proteger los equipos, pero nosotros debemos cumplir la función de protegernos.
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Los circuitos eléctricos pueden producir descargas eléctricas, por lo tanto, no hay que trabajar con circuitos en funcionamiento, especialmente cuando hay altos voltajes, aún voltajes pequeños pueden darte una mala sorpresa bajo ciertas condiciones. Los circuitos eléctricos pueden producir descargas eléctricas, por lo tanto, no hay que trabajar con circuitos en funcionamiento, especialmente cuando hay altos voltajes, aún voltajes pequeños pueden darte una mala sorpresa bajo ciertas condiciones se deberá conocer la ubicación de los elementos de seguridad en el lugar de trabajo, tales como: matafuegos, salidas de emergencia, accionamiento de alarmas, etc.
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12. DIAGRAMAS
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12.1. DISTRIBUCION DE COMPONENTES EN LA TARJETA DE CIRCUITO IMPRESO
12.2. PROBADOR LOGICO
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12.3. PASOS PARA SOLDAR
13. COSTOS DE LOS COMPONENTES
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13.1. MATERIALES UTILIZADOS
El diseño de las pistas conductoras.
Una pieza de material fenólico de las dimensiones requeridas.
Una broca de medida 1/22 de pulgadas.
Lija para madera fina.
Percloruro de hierro en solución liquida.
Un marcador de tinta permanente.
Dos recipientes con disolvente (thinner)
Un recipiente de material plástico para procesar.
Un par de guantes protectores.
Una servilleta de papel
Un taladro eléctrico manual.
Una navaja delgada y afilada.
Un arco con segueta de diente fino.
Cautín eléctrico 40 watts
Soldadura eléctrica.
Pasta para soldar.
14. TIEMPO EMPLEADO De acuerdo al procedimiento que se realiza para hacer una punta lógica, el tiempo para su ejecución o realización es de 24 horas, teniendo en cuenta las compras los componentes, adquirir materiales, mano de obra y comprobación de la punta lógica.
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CONCLUSIONES Es muy necesario el contar con una herramienta para revisar, diseñar, etc. Los circuitos eléctricos o electrónicos, algunas de estas herramientas son el voltímetro, el amperímetro, el ohmímetro o conjuntamente que sería el multímetro, y una nueva herramienta aunque no tan común de ver es la punta lógica, esta nos sirve para ver los estados de los circuitos integrados (CI) los que son cero y uno (verdadero – falso), es muy necesaria pues nos ayuda a determinar el funcionamiento de los CI. Esta herramienta es muy sencilla de armar y el costo es mínimo, en la primera sesión de elaboración de esta, primeramente hay que dibujar el circuito donde van a ir soldado los componentes, este procedimiento es sencillo aunque laborioso debido a que hay que tener de que nuestras pistas o líneas de conexión vallan hacer corto circuito. En el caso de las pistas más difíciles de dibujar son las cerradas al CI debido a que tenemos muy poco espacio entre terminal y terminal. Una vez dibujadas, perforadas la tablilla de material fenólico se pone en el ácido para que se elimine el cobre. Es recomendable solo poner la tablilla y hacer que el ácido haga su parte durante una hora para tener mejor resultado.
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BIBLIOGRAFIA http://es.wikipedia.org/wiki/Sonda_l%C3%B3gica http://es.scribd.com/doc/2514455/diodos-transistores condensadores-y-resistencias http://www.taringa.net/posts/hazlo-tu-mismo/7366598/Punta-DePrueba-Automotriz.html
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