Tecnologia 4rt d’ESO
UNITAT 1 : ELECTRÒNICA Primera part
1 Cinta Prats
Tecnologia 4rt d’ESO
2 Cinta Prats
Tecnologia 4rt d’ESO
1.INTRODUCCIÓ L’electrònica s’encarrega de l’estudi i desenvolupament de tot tipus d’aplicacions les quals el corrent elèctric travessa components semiconductors. Un semiconductor és un material que es comporta com un aïllant a molt baixa temperatura , però que presenta certa conductivitat elèctrica a temperatura ambient essent possible de controlar aquesta conductivitat per mitjà de l'addició d'impureses. En qualsevol circuit electrònic tenis tres tipus de dispositius: D’entrada
Interruptors Resistències Micròfons Etc
De procés
Capaços de realitzar una funció concreta de control sobre les senyals entrada/sortida : Transistots Circuits integrats Etc.
De sortida
Díodes Leds Relés Brunzidors Etc
2. Components electrònics bàsics Aquests components són : •
Les resistències : Fixes i Variables
•
Els condensadors
•
Els díodes
•
Els transistors
•
El relé
2.1. Les resistències Les resistències són components que ofereixen oposició al pas de corrent i produeixen una caiguda de potencial.
3 Cinta Prats
Tecnologia 4rt d’ESO
Les característiques que defineixen a la resistència són: •
El VALOR NOMINAL el valor de magnitud, és a dir, els ohms
•
La TOLERÀNCIA la diferència entre el valor òhmic nominal i el valor òhmic real expressada en % . Són els límits o desviacions establerts pel fabricant.
•
La POTÈNCIA :Ens referim a la potència màxima a què pot treballar sense cremar-se . Depèn de V i I , ja que P = V· I . Es dóna en watts (W).
•
L’ESTABILITAT del component depèn de les condicions de treball .
Les resistències les dividim , segons la seva capacitat de variació òhmic en : resistències fixes i resistències variables.
2.1.1. Resistències Fixes Són aquelles que tenen sempre un mateix valor òhmic i tenen dos terminals .Aquest valor òhmic s’obté en modificar les capes de carbó ( quan més capes més oposició al pas d’electrons)
4 Cinta Prats
Tecnologia 4rt d’ESO Malgrat que fonamentalment existeixen dos subtipus, la carbó i les ens centre amb les resistències de carbó .
El valor òhmic de les resistències de carbó queden marcades per un codi de color. Per calcular la resistència haurem de seguir els següents passos : Pas 1: Posem la resistència de manera que el color que està més separat quedi a la dreta . Pas 2: El primer color correspon a una xifra , en el cas del primer exemple , tenim el color marró que correspon al número 1 . El següent color, el verd, correspon a la xifra 5. Tot seguit trobem el color vermell , aquest ens indicarà el nombre de zeros que hem d’afegir, dos zeros Així doncs, el valor òhmic de la resistència exemple és de 1.500 Ω, és a dir , 1,5KΩ Ω , fins aquí el valor nominal . A continuació, últim color , ens indicarà la TOLERÀNCIA que l’expressarem en % . Quan més petit sigui aquest valor més precisió, i consegüentment , més cara és la resistència . La lectura
5 Cinta Prats
Tecnologia 4rt d’ESO
Podeu comprovar-ho amb les següents resistències:
6 Cinta Prats
Tecnologia 4rt d’ESO
APLICACIÓ – Càlcul d’una resistència en sèrie amb un LED Les bateries de telèfon mòbil treballen a 3,5V . El problema és que el LED no treballa a 3,5V, sinó que treballa a 2,5V .
Per baixar aquest voltatge connectarem una resistència en sèrie al LED . LED groc de 2,5 V i 10 mA, i bateria de 3,6 V. Com ja sabeu, quan connectem dos elements en sèrie, el voltatge total es reparteix entre aquests dos elements,mentre que la intensitat és la mateixa per ambdós. Si el nostre voltatge total és de 3,5V, i volem que al LED hi hagi 2,5V, sabrem que haurem de connectar una resistència que requereixi 1V segons les seves característiques . Seguidament, segons les característiques del LED, sabem que la seva intensitat és de 1mA, i com que les connexions en sèrie la intensitat és la mateixa per a tots els rendiments, per la resistència també passaran 10mA. Si sabem que la resistència que ha de funcionar amb 1V i 10mA( 0,01A) aplicant la llei d’Ohm podem saber el seu valor : V=I·R
→
R = V/I = 1/ 0,01 = 100 Ω
En resum haurem de connectar una resistència de 100Ω en sèrie amb el LED.
7 Cinta Prats
Tecnologia 4rt d’ESO Per MESURAR les resistències a taller utilitzarem un polímetre i connectarem la resistència amb l’aparell de la següent forma::
2.1. 2.Resistències variables Aquestes resistències tenen la capacitat de variar o modificar el seu valor òhmic dins d’un límits . Dins d’aquestes hi ha les resistències variables lineals i les resistències dependents .
8 Cinta Prats
Tecnologia 4rt d’ESO Resistències lineals o potenciòmetres es basen en una resistència sobre la qual llisca un contacte mòbil que, segons la posició que ocupa, pot prendre valors entre el 0 i “R”Ω : Normalment, disposa de tres terminals, el del centre és el cursor , mentre que els extrems s’alteren de forma que si es presenta un valor màxim , l’altre serà mínim respecte al terminal central.
Resistències dependents .El valor òhmic variarà en funció de paràmetres, com per exemple, llum o temperatura .
a) Resistències depenent de la llum LDR ( Light Depending Resistor) Varien la resistència segons la quantitat de llum que incideix sobre ella, és a dir, augmenta la resistència quan augmenta la foscor ( algunes poden aconseguir valors superiors als 50KΩ) i disminueix quan s’il·lumina fins aconseguir valors molt baixos ( de l’ordre de 100Ω)
9 Cinta Prats
Tecnologia 4rt d’ESO
b) Resistències depenent de la temperatura NTC : Resistència de coeficient negatiu de temperatura . Quan augmenta la temperatura de la mateixa , disminueix el seu valor òhmic .
S’utilitza en aplicacions en automoció : engegada de ventiladors .
c) Resistències dependents de temperatura PTC ( Resistència positiva de temperatura) Quan augmenta la temperatura augmenta la resistència .
10 Cinta Prats
Tecnologia 4rt d’ESO
d) Resistències dependents de voltatge VDR
Quan augmenta la tensió disminueix el seu valor òhmic i consegüentment, circula més corrent pels seus extrems . La seva aplicació, bàsicament, és protegir de les pujades de tensió en un circuit. Quan es supera la tensió de la VDR la corrent marxa per ella i protegeix el circuit . Per finalitzar l’apartat de resistències , exposem una taula de símbols segons tipus de resistències :
11 Cinta Prats
Tecnologia 4rt d’ESO
2.1.3.Càlcul d’associacions de resistències Les associacions de resistències poden ser : Sèrie, paral·lel i mixta .
ASSOCIACIÓ EN SÈRIE
I1 = I2 = I3 = ITOTAL VTOTAL = V1+V2+V3
ASSOCIACIÓ EN PARAL·LEL
ITOTAL= I1 + I2 + I3 VTOTAL = V1=V2=V3
12 Cinta Prats
Tecnologia 4rt d’ESO
ASSOCIACIÓ MIXTA: SÈRIE + PARAL·LEL
EXERCICIS Calcula la resistència total dels casos anteriors, sabent: R2 = R4 = R6 = 2 Ω R1 = R3 = R5 = 3 Ω
13 Cinta Prats
Tecnologia 4rt d’ESO
2.2. El condensador Aquests dispositius estan formats per dos conductors separats per un dielèctric que són capaços d’emmagatzemar el corrent elèctric. La unitat de mesura d’aquesta capacitat, són els farads (f) .
Segons el tipus de condensador, tenen marcat el número de farads o bé es pot saber el seu valor segons un codi de colors .
14 Cinta Prats
Tecnologia 4rt d’ESO
2.2.1. Tipus de condensadors Hi ha diferents tipus de condensadors : ceràmics, electrolítics, de paper, de mica,variables i ajustables,...
15 Cinta Prats
Tecnologia 4rt d’ESO
Segons si el valor de farads és fixe o no els classifiquem:
Electrolític Condensadors FIXOS NO polaritzats
Conden. VARIABLES
16 Cinta Prats
Tecnologia 4rt d’ESO
A) Condensadors Fixos : Tenen una capacitat fixa que va gravada en l’encapsulat o amb un codi de colors .A l’hora de connectar-lo del circuit , segons com els hem de connectar , tenim dos tipus : Electrolítics: Presenten una polaritat que cal respectar; un dels seus terminals està marcat com a pol negatiu i s’ha de connectar sempre a menys potencial que el positiu . No polaritzats: El seu dielèctric, que pot ser ceràmic, plàstic, paper o de mica, no mostra polaritat, motiu pel qual no li cal connectar-lo d’una manera concreta . B) Condensadors Variables : Es tan formats per plaques mòbils que es desplacen en girar un cursor, de manera que varia la superfície enfrontada de les plaques i consegüentment canvia la capacitat del condensador .
2.2.2.Funcionament d’un condensador En connectar un condensador amb una pila o generador, la placa connectada de més potencial cedeix electrons a l’altra, connectada a menys potencial.
17 Cinta Prats
Tecnologia 4rt d’ESO La placa que cedeix electrons, a través d’un circuit, queda carregada amb una càrrega +q ( pol positiu), i la que els rep queda assoleix una càrrega –q( pol negatiu).En aquest moment es diu que el condensador es troba carregat. En aquest moment es diu que el condensador es troba carregat i entre les plaques del condensador existeix la mateixa diferència de potencial que entre els dos borns de la pila . En desconnectar de la pila un condensador carregat i connectar les plaques entre elles mitjançant un circuit, els electrons que es van desplaçar en el procés continua fins que les plaques del condensador existeix una diferència de potencial nul·la . Llavors es diu que el condensador està descarregat . El comportament dels condensadors depèn del tipus de corrent: •
En CC, el condensador permet el pas de corrent mentre s’està carregant. Un cop carregat actua com un interruptor obert .
•
En un circuit de CA, el condensador sempre ens permet el pas de corrent, ja que s’està carregant i descarregant constantment a causa dels canvis de polaritat de la tensió .
APLICACIONS DEL CONDENSADORS Els condensadors poden actuar com a Acumuladors de càrrega i alimentar circuits, però, a més , la durada coneguda dels seus processos de càrrega i descàrrega els fa imprescindibles en els circuits temporitzadors . Per entendre l’aplicació utilitzarem un circuit amb dos leds : 18 Cinta Prats
Tecnologia 4rt d’ESO
En tancat el polsador A, comença a circular corrent pel circuit. El corrent creat per la pila de 4,5V circula i provoca que el díode LED vermell emeti llum i, finalment, fa que el condensador es carregui.
Si ara deixem el polsador A i tanquem el polsador B, la pila ja no genera corrent, motiu pel qual el condensador es descarrega. Els electrons tornen a la placa original i creen un corrent que provoca que el díode verd emeti llum.
A mesura que el condensador es descarrega, es redueix la intensitat del corrent de descàrrega fins que finalment el LED verd s’apaga . Si es prova la durada de la càrrega i la descàrrega i es cronometren tos dos temps, es pot comprovar que durant el procés de càrrega el llum roman encès un temps aproximat de, i després s’apaga, i que durant el procés de descàrrega, el llum s’encén un temps aproximat de t descàrrega = 3· Rd· C . 19 Cinta Prats
Tecnologia 4rt d’ESO
Per exemple : •
Calcula el temps que tardarà en carregar-se un condensador de 4700µF que està en sèrie amb una resistència de 1000Ω .
•
Quan de temps donarà llum una bombeta que es connecta a un condensador una vegada carregat i si la bombeta té una resistència de 2000Ω?
20 Cinta Prats