Conceptos básicos de electrónica

1. Intensidad, tensión y potencia

a. Intensidad de una corriente eléctrica

La electricidad es el fenómeno resultante del desplazamiento de partículas dentro de un conductor. Estas partículas se desplazan gracias a una diferencia de potencial en los bornes de este conductor. Las partículas cargadas positivamente se desplazan del polo positivo al polo negativo. Y a la inversa, las partículas cargadas negativamente se desplazan del polo negativo al polo positivo.

Llamamos corriente eléctrica al desplazamiento de las partículas cargadas positivamente hacia el polo negativo.

La corriente eléctrica se determina por su sentido y por su intensidad.

La intensidad se designa en electricidad por la letra i. Es una cantidad que simboliza la fuerza con la que la corriente circula en el hilo eléctrico.

Esta cantidad, que se puede medir, se expresa en amperios, y se simboliza con una A. Expresa la medida de la carga eléctrica que tiene las partículas o electrones que atraviesan una sección de un circuito durante un tiempo dado.

Normalmente, comparamos fácilmente la electricidad con el agua. El hilo a través del que circula la electricidad sería el curso de agua, el sentido sería la dirección del curso de agua y la intensidad sería la cantidad del caudal de agua.

Orden de cantidad	Capacidad y tipo de aplicación
Algunos mA	Umbral de percepción según la sensibilidad
10 mA	LED o componentes electrónicos
50 - 100 mA	Choques grandes, electrocución
1 A	Bombilla incandescente
100A	Arranque de un coche
1 kA	Motor de una locomotora

La medida de esta cantidad algebraica se hace con ayuda de un amperímetro. El amperímetro se conecta en serie directamente con el circuito, como un LED.

Figura 1: Esquema eléctrico que muestra el sentido de la corriente

En el esquema anterior, la corriente eléctrica parte del polo positivo, representado por un « + », y pasa a través del componente representado por un círculo con una cruz, que simboliza una lámpara, hasta al polo negativo que se representa por un « - ».

Normalmente, un polo positivo y un polo negativo simbolizan un generador, una pila o una fuente de corriente, corriente que necesita ser transportada a través...

1. Diodos/LED

Los diodos electroluminiscentes, llamados más comúnmente DEL o LED en inglés, son componentes muy extendidos en electrónica. Tienen la particularidad de ser emisores de luz monocromática cuando los atraviesa una corriente eléctrica.

Además, tienen una propiedad interesante en electricidad, porque no dejan pasar la corriente nada más que en un único sentido.

Para muchos, los LED representan la tecnología del futuro en materia de iluminación. Productos de bajo consumo, para una emisión de luz fuerte, los LED tienen muchas ventajas y pueden desplazar rápidamente a las bombillas en el mercado del gran público.

A continuación se muestran algunas ventajas del diodo electroluminiscente:

Los diodos se basan en una tecnología llamada « la unión PN ».

La unión PN representa los puntos de contacto entre dos superficies particulares. La superficie P está formada por protones o iones positivos y la superficie N por electrones o iones negativos.

El objetivo aquí no es definir una unión PN en detalle, sino solamente entender esta unión para poder utilizarla más fácilmente más adelante.

Figura 4: Unión NP polarizada inversa

Cuando conectamos la superficie N al borne positivo de un generador, y la superficie P al borne negativo de un generador, la unión PN se polariza inversamente. Muy rápidamente, los electrones y protones no recorren el circuito, porque no son atraídos a los bornes del generador. La corriente eléctrica no circula más.

De manera inversa, cuando conectamos la superficie P al borne positivo de un generador y la superficie N al borne negativo de un generador...

1. Ley de Ohm

La ley de Ohm define la relación entre una corriente eléctrica y su intensidad. Es una ley fundamental en electricidad.

De hecho, en corriente continua, existe una relación proporcional entre la tensión en los bornes de una resistencia y la intensidad de la corriente que la atraviesa.

Donde:

Para un condensador, la ley que relaciona la intensidad y la tensión es ligeramente diferente.

Donde:

Figura 18: Gráfico que representa la tensión en los bornes de un condensador durante su carga

Figura 19: Gráfico que representa la tensión en los bornes de un condensador durante su descarga

Para una bobina, la tensión en sus bornes sigue la relación con la intensidad de la corriente, que se expresa a continuación:

L representa la inductancia de la bobina y r su resistencia.

i representa la intensidad de la corriente en los bornes...

1. Montajes en serie

Leer y entender los esquemas eléctricos es esencial para poder diseñar y conectar los componentes entre ellos correctamente.

Hablamos de componentes conectados en serie si estos elementos están en la misma rama.

Un montaje en serie es un montaje eléctrico que solo dispone de una única malla.

De hecho, en un montaje en serie todos los componentes están conectados los unos con los otros y las mismas cargas eléctricas atraviesan todos los elementos de esta malla.

En un circuito en serie, la intensidad de la corriente es la misma en todos los componentes.

Ejemplo de un montaje en serie: dos lámparas y una pila

En este montaje, decimos que las dos lámparas están en serie.

Figura 24: Esquema de dos lámparas en serie

De manera más general, un componente que crea una interrupción de corriente en un montaje en serie afecta a todo el circuito y corta la corriente en el conjunto del montaje.

Hay que saber que cuando hay varias resistencias en serie, sus valores, en ohmnios (Ω), se suman.

Sucede lo mismo para la inductancia de las bobinas....

1. Descubriendo nuevos componentes

En las secciones anteriores, se han presentado los componentes indispensables de la electrónica. Existen muchos componentes útiles e interesantes que estudiar para la realización de montajes específicos con la tarjeta Arduino, como el multiplexador, los relés y el opto-acoplador.

a. Multiplexadores y demultiplexadores

Un multiplexador permite reunir, en una misma tarjeta, varios tipos de uniones, ya sean de tipo informático, provenientes de un fax o incluso de un teléfono.

Un multiplexador tiene varias entradas, que redirige a una salida. Esto permite guiar las distintas uniones analógicas, las diferentes entradas, a una salida única.

El selector permite, como su nombre indica, elegir en todo momento qué entrada se dirige a la salida.

Figura 26: Esquema de un multiplexador de dos entradas

Los multiplexadores se utilizan en las aplicaciones en las que hay que enviar datos heterogéneos, es decir de varios tipos, a través de una red en un lapso de tiempo relativamente corto. Permiten facilitar la agrupación de entradas a una salida y evitar tener un componente electrónico por combinación de entradas/salidas.

El demultiplexador es el componente complementario al multiplexador. De hecho, un demultiplexador tiene una sola entrada y varias salidas diferentes. Esto permite dirigir una unión analógica a varias salidas diferentes y heterogéneas.

Como el multiplexador, el demultiplexador dispone de un selector que permite elegir la salida utilizada.

Un montaje muy interesante es la asociación de un multiplexador con un demultiplexador. Los selectores son prácticamente los mismos, es posible sincronizarlos.

De esta manera, es posible conectar y sincronizar las entradas analógicas con sus salidas respectivas, lo que permite transmitir una multitud de señales diferentes fácilmente.

Figura 27: Asociación de un multiplexador con un demultiplexador

Este montaje permite establecer comunicaciones heterogéneas que circulan en el circuito eléctrico y que son independientes. Es interesante porque es fácil de implementar y evita establecer una conexión específica para cada pareja entrada/salida.