Un tutorial para aquellos que no saben por donde empezar.
No son pocos los que, movidos por un irracional deseo de construirse sus "audiocosas" han pedido un curso o tutorial de electrónica para dummies.
El aprender electrónica, aunque relacionado, nada tiene que ver con el Diy (do it yourself), se requiere una predisposición previa a la superación del fracaso. Por mucha electrónica que sepas, no necesariamente tienes garantizado el éxito. Aquí entran en juego otros factores tales como la habilidad manual, la destreza, el orden y la pulcritud a la hora de realizar los montajes.
En este tutorial no hay cabida para la electrónica (al menos no para la teoría electrónica), se hablará de electrónica justo lo imprescindible, ya que lo que se persigue es que cualquiera que disponga de las herramientas necesarias, pueda, partiendo de un layout o una imagen de la Placa base (circuito impreso, PCB) completar el montaje de un dispositivo electrónico simple. Aclaremos que aprender electrónica nos será imprescindible si queremos entender como funciona un aparato, si pretendemos realizar modificaciones, e incluso si solo buscamos reparar nuestros propios errores. Para ello existen en Internet muchos y muy buenos tutoriales que son de recomendada lectura.
1.- LAS HERRAMIENTAS
Además de las aptitudes personales del diyer, para poder iniciarse hay que contar con un taller dotado de unas mínimas herramientas. Una superficie de trabajo amplia, bien iluminada, con una toma de corriente próxima si es posible, con cajones o baldas donde tener a mano, pero fuera de la mesa aquellas herramientas auxiliares que nos pudiesen hacer falta durante el montaje.
El soldador:
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.
Soldador de lápiz.
En general, se trata de una masa de cobre recubierta (punta), que se calienta indirectamente por una resistencia eléctrica conectada a una toma de energía eléctrica. Aunque hay muchos tipos de soldadores, los más comunes son los de lápiz y la marca recomendada es JCB de 18 a 25 vatios serán suficientes.
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. en cuanto al grosor, puede variar desde décimas hasta varios milímetros. Lo elegiremos dependiendo de la precisión que necesitemos y del área a cubrir en cada ocasión.
Para evitar el uso de pasta de soldar (Flux), 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, utilizaremos estaño con resina en su interior. 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%
Soportes y pinzas:
Los hay con lupa, con iluminación y simples. Su función es sujetar los componentes a soldar facilitándonos la tarea de soldadura. Es un elemento del que podemos prescindir, pero puede resultar adecuado cuando nuestra afición aumente.
Las pinzas nos servirán en contadas ocasiones, pero por el precio que tienen hace recomendable hacernos con un par de ellas, una recta y otra curva. su utilidad será disponer los componentes en el lugar indicado en huecos de difícil acceso o sujertarlos para su retirada.
Arco de marquetería:
Se conforma por un arco de acero flexible con un mango y entre sus puntas soporta un hilo metálico dentado a modo de sierra. De gran utilidad para ajustar el tamaño de las placas a las necesidades de nuestro circuito. Para montajes grandes podremos utilizar una sierra caladora con hoja para metales, pero no obstante es conveniente tener esta herramienta para posibles ajustes en el tamaño de las placas.
Juego de alicates:
Si bien con uno de precisión y uno de corte recto nos sobra, muchas veces será necesario acomodar los terminales de los componentes, cortar o pelar cables y puentes u otras operaciones. Por el precio de uno bueno, podemos obtener todo un juego de alicates de calidad media, ya que para nuestros propósitos no es necesario que sean capaces de soportar grandes esfuerzos. Si bien, son unas herramientas de amplio uso y aplicación también en el entorno doméstico, así que no estaría de más invertir en algunos de calidad.
Lima plana:
Disponer de una lima no muy rápida y de grano fino puede ser mas que necesario para eliminar las imperfecciones de los cortes y las rebabas de cobre en la placa, para prepararla para la transferencia del diseño o simplemente para evitar los molestos arañazos que nos pueden producir y para dar un acabado mas pulcro a nuestro montajes.
Lija y otros abrasivos:
Para la limpieza de la superficie del cobre, eliminación de oxido y para rematar acabados podremos usar lija al agua de grano muy fino, lana de acero (o estropajo) también de grano fino y una goma de borrar lápiz y tinta.
Minitorno (dremel):
No será necesario si para nuestros montajes usamos placas preperforadas, pero será indispensable si realizamos nuestros propios circuitos impresos. Me gustaría decir que cualquier marca vale, pero hemos de tener en cuenta que las brocas utilizadas para taladrar las placas son de 0,8 mm, así que deberemos buscarnos algunos cuya boquilla nos permita el ajuste de brocas (mechas) de este grosor. Existen trucos para adaptar brocas a boquillas que solo admiten tamaños superiores, como es arrollar cinta aislante sobre la broca hasta proporcionar un grosor suficiente para el ajuste a la boquilla. Como ventaja El minitorno es versátil y dispone de multitud de accesorios que pueden sustituir a algunas de las herramientas antes mencionadas para cortar, lijar y refinar acabados de las placas. Quizás sea la herramienta que necesite la mayor inversión aunque para un principiante, en grandes superficies se encuentran ofertas de marcas poco recomendables pero que pueden sustituir y dar apaño hasta que se afiance nuestra afición. No obstante, todos los buenos aficionados terminan haciéndose de un minitorno de buena marca, ya que puede usarse en diversas partes del proceso, como construcción de las cajas y taladrado de las mismas.
Otras herramientas:
Ni que decir tiene que si nos hacemos con una amplia caja de herramientas, mayor facilidad y mayor abanico de posibilidades se nos abre para operaciones auxiliares. Disponer de sargentas, un taladro de columna, un tornillo de banco, un compresor, una estación de soldadura ajustable, un osciloscopio, llaves, destornilladores, mutímetro, desoldadores, cuter, botadores, punzones, lijadora, compresor, aerógrafo, etc., puede ser muy útil para determinadas ocasiones pero con contar con las herramientas normales en cualquier hogar será más que suficiente. Un taladro, unos destornilladores de distintos tamaños y tipos, un juego de brocas y unas cuantas llaves completarán el arsenal de cualquier diyer principiante.
Entre las que yo recomendaría está el multímetro, el taladro, el juego de destornilladores y llaves o un maletín pequeño con un poco de todo, aunque la calidad de estos últimos deja muchísimo que desear y siempre será mejor ir haciendo nuestra pequeña colección poco a poco a medida que vayamos necesitando o entrando con más profundidad en nuestra afición.
COMPONENTES ELECTRÓNICOS:
Antes de poder lanzarte a hacer un montaje debes conocer los símbolos básicos de los componentes electrónicos. También necesitarás saber sus unidades e identificar el componente real para ubicarlo en la posición correcta en el lugar adecuado dentro de la PCB. No nos enredaremos con sus funciones, para ello existen en la sección el taller unos magníficos temas hechos por compañeros ( Guitarristas.Info - Teoría Electrónica ) que dan respuesta amplia a todas esas preguntas. Tampoco nos pararemos a explicar los tipos de cada componente ni sus características, salvo aquellas que sean imprescindibles para concluir el montaje, como si poseen polaridad, si son sensibles a la temperatura del soldador, si necesitan radiadores o si hay que poner especial atención a algún aspecto concreto para la obtención de óptimos resultados.
Resistencias:
Las resistencias son unos elementos eléctricos cuya misión es dificultar el paso de la corriente eléctrica a través de ellas. El valor de una resistencia se mide en ohmios (Ω) o sus múltiplos, pero tiene otra unidad que mide la potencia máxima que pueden disipar y se mide en vatios (W)
Las resistencias llevan grabadas sobre su cuerpo unas bandas de color que nos permiten identificar el valor óhmico que éstas poseen, aunque las resistencias de mayor vataje pueden llevar impreso su valor en el cuerpo.
Clickea en la imagen para descargar programa. (segun el color de las bandas te dice el valor de la resistencia)
El valor se determina por un código de colores. Normalmente llevan cuatro bandas, aunque puede llevar cinco en las resistencias de precisión (con valores con más decimales).
Las dos primeras bandas corresponde a la primera y segunda cifra del valor en ohmios, la tercera es un multiplicador que indica el número de ceros que hay que colocar detrás de esas dos cifras y por último, una banda (que debe estar más separada e indica el orden de lectura de las bandas) que nos indica la tolerancia (porcentaje de error máximo permitido)
Podemos ver que la resistencia de la izquierda tiene los colores amarillo-violeta-naranja-oro, de forma que según la tabla de abajo podríamos decir que tiene un valor de: 4-7-3ceros, con una tolerancia del 5%, o sea, 47000 Ω ó 47 KΩ. La tolerancia indica que el valor real estará entre 44650 Ω y 49350 Ω (47 KΩ±5%).
Para identificar las resistencias podes usar el multímetro en lugar de la tabla de colores.
Los símbolos que toman las resistencias en layouts y esquemas son
Normalmente viene impreso su valor seguido de nada o "r" para indicar ohmios, de "k" para kilo-ohmios y "M" para Mega-ohmios. O codificada como R1 o r1 para que después en una lista de componentes puedas comprobar su valor. Te bastará mirar unos cuantos layouts o unos cuantos esquemas para aprender a identificarlas.
Potenciómetros:
Hay un tipo de resistencia que tendremos que ver a parte ya que son resistencias variables. Son los potenciómetros, trimers y reostatos. Los potenciómetros y reostatos son los típicos mandos de volumen o tono de todas nuestras guitarras, el trimer tiene el mismo funcionamiento pero no tiene un eje al que darles vueltas con la mano, sino que suelen estar soldados a la placa en el interior del aparato y son ajustados por el montador con un valor conveniente para no permitir su modificación al funcionar el aparato.
Potenciómetro
Trimer
Diremos de pasada, que dependiendo del tipo de respuesta que obtenemos al accionar el mando, se clasifican en lineales, logarítmicos (o de audio) y antilogaritmicos. Su valor, como el de las resistencias se mide en ohmios y viene marcado o grabado en su chasis. Aquí nos encontramos el primer problema con la nomenclatura, porque es confusa e induce a error. Tanto en esquemas como en los propios potenciómetros podremos ver grabado 500kLin o 500kLog que corresponde a un potenciómetro de 500 K-ohmios lineal o logarítmico respectivamente, ahí está claro. El problema es cuando lo marcan como A o B, en Europa se suele llamar "A" al potenciómetro de audio, s decir, logarítmico, mientras que "B" corresponde al lineal y esto no es así en todos los fabricantes, pues algunos europeos, asiáticos y casi todos los americanos suelen llamar "A" al lineal y "B" al logarítmico, así que tendremos que saber de donde hemos obtenido el esquema para poder identificarlos con cierta seguridad. La lógica ayuda, ya que si vemos el potenciómetro de volumen marcado como "B" esto nos indica que en ese esquema a los potenciómetros logarítmicos les llaman "B" y/o viceversa. Para comprarlos en las tiendas no tienes problemas porque se piden como logarítmicos o lineales y no como A o B.
En los esquemas encontrareis los potenciómetros indicados por estos símbolos
y otros parecidos en los que siempre está la flecha indicando el terminal central del potenciómetro. Sin embargo, en los layout's suelen venir pintados como tal o representados por un rectángulo con tres pad's o agujeros, dependiendo de si se usan potenciómetros para soldar directamente a la placa, o por el contrario son potenciómetros con cableado aéreo.
Condensadores (capacitores):
Básicamente, un condensador es un dispositivo capaz de almacenar energía en forma de campo eléctrico. Sus valores diferenciales son Capacidad, tensión de trabajo y tolerancia.
La capacidad se mide en Faradios (F), aunque esta unidad resulta tan grande que solemos usar submúltiplos tales como microfaradios (uF=µF=1/1.000.000 F), nanofaradios (nF=1/1.000.000.000 F) y picofaradios (pF=1/1.000.000.000.000 F)
La tensión de trabajo se mide en voltios (V) y hace referencia al voltaje máximo que pueden soportar sin cortocircuitarse, perforarse o explotar.
La tolerancia es exactamente igual que en las resistencias, un porcentaje que indica el valor absoluto del error entre su capacidad nominal y la real de funcionamiento.
Los condensadores se clasifican según el material de que están hechos, cerámicos, de tántalo, de poliéster, pero nos centraremos en decir que existen de dos tipos: Polarizados o electrolíticos y no polarizados.
Los condensadores polarizados son de valores superiores a 1uF y tenemos que colocarlos en su posición correcta ya que una patilla es positiva y otra negativa (esta última suele estar marcada con una franja en el cuerpo y con una patilla mas corta). Si los colocamos con la polaridad equivocada y metemos corriente positiva en el negativo puede llegar a perforarse y explotar.
Condensador electrolítico.
Los condensadores no polarizados suelen ser de valores inferiores a 1 uF y no hay distinción entre sus terminales, siendo indistinta su posición con respecto a la polaridad de la corriente en la que se insertan.
Condensador cerámico.
Condensador poliéster 1
Condensador poliéster 2
Para identificar físicamente el valor de los condensadores existen varios métodos de codificación, aunque algunos como los electrolíticos tienen marcado su valor con las unidades correspondientes sobre el cuerpo. El primero, ya en desuso, es interpretar un código de colores al igual que en las resistencias. Los dos métodos habituales son el de números y letras (para condensadores de poliéster) y el método "101" (para condensadores cerámicos aunque nos encontramos condensadores de distintos tipos que usan un método u otro indistintamente).
Métodos de números y letras.- Es un poco complicado porque son varios métodos con diferencias muy sutiles. La letra corresponde a la tolerancia, así "M" será 20%, "K" será 10% y "J" 5%, el número que aparece detrás de la letra corresponde a la tensión de trabajo en voltios y un valor antes de la letra que corresponde a la capacidad, que si es decimal significará que su unidad es uF. Así, un condensador que está marcado como 0,047 (ó .047) J 630, se tratará de un condensador de una capacidad de 0.047 uF (47 nF ó 47000pF), con una tensión de trabajo de 630 voltios y una tolerancia del 5%.
En caso de que el valor no tenga punto decimal, la unidad será pF. Así un condensador marcado como 22J será de 22 pF con tolerancia del 5%
Si aparece el prefijo "n" sustituyendo a la coma del número, las unidades serán nF, así n15K la n será la coma, entonces se trata de un condensador de 0.15 nF o lo que es lo mismo de 150pF.
En otros directamente aparece la unidad que hay que aplicar, así un condensador marcado como 0'15n será de 0'15nF o 150pF si hacemos la conversión.
Método 101.- Este método resulta más cómodo, el condensador está marcado por número de tres dígitos, las dos primeras cifras son las significativas y la tercera es un multiplicador que indica el número de ceros que tenemos que poner detrás y el valor obtenido está en pF. Así un condensador marcado como 403 corresponderá a un 40 mas tres ceros, 40000pF o lo que es lo mismo 40nF haciendo la conversión.
Los condensadores en esquemas y layouts están dibujados de distintas formas, siendo los que tienen signos positivos indicando su polaridad los condensadores electrolíticos:
En los layout's vendrán representados como círculos o rectángulos, según sean polarizados o no y se diferencian de las resistencias porque van marcados como c1, c2, o tienen su valor impreso con sus unidades.
En este trozo de layout podemos identificar con claridad las resistencias y los condensadores al venir marcados con sus valores y unidades. Podemos ver un condensador circular (electrolítico) arriba a la izquierda, un potenciómetro para soldar en la placa marcado como "level", otros condensadores no polarizados con unidades nF y pF y el resto son resistencias.
Transistores:
Los transistores son componente electrónicos semiconductores que vinieron a sustituir a las antiguas válvulas termoiónicas que tanto nos gustan en nuestros amplificadores.
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)
Detección de radiación luminosa (fototransistores). Suelen ser delicados de manejar y pueden romperse si damos demasiado calor con el soldador.
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 (hay que tener cuidado con esto, ya que serán difíciles de ubicar en la placa). También existen los transistores MOSFET o JFET (o de efecto de campo) que sus terminales cambian de nomenclatura, pasando a llamarse Puerta (Gate), Drenador (Drain) y Fuente (Source).
La dificultad en este tipo de componentes no estriba en su identificación, ya que su nombre suele venir grabado en su superficie, sino la colocación del mismo en la postura adecuada (suelen dar muchos errores). Otro inconveniente a tener en cuenta es que algunos tipos generan calor, tanto que se rompen y para evitarlo hay que dotarlos de disipadores térmicos o radiadores de aluminio e incluso de ventilación forzada (como a los microprocesadores de los ordenadores).
Como existen tal variedad de tipos de transistores, en los esquemas tendrán multitud de símbolos pero todos parecidos:
Para identificarlos en los layouts suelen estar marcados como Q6 ó Q4 y simbolizados por un trapecio o un semicírculo, o con su forma idéntica que nos da idea de su colocación. En caso de no tener marcada la forma definida, suele tener indicado en el layout el lugar donde debe ir la puerta (G) con lo que recurriremos al datasheet del componente (información técnica) para conocer la distribución de sus patillas.
Circuitos integrados:
Un circuito integrado (CI) o chip, es un "cacharrito" pequeño que engloba una enorme cantidad de componentes en su interior, principalmente diodos y transistores, además de componentes pasivos como resistencias o condensadores. Son en sí mismos aparatos complejos con las funciones mas diversas (nosotros casi siempre los usaremos como amplificadores, osciladores, estabilizadores de corriente, etc.). Tienen multitud de formas, con ocho, diez, veinte terminales. Algunos son sensibles al calor que generan y necesitan disipadores.
Disipador
casi todos suelen ser muy sensibles a la temperatura generada por el propio soldador, por lo que soldaremos zócalos en los que se insertan en lugar de soldarlos directamente.
EN el cuerpo hay una marca como la del dibujo siguiente (o un punto que señala su patilla uno), que nos indica la postura del IC. Las patillas se enumeran haciendo una "U" empezando por la superior izquierda. El zócalo suele tener también este tipo de marca para no confundirnos cuando insertemos en él el propio circuito integrado.
Son de fácil identificación, ya que suelen llevar su nombre marcado en la superficie. El símbolo para los esquemas suele ser un triángulo (o varios) o rectángulos con terminales marcados con números que corresponden a cada una de sus patillas.
En los layout's suelen venir representado con su forma y postura exacta y marcados con su nombre o como IC1, IC2.
Diodos y LED's:
Aunque existen otros componentes activos y pasivos, éste será el último que toquemos en este tutorial. Su función es como la de un interruptor que solo dejara pasar la corriente en un sentido y no en el otro. Su aplicación es como rectificador de tensión (pasar de alterna a continua), como estabilizadores de corriente (zener) y como "bombillitas" (led's). También hay diodos que llaman vulgarmente como diodos de señal que sirven para conseguir determinados efectos en la señal de audio, tales como el "clipping" Estos componentes tienen polarización, correspondiendo el terminal marcado al polo negativo.
El diodo led es una especie de bombilla, también polarizado y de distintos colores, que emite luz cuando pasa corriente a través de él. Lo usamos como indicadores de funcionamiento del aparato, aunque también pueden producir modificaciones si los insertamos en la señal de audio.
En los esquemas los podemos identificar por un símbolo que recuerda a una flecha clavada perpendicularmente en una diana. La parte de la flecha corresponde al polo negativo y será el terminal que está marcado en el diodo físico.
El símbolo del led es idéntico pero con unas flechas que salen de él indicando que emite luz.
En los layout's podremos distinguirlos porque son un rectángulo con una zona marcada o por el mismo símbolo del esquema.
Es esta imagen, el componente mas centrado que no está marcado con ningún valor corresponde al diodo.
3.- LA SOLDADURA
Antes de iniciar una soldadura hay que asegurase de que:
a) La punta del soldador esté limpia. Para ello se puede usar una esponja humedecida (que suelen traer los soportes). Se frotará la punta caliente suavemente contra la esponja. En ningún caso se raspará la punta con una lima, tijeras o similar, ya que puede dañarse el recubrimiento de cromo que tiene la punta del soldador.
b) Las piezas a soldar estén totalmente limpias y a ser posible preestañadas. Para ello se utilizará una goma de borrar, lija muy fina, o estropajo, dependiendo del tipo y tamaño del material que se vaya a soldar.
c) El soldador está lo suficientemente caliente, ya que con un soldador frío no conseguiremos buenas soldaduras y como aumenta el tiempo en que tarda en fundir el estaño, podemos llegar a quemar el componente por exceso de calor (aunque parezca un contrasentido el soldador frío quema más veces el componente que un soldador caliente).
d) La potencia del soldador es la adecuada al tipo de trabajo que vamos a realizar. Con uno demasiado pequeño nos ocurrirá lo mismo que con un soldador frío y con uno demasiado grande podremos poner en peligro la integridad de los componentes.
Cada tipo de soldadura tiene un procedimiento distinto dependiendo de la ubicación y el tipo de componente a unir. Aquí nos centraremos en la soldadura de componentes o cables a la placa. Aunque cada disposición de las piezas puede requerir un cambio de postura, el procedimiento siempre será el mismo: Estañar la punta del soldador una vez limpia, colocar el soldador de modo que demos calor a las dos partes a unir, una vez calientes acercar algo de estaño a la unión de ambos componentes sin que llegue a tocar la punta del soldador (si el estaño funde será señal de que ambas piezas están a la temperatura adecuada) retirar la varilla de estallo comprobando que se ha dejado una cantidad adecuada del estaño fundido sobre los componentes a soldar (en caso necesario adicionar un poco más pero nunca en exceso) y retirar el soldador sin mover las partes, ni soplar, cuando vemos que el estaño fundido ha cubierto por completo la unión de ambos elementos.
Repetiremos el proceso con imágenes:
Acercar la punta del soldador en la unión de ambas piezas a soldar.
En caso de ser otro tipo de terminal el proceso es el mismo. A los pocos segundos acercar la varilla de estaño a ambas piezas pero sin tocar la punta del soldador:
Comprobar que la cantidad de estaño fundida es suficiente para un buen contacto entre ambas piezas y caso contrario añadir más. El estaño fundido tiene que "fluir", cubriendo ambas partes con una superficie cóncava y lisa, si rugosidades ni grumos. Tampoco debe rebosar invadiendo zonas que no nos interesen.
Por último retiramos el soldador procurando que nada se mueva hasta que se enfríe de forma natural. El aspecto debe ser pulcro y brillante.
Terminaremos cortando el terminal que sobra, dejándolo casi a ras de la superficie de estaño.
Como recordatorio del proceso debemos memorizar esta imagen:
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