Electrònica IES LLUÍS DOMÈNECH I Montaner PROFESSOR: Joan Joseph Modificat: Marta riera

Què és l’electrònica? L’electrònica és la part de la tecnologia que tracta de l’estudi dels electrons i les seves aplicacions en el tractament i transmissió d’informació.

Etapes històriques Finals segle XIX : efecte termoiònic. (T.Edison). Principis segle XX: vàlvules termoiòniques de buit. (Fleming, de Forest,..) 1948: semiconductors, transistors. (Brattain, Shokley,..) 1960 circuits integrats: desenvolpament informàtica. A partir d’aquí, augmenta espectacularment la potència dels i nivell d’integració de components en els CI.

Comparativa vàlvula de buit amb un transistor i un CI.

Components electrònics Són els elements que integren un circuit electrònic. Es classifiquen en components passius i components actius

Components passius Són els que no són capaços d’amplificar ni generar senyals elèctrics. Actuen reduint o ajustant els senyals elèctrics, com ara els resistors, els condensadors i les bobines.

Components actius Són els que són capaços d’amplificar, modificar o generar senyals elèctrics. Es fabriquen amb materials semiconductors com el silici o el germani. Els díodes i els transistors són els més importants

Els resistors Són components passius, la funció dels quals és limitar la intensitat del corrent elèctric o dividir el valor de la tensió. A l’hora de fer servir un resistor cal tenir present, essencialment, tres característiques: el valor òhmic (Ω), la tolerància (%) i la potència que pot dissipar (W). Quan circula intensitat per un resistor, s’escalfa, ates que l’energia elèctrica que absorbeix la dissipa en forma de calor. La potencia d’un resistor depèn de la calor que pot cedir sense que es deteriori. Com mes potencia te un resistor, mes gran sol ser. Els valors mes usuals de potencia son des d’1/8 de watt, fins a 2 watts (W).

Circuit amb resistor limitador d’intensitat Aplicacions típiques dels resistors Circuit amb divisor de tensió Circuit amb resistor limitador d’intensitat La introducció d’un resistor en aquest circuit augmenta la resistència total del mateix i, per tant, segons la llei d’ohm (I=V/R), en fa disminuir la intensitat final. Per tant, amb el resistor, la bombeta il·luminarà menys. Aquest circuit permet tenir un voltatge de sortida (Vs) inferior al d’entrada (Vcc). La relació és: Vs = Vcc·[R2/(R1+R2)]

Codi de colors

Els potenciòmetres Són resistors variables que es poden graduar manualment. Serveixen per variar el volum d’un aparell de música, la lluminositat d’una bombeta o la velocitat d’un motor

Aplicacions típiques dels potenciòmetres Variació del volum d’un aparell de música, de la intensitat de llum d’una bombeta o de la velocitat d’un motor.

Resistors no linials Hi ha altres components electrònics resistius, anomenats genèricament resistors no lineals, el valor de resistència dels quals és variable i depèn de les variacions de determinades magnituds com la llum o la temperatura. Un resistor LDR és sensible a la intensitat de llum que rep i, per tant, la seva resistència varia segons la llum que hi incideix; com més llum, menor resistència. Un resistor NTC, en canvi, varia amb la calor; té un coeficient de temperatura negatiu, és a dir, quan augmenta la temperatura disminueix la seva resistència. El resistor PTC es comporta de manera contrària a un NTC, incrementa la seva resistència en augmentar la temperatura. Resistors LDR Resistors NTC

El condensador El condensador és un component passiu que serveix per emmagatzemar càrregues elèctriques en una superfície relativament petita. La capacitat d’emmagatzematge d’un condensador, que és la relació entre la càrrega elèctrica que rep i la diferència de potencial que adquireix, es mesura en farad (F) en el Sistema Internacional (SI). Com que es tracta d’una unitat de valor molt elevat, a la pràctica s’utilitzen submúltiples. A l’hora de fer servir un condensador cal tenir presents, essencialment, dues característiques: el seu valor de capacitat (F) i la tensió que suporta el dielèctric (V) del condensador. Per sobre d’aquest valor el condensador es fa malbé.

Constitució Els condensadors són formats per dues plaques metàl·liques o armadures separades per un material aïllant anomenat dielèctric.

Tipus de condensadors Electrolític Normal amb codi de colors (té polaritat) Normal amb codi de colors Poliester

Càrrega i descàrrega d’un condensador

Aplicacions dels condensadors Circuits temporitzadors. Circuits de sintonia en radiofreqüència. Micròfons. Altaveus. Etc.

La bobina Com es construeix un imant artificial: enrotllant un fil de coure aïllat o envernissat sobre un material ferromagnètic, com ara un cargol. En circular corrent elèctric pel fil, el cargol queda magnetitzat. Una bobina és precisament un component format per un conductor elèctric aïllat i enrotllat sobre una superfície cilíndrica que serveix per crear un camp magnètic quan un corrent elèctric hi circula. Les bobines són presents en infinitat de dispositius i aplicacions: motors elèctrics, filtres electrònics, aparells de ràdio, televisors, etc.

El Relé El relé és un interruptor o commutador elèctric que s’activa a través d’un electroimant

Constitució d’un relé

Circuits amb relés Circuit de control Circuit de potència 24V El relé permet separar elèctricament la part de control de la part de potència permetent, així, que les dues parts puguin treballar a voltatges diferents. 12V 24V 12V

Circuits amb relés Circuit marxa-atur (realimentació)

Aplicacions dels relés Circuits industrials per activar màquines. Per controlar circuits d’enllumenat, alarmes, programadors, ascensors, etc. Tota mena de circuits elèctrics i electrònics automàtics.

Els díodes Els díodes són components electrònics actius que permeten el pas del corrent elèctric en un sol sentit. En el díode cal destacar dos valors límits importants que és convenient respectar per no fer-lo malbé: el màxim corrent directe (IFmàx), que és la màxima intensitat que pot suportar el díode en polarització directa, i la màxima tensió inversa (VAKr), que és la màxima tensió que pot suportar el díode quan es troba en polarització inversa i no condueix. Aquests valors estan indicats en els manuals de característiques. A títol d’exemple, hem posat al marge els valors d’uns díodes d’ús corrent.

Estan formats per la unió de dos materials semiconductors, silici o germani, un de tipus P i un de tipus N.

Terminals del díode Càtode Ànode

Funcionament del díode Circuit en polarització directa. El diode actua com un interruptor tancat (R↓) Circuit en polarització inversa. El diode actua com un interruptor obert (R↑↑).

El díode LED El LED és un component electrònic que emet llum quan és travessat per un corrent elèctric. Considerant que els LED tenen una caiguda de tensió, entre ànode i càtode, d’aproximadament 1,6 volts, el valor en ohms del resistor limitador per a una intensitat de 20 mA (0,020A) es calcula de la manera següent.

El transistor El transistor és un component electrònic actiu capaç d’amplificar senyals elèctrics. Està format per tres cristalls de material semiconductor, dos de tipus P i un de N o dos de tipus N i un de P

El transistor

Tipus de transistor

Terminals del transistor

L’amplificació L’amplificació consisteix en convertir un senyal feble en un de més gran.

En un transistor, el poder amplificador es basa en què febles variacions de corrent entre la base i l’emissor controlen fortes variacions entre el col·lector i l’emissor.

Guany de corrent o capacitat d’amplificació (β): β = IC / IB IE = IC + IB

Control d’un transistor

Semblances del transistor

Transistor en estat de blocatge (OFF): no condueix

Transistor en estat de conducció (ON): condueix

Transistor en estat de blocatge (OFF): no condueix Transistor en estat de conducció (ON): condueix

Circuits d’aplicació Regulació llum

Connexió Darlington Si volem augmentar l’amplificació es poden acoblar dos transistors de la següent manera:

Circuit per controlar encesa de bombetes en absència de llum

Alarma per incendis

Projecte circuit amb LDR Esquema

Projecte circuit amb LDR Muntatge