jueves, 18 de junio de 2009

EL LABORATORIO

PRIMEROS PASOS

En laboratorio de electrónica se compone básicamente de una mesa de trabajo, unos aparatos de medida, y unas herramientas auxiliares.

Paso fundamental

para el correcto funcionamiento de todo equipo electrónico, es su puesta a punto. Tal operación consiste en ajustar aquellos elementos o etapas del mismo que hagan funcionar a los distintos componentes, en el punto de trabajo que se calculó a la hora del diseño de los mismos.

En muchas ocasiones, el punto de funcionamiento no es crítico, en cuyo caso suele venir fijado por los valores de los propios componentes que forman el circuito. El diseñador se encarga de elegir tales valores de manera que el conjunto funcione satisfactoriamente, dentro de los márgenes de tolerancia que se permiten en cada caso concreto.

Otras veces, ciertas etapas de un circuito necesitan ser llevados a un punto de funcionamiento determinado por múltiples razones, tales como disipación mínima, evitar distorsiones, rendimiento máximo, etc. Tal punto no puede ser siempre factible de conseguir sin ajuste, debido a la tolerancia en los valores de los distintos componentes.

Todo aquel equipo que requiera ajuste, normalmente se le dota de algún elemento variable (tales como resistencias o condensadores ajustables), para que el punto de trabajo pueda ser acerca- C: do lo más posible al óptimo.

En este momento cabe hacerse dos preguntas. ¿Cómo saber cuál es el punto • de funcionamiento?; y, ¿cómo saber llegar a él?

La primera pregunta debe responderla el diseñador del circuito, dando cuantos datos sean precisos para el encuentro de tal punto. Así, debe dar la tensión, corriente, frecuencia, ancho de banda o el parámetro preciso al que debe ajustarse el circuito (a veces será más de uno). Este es un aspecto que todo aquel que vaya a montar un equipo debe exigir, y en las instrucciones de montaje deben venir incluidas siempre las de ajuste (salvo, naturalmente, que el equipo no lo requiera, en cuyo caso debería constar tal extremo).

La segunda pregunta sólo puede contestarse con una respuesta: con un instrumento de medida. En la práctica cabe la discusión de cuál o cuáles son los instrumentos adecuados para tal ajuste. Es evidente que cuanto más completo sea el instrumental, más perfecto podrá conseguirse el ajuste.

Sin embargo, no siempre es necesario montar un complejo laboratorio de medición para conseguir un ajuste bueno. Puede asegurarse que en el 90% de los casos tal ajuste puede conseguirse con un simple pnarj^rv (aparato capaz de medir como mínimo, tensiones, corrientes y resistencias), por lo que aconsejamos a todo aquel que quiera introducirse, aun superficialmente, en el mundo de la electrónica, adquiera uno. En otra ocasión daremos información de cómo funcionan y cómo puede elegirse el modelo apropiado para cada necesidad. Para el otro 10% de los monta-, jes que requieran ajuste y para los que no es apto el polímetro, pueden ser necesarios algunos otros instrumentos, tales como un osciloscopio, generadores de señal, distorsiómetros, etc., cuyo fundamento, utilización y aplicaciones se irán dando posteriormente.

Qué duda cabe que, cuanto más completo sea el instrumental del aficionado, más complejos equipos y más perfectos ajustes podrá realizar aplicando, claro está, los métodos adecuados, métodos que poco a poco se irán, desgranando y analizando a lo largo de la obra.

Las herramientas

Igualmente importante resulta el papel herramental. De nada serviría tener un laboratorio con un instrumental completísimo, si luego no pudiera variarse una simple resistencia ajustable por no tener un destornillador, o no se dispusiera de un cable de. conexión adecuado a la medida a realizar, o de un alicate para cortar cable, p de un soldador para poder unir dos puntos del un circuito, etc.

Por eso, y como complemento de suma utilidad, IrtmOl dtndo noticia de todas aquellas herramientas, convenientes, útiles o simplemente accesorias para el montaje, ajuste, puesta a punto y ensamblaje (tanto mecánico como electrónico), de todo equipo o circuito.

El laboratorio básico

En resuríien, con un polímetro, un soldador y un pequeño número de herramientas, tales como" un juego de atornilladores y otro de alicates se pueden realizar la mayoría de los montajes y medidas accesibles al aficionado a la electrónica, y luego, -según las posibilidades económicas, y el tipo de circuitos con que se trabaje, s% irán ampliando poco a poco. Hasta cubrir todas, o al menos la mayoría de las necesidades que surgen a lo largo del tiempo.

Instrumentos que no deben faltar

— Polímetro del tipo analógico o digital, aunque lo más adecuado-es disponer de uno de cada tipo para poder realizar dos medidas simultáneas. El digital se situará sobre la zona dedicada a instrumentos y el analógico se utilizará en la zona de trabajo para poder ser leído sin dificultad.

— Fuente de alimentación regulable de 0 a 45 ó 50V y 2 ó 3 A, son preferibles las que poseen intensidad ajustable, aunque basta con que tengan limitación de corriente máxima.

— Osciloscopio, preferiblemente de doble canal.

— Autotransformador de tensión regulable, muy útil para comprobar el comportamiento de los equipos a diferentes tensiones de alimentación de red.

— Generador de funciones con las tres formas de onda básicas y frecuencias de 20 Hz a 1 MHz.

— Frecuencímetro de tipo digital para medidas rápidas de frecuencias.

Con estos pocos instrumentos se tiene ya un buen laboratorio para trabajar con equipos de baja frecuencia, y por citar ejemplos, amplificadores de alta fidelidad, circuitos reguladores de potencia, preamplificadores, alarmas, etc.

El banco de trabajo

Cualquier trabajo de laboratorio relacionado con la electrónica requiere disponer de un banco, mesa o superficie con unas dimensiones mínimas que permitan apoyar el circuito o equipo que se está construyendo o analizando. Además habrá que tener en cuenta también la necesidad de disponer de un mínimo de instrumentos de medida y herramientas específicas para los que se debe de prever también un lugar adecuado, de forma que resulten fácilmente accesibles desde el puesto normal de trabajo y todas las operaciones de conexión, desconexión, manipulación de los diferentes controles, instalación de un sistemn de medida determinado, etc., puedan realizarse con un mínimo de esfuerzo y no acarreen pérdidas de tiempo imprevistas o riesgos de sobrecargas accidentales que puedan poner en peligro llMgUfidad de las personas o de los equipos bajo prueba. En definitiva, se trata de que el técnico o aficionado pueda construirse un pequeño laboratorio de electrónica adaptado a sus necesidades, donde poder desarrollar sin problemas cualquier actividad de montaje, ajuste o mantenimiento.

Mesa de trabajo

Por las razones anteriormente expuestas, lo primero que habrá que plantearse es el disponef-de un banco de trabajo adecuado, para ello se va a ofrecer un diseño orientativo del mismo, aunque, naturalmente, cada persona podrá adaptarle a sus gustos y necesidades, por lo que lo aquí mencionado, únicamente podrá ser tomado como referencia.

El banco va a estar dividido en dos espacios perfectamente separados, uno destinado a superficie o área de trabajo como tal y el otro, ligeramente sobreelevado, servirá para situar sobre él todos los instrumentos de medida necesarios, con objeto de no restar espacio a la zona principal y para que las indicaciones ofrecidas por los instrumentos queden a la altura de.la vista del operador y sus diferentes controles resulten fácilmente accesibles. Para la superficie de trabajo propiamente dicha se ha considerado como válido un tablero de madera rectangular de 1 metro de anchura por 70 centímetros de profundidad. En aquellos casos en los que se pretenda trabajar con equipos voluminosos, como puedan ser televisores, el fondo mencionado podría ampliarse hasta 90 ó 100 centímetros. Este tablero puede realizarse a base de material aglomerado de 19 milímetros de espesor y la cara que se destine a zona principal se recubrirá de algún tipo de laminado plástico, encolado a la misma, con objeto de conseguir que el área-de trabajo se pueda mantener limpia con facilidad y no dañe las cajas o muebles de los equipos que se apoyen sobre ella. La superficie de trabajo no debe ser conductora de la electricidad, si es metálica; se forrará con una capa gruesa de material aislante.

El tablero anterior se montará sobre unas patas que pueden realizarse a base de tubo de hierro, madera o bien emplear las pletinas de sección en L que se utilizan para la construcción de estanterías metálicas, La altura aconsejada depende fundamentalmente de la forma o tipo de asiento que elija el interesado; si se pretende emplear una silla normal, la altura deberá ser del orden de 75 a 80 centímetros, si se prefiere una banqueta de trabajo elevada, aquélla se hará de 90 a 100 centímetros. En ambos casos, silla o banqueta, se elegirá algún modelo que facilite al máximo los movimientos de la persona que se siente sobre ella, lo que supone el disponer de asiento giratorio y respaldo reclinable e incluso ruedas en las patas.

Para el correcto apoyo del tablero indicado se emplearán cuatro o seis patas dependiendo del peso previsible de los equipos que vayan a situarse sobre él. Conviene además prever la posibilidad de montar un cajón deslizante bajo el tablero, de unos 50 centímetros de ancho y el fondo que se necesite, para tener en él todas las herramientas de trabajo de tipo mecánico (alicates, atornilladores, pinzas, etc.).

El espacio dedicado a instrurnentación puede construirse como si se tratara de otro pequeño banco "con un tablero del mismo ancho que el anterior, pero con un fondo de unos 30 centímetros y una altura de 25 a 30 centímetros, que podrá apoyarse sobre al anterior mediante cuatro o seis patas o bien fijarle a la pared con unas escuadras del tamaño apropiado.

Instalación eléctrica

Una vez que se disponga del banco de trabajo totalmente construido, se realizará sobre él la instalación eléctrica del número suficiente de enchufes de red como para poder conectar simultáneamente 4 ó 5 equipos más el soldador y algún otro elemento auxiliar. En definitiva, se considera que un total de ocho enchufes

puede ser la cifra más adecuada. Todos ellos se llevarán a un interruptor general de encendido situado en el propio banco o en algún lugar próximo. Este interruptor permitirá apagar o encender todos los equipos que allí se encuentren con una sola manipulación, siendo éste el mejor medio para no olvidar la desconexión al final de la jornada o en cualquier otro momento que se precise.

Toma de tierra

Uno de los factores que no conviene olvidar en la instalación eléctrica es el disponer de una toma de tierra adecuada en cada uno de los enchufes, resultando también muy útil instalar una serie de bornas de tierra separadas de aquéllos, con la forma de clavija hembra o de presión, para poder conectar cualquier equipo sometido a pruebas. La conexión de tierra se realizara a la propia del edificio, si dispone de ella, o bien construyendo una propia para esta función, lo que se consigue enterrando en carbonilla un cilindro galvanizado o de cobre, o bien una rejilla metálica de 60 centímetros de longitud y 30 de anchura. Cualquiera que sea el método elegido se conectará mediante un cable de cobre de buena sección (1 ó 2 mm2).

En algunos casos concretos en los que se va a trabajar fre-, cuentemente manipulando circuitos integrados de tecnología CMOS, que son bastante sensibles a las descargas estáticas, se necesita disponer de superficies de apoyo a base de ciertas gomas conductoras, enlazadas a tierra e incluso que la persona también se conecte a tierra mediante una pulsera especial.

Sistemas de protección

Se aconseja que el interruptor general sea del tipo limitador de corriente para que en el caso de sobrecarga o cortocircuito accidental desconecte automáticamente la red, de la mesa de trabajo.

La limitación a 10 ó 15 Amperios suele ser suficiente para un laboratorio de este tipo.

Para conseguir una buena protección ante cualquier descarga motivada por derivaciones,de algunos equipos, conviene instalar en serie con el interruptorgeneral un diferencial de buena sensibilidad (30 mA como máximo).

Cuando se manipula en el interior de los televisores, se deben alimentar éstos a través de un transformador de aislamiento, o sea con relación 1:1, en caso contrario, además de ser peligroso, impide la utilización de algunos instrumentos de medida.

Complementos

Un complemento muy práctico para instalar sobre el banco de trabajo, que ya suponemos totalmente montado, resulta un perchero de pared con cuatro o cinco ganchos, destinados a recoger todos los cables, cabléenlos, latiguillos y sondas de medida que se empleen normalmente. Puede situarse sobre uno de los laterales del mismo, atornillándole al borde o «canto» del tablero.

En el caso de que se vaya a trabajar en construcción o mantenimiento de televisores, será necesario incluir una instalación de antena colectiva con varios conectores base de salida enlazados mediante un amplificador y un repartidor a la propia del edificio. „

El soldador la primera herramienta

La herramienta que proporciona la temperatura necesaria para realizar la soldadura es el soldador eléctrico, el cual juega un papel muy importante para obtener una buena calidad de ésta y por lo tanto se debe ser muy cuidadoso en el momento de realizar su elección y adquisición. El soldador está compuesto por tres partes fundamentales que son las siguientes:

— Mango o elemento que permite la manipulación, proporcionando un buen aislamiento del calor para evitar quemaduras.

— Resistencia interna, que es el elemento encargado de producir el calentamiento hasta alcanzar la temperatura necesaria para soldar.

— Punta de soldar que al estar en contacto mecánico y. térmico con la superficie exterior del alojamiento metálico de la resistencia, transmite el calor de ésta a la zona de soldadura.

Además, el soldador dispondrá del correspondiente cable para realizar su conexión a la red eléctrica o a cualquier otro elemento que se emplee para pr©porcionarle la alimentación. Es muy im-portantéNque la resistencia interna y sus correspondientes hilos de conexión mantengan un buen-aislamiento eléctrico de la punta metálica de soldar y de su correspondiente brazo soporte, ya que, de lo contrario, pueden producirse derivaciones de la red eléctrica a la punta y ésta pu«de, a su vez, dañar al circuito en el momento de la soldadura, al comunicar a éste la tensión de la red por el contacto eléctrico punta-circuito que se origina en dicho momento. Normalmente' los soldadores nuevos no presentan ningún problema en este sentido, a no ser por algún defecto originado durante sulabricación, pero después de un largo tiempo de uso, este aislamiento puede degradarse.

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