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UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA CENTRO UNIVERSITARIO DE LA COSTA SUR DIVISIÓN DE DESARROLLO REGIONAL DEPARTAMENTO DE INGENIERÍAS

Técnico Superior Universitario en Electrónica y Mecánica Automotriz

“MANUAL DE PRÁCTICAS DE ELECTRÓNICA AUTOMOTRIZ I”

Por: M. I. E. Jorge Arturo Pelayo López

Diciembre de 2008

MANUAL PRÁCTICAS ELECTRÓNICA AUTOMOTRIZ I

Técnico Superior Universitario en Electrónica y Mecánica Automotriz

M. I. E. Jorge Arturo Pelayo López

Diciembre de 2008

ÍNDICE Práctica 1. Formas de onda de la c. a. y la c. d…………………..………………. Práctica 2. Obtención del valor de resistencias……………………………...…… Práctica 3. Medición de las resistencias con el multímetro……………………… Práctica 4. Medición de resistencia en serie y en paralelo con el multímetro…. Práctica 5. Prueba del capacitor con el multímetro…...………………………….. Práctica 6. Prueba de bobinas………………...……………………………………. Práctica 7. Prueba de diodos………….……………………………………………. Práctica 8. Rectificador de onda completa………………………………………… Práctica 9. Prueba de transistores…………………………………………………. Práctica 10. Alarma……………………………………….………………………….. Referencias…………………………………………………………………………….

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Manual de Prácticas de Electrónica Automotriz I

PRACTICA No. 1 Formas de onda de la c. a. y la c. d. Nombre del Alumno: ________________________________ Fecha: _________

OBJETIVOS  Que el alumno analice las formas de onda de la c. a. y de la c. d. utilizando el osciloscopio.  Que aprenda a medir voltajes y frecuencias con el osciloscopio.  Que aprenda a medir voltajes con el multímetro.

MATERIAL  Osciloscopio  Transformador y / o eliminador.  Batería 1.5 o 9 volts.

INTRODUCCION CORRIENTE DIRECTA. Es una corriente eléctrica que fluye en una dirección. CORRIENTE ALTERNA. Es una corriente eléctrica con cambios en su dirección en intervalos regulares de tiempo. En 60 ciclos de corriente alterna hay cambios en su dirección 120 veces cada segundo, siendo estos 60 positivos y 60 negativos alternadamente cada segundo. DESARROLLO a) Observe como se prueba el voltaje con el multimetro

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b) Ahora observe como se prueba el voltaje con osciloscopio.

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REPORTE Dibuje la forma de onda de la c. d. que obtuvo con el osciloscopio.

Dibuje la forma de onda de la c. a. que obtuvo con el osciloscopio.

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PRACTICA No. 2 Obtención del valor de resistencias Nombre del Alumno: ________________________________ Fecha: _________

OBJETIVO El alumno obtendrá el valor de la resistencia por medio de los códigos de colores.

MATERIAL  Resistencias  Código de colores

INTRODUCCION Si hay corriente circulando a través de un resistor, significa que tenemos un voltaje entre los terminales del resistor. Cuando la corriente fluye, el resistor desprende o disipa energía en forma de calor.

La cantidad de calor que puede manejar un resistor, es conocida como rango de wattaje y esta dada principalmente en función de su tamaño. El tamaño y el rango de wattaje de un resistor común, se muestra en la siguiente figura:

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DESARROLLO a) El alumno visualizará las bandas de color impresas en el cuerpo de las resistencias como lo indica la figura siguiente.

Resistencia con alambre de conexión axial

Resistencia con alambre de conexión radial

Figura 1.42. Código de colores para las resistencias de carbón.

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REPORTE: Escriba el valor de las siguientes resistencias basándose en las bandas de colores impresas en las resistencias.

R1=___________ ____

R2=___________ ____

R3=___________ ____

R4=___________ ____

R5=___________ ____

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PRACTICA No. 3 Medición de las resistencias con el multímetro Nombre del Alumno: ________________________________ Fecha: _________

OBJETIVO El alumno aprenderá a checar y obtener el valor de la resistencia haciendo uso del multímetro.

MATERIAL  Multímetro  5 resistencias

INTRODUCCION Un multímetro, a veces también denominado polímetro o tester, es un instrumento de medida que ofrece la posibilidad de medir distintos parámetros eléctricos y magnitudes en el mismo aparato. Las más comunes son las de voltímetro, amperímetro y óhmetro. Es utilizado frecuentemente por personal en toda la gama de electrónica y electricidad. Los multímetro pueden ser analógicos o digitales. En la siguiente figura se muestran ambos.

Multímetro analógico

Multímetro digital

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DESARROLLO Como medir resistencias con el multímetro analógico a) Coloque la perilla selectora (perilla selectora de rangos / función) en la función de ohmios y en el rango de ohmios apropiado. Este rango cuenta con el valor del resistor a ser medido. Si Ud. no sabe aproximadamente el valor del resistor debe colocar la perilla en el rango más alto.

b) Conecte la terminal de prueba rojo en la toma (+) y el terminal negro en la toma (-).

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c) Ahora el multímetro esta listo para medir el resistor. Tome el resistor a ser medido y toque con las puntas (es indiferente con cual) los terminales del resistor y lea en la escala de ohmios (arco de ohmios), según se ve en la figura siguiente.

REPORTE Ahora Ud. checará y anotará el valor de 5 resistencias utilizando un multímetro digital. (Pida accesoria al profesor o bien al encargado del laboratorio sobre como utilizar un multímetro digital).

NOTA: Recuerde que la resistencia no tiene polaridad. R1=__________________________ R2=__________________________ R3=__________________________ R4=__________________________ R5=__________________________

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PRACTICA No. 4 Medición de resistencia en serie y en paralelo con el multímetro Nombre del Alumno: ________________________________ Fecha: _________

OBJETIVOS 1. El alumno obtendrá los valores resultantes de las conexiones de las resistencias en serie. 2. El alumno obtendrá los valores resultantes de las conexiones de las resistencias en paralelo.

MATERIAL  Multímetro  Resistencias

DESARROLLO Resistencias en serie Los siguientes pasos le guiaran para descubrir que pasa cuando Ud. conecta dos resistencias en serie. 1.- Tome dos resistencias de 1 K.

2.- Usando un caimán sujetador, conecte las resistencias en serie.

3.- Usando un multímetro mida la resistencia total y escriba su valor. RT = _______________________. Donde: R = Resistencia, t = Total y s = Serie 10

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4.- Repita el mismo experimento usando un resistor de 470 ohmios y un resistor de 1 k. Escriba el valor total. Rts =________________________

Por este experimento usted aprendió que cuando usted conecta dos resistencias en serie, el valor de la resistencia total, es igual a la adición o suma del valor del valor de las dos resistencias. Por lo tanto, la formula para calcular la resistencia total para dos o más resistencias en serie es: Rts = R1 + R2 Rts = R1 + R2 + R3 + ... Rn.

EJERCICIO 1. 1.- Cuando usted conecte dos o más resistencias en serie la resistencia total será la ________________.de los valores individuales de cada resistor.

2.- Escriba la formula que usaría para calcular la resistencia total en los siguientes circuitos.

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3.- Calcule la resistencia total en el siguiente circuito:

Resistencias en paralelo Los siguientes pasos le guiaran para descubrir que pasa cuando usted conecta dos resistencias en paralelo. 1.- Tome los dos resistencias de 1k. 2.- Usando dos caimanes sujetadores conecte las resistencias en paralelo.

3.- Usando un multímetro mida la resistencia total de las resistencias Rtp y escriba el valor. Rtp = _____________________ Donde R = Resistencia, t = Total y p = Paralelo

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Repita el mismo experimento usando un resistor de 1 k y un resistor de 470 ohmios y escriba el valor total. Rpt =____________________ En este experimento usted aprendió que cuando conecta dos resistencias en paralelo, la resistencia total será mas baja que el valor de la resistencia menor. Si los dos resistencias son de igual valor, usando la siguiente formula usted puede calcular la resistencia de dos resistencias colocados en paralelo. Rtp = (R1 x R2) / (R1 + R2) No puede usar esta formula para mas de dos resistencias. Por lo tanto, si por ejemplo si desea calcular el total de resistencia de tres resistencias en paralelo, deberá calcular primero 2 y el resultado calcularlo con el siguiente resistor como muestra el ejemplo siguiente: PRIMERO: Calcule la Rt1-2 de R1 y R2. DONDE

R1 = 1 K  R2 = 700  R3 = 300  Rt =?

Rt1-2= (R1 x R2) / (R1 + R2) = (1000 x 700) / (1000 + 700) = 411  Ahora usted tiene un circuito con dos resistencias en paralelo. Rt1-2 DE 411  y R3 de 300  . SEGUNDO: Calcule la Rt como sigue: Rt = (Rt1 – 2 x R3) / (Rt1 – 2 + R3) = (411 x 300) / (411 + 300) = 173.4  . 13

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EJERCICIO 2 1.- Cuando usted conecte dos resistencias en paralelo la resistencia será __________________________ que el valor del resistor menor.

2.- Escriba la formula que usaría para calcular la resistencia total en el siguiente circuito.

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Formula: ___________________________

3.- Calcular la resistencia total en el siguiente circuito.

RT= ______________

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REPORTE Calcule la resistencia total en los siguientes casos:

RT=_____________________

RT=_____________________

RT=_____________________

RT=_____________________

RT=_____________________

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PRACTICA No. 5 Prueba del capacitor con el multímetro Nombre del Alumno: ________________________________ Fecha: _________

OBJETIVO Que el alumno aprenda a checar el estado de un capacitor utilizando el multímetro.

MATERIAL  MULTIMETRO  VARIOS CAPACITORES

INTRODUCCION El capacitor es uno de los componentes más utilizados en los circuitos eléctricos y electrónicos. Los capacitores antiguamente se conocían como condensadores y, a veces, todavía se les llama así. Sin embargo, el término capacitor es más correcto. Su símbolo y designación literal es la siguiente (siguiente figura):

C

(a)

C

(b)

DESARROLLO

PASO 1. Coloque el terminal negro de su multímetro en la punta negativa del capacitor y el terminal rojo en la punta positiva. Al hacer esto, la aguja indicadora se desplazara a la derecha. Esto significa que el capacitor está aceptando la carga. 17

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Después de que la aguja indicadora regrese a la posición izquierda y se mantenga allí, significa que el capacitor está completamente cargado y no habrá más corriente fluyendo a través de él.

PASO 2. Ahora sin descargar el capacitor coloque el terminal negro de su multímetro en le punta positiva del capacitor y el terminal rojo en la punta negativa.

Al hacer esto la aguja indicadora ira otra vez ala derecha (el capacitor se descargara rápidamente y cargara otra vez con la nueva polaridad) y luego regresara a la posición izquierda de nuevo.

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Si cuando Ud. prueba un capacitor como explicamos en los pasos 1 y 2, y el mencionado indicador del multímetro se mueve, significa que el capacitor está en buena condición porque no está en corto circuito y puede cargarse y descargarse. Si de otro lado cuando Ud. pruebe un capacitor con su multímetro, ud. No observa la acción de carga y descarga y lea un valor constante de resistencia, significa que el capacitor tiene el dieléctrico roto y hay una resistencia o cortocircuito directo entre las placas. Por lo tanto el capacitor esta en mala condición y debe ser reemplazado. Si Ud. prueba capacitores de pequeño valor (debajo de 1uf) usando este método y si su multímetro no es muy sensible probablemente Ud. no vera la acción de carga y descarga. Pero si cuando Ud. Pruebe el capacitor, el indicador no se mueve y permanece en el extremo izquierdo, esto indica al menos que su capacitor no está en cortocircuito. Esta es una indicación importante porque el problema más común con los capacitores, es que el dieléctrico este roto (probablemente por exceso del valor del voltaje) y las placas están en cortocircuito ahora tome su multímetro y pruebe los siguientes capacitores completando la siguiente tabla.

REPORTE Pruebe varios capacitores y haga sus anotaciones correspondientes al estado de los mismos (bueno/malo).

C1 valor: __________Estado: ___________ C2 valor: __________Estado: ___________ C3 valor: __________Estado: ___________

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PRACTICA No. 6 Prueba de bobinas Nombre del Alumno: ________________________________ Fecha: _________

OBJETIVO El alumno aprenderá a checar el estado de una bobina utilizando el multímetro.

MATERIAL  MULTIMETRO  4 BOBINAS

INTRODUCCION La bobina es uno de los elementos pasivos ideales que acumulan energía en forma de campo magnético y tienen propiedades diferentes cuando se excitan con cantidades de corriente alterna (ca) en vez de corriente directa (cd). A la bobina también se le llama inductor o inductancia. El símbolo en un circuito para el inductor aparece en la figura 6.1 con la abreviatura gráfica para el inductor (L), su unidad es el henrio (H). L

Figura 6.1. Símbolo y notación para el inductor.

DESARROLLO Una bobina o inductor es un conductor arrollado en forma de espiras sobre un núcleo que puede ser de aire, hierro, ferrita, etc. Posee muchas aplicaciones como ser: “bobina de filtro” en fuentes de alimentación, bobinas de antena, bobinas que fijan la frecuencia de un oscilador, transformadores, etc. Su resistencia eléctrica es baja, razón por la cual al hacer la medición con el multímetro sólo se debe medir algunos Ohms tal como se muestra en la figura siguiente: 20

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Si se pone en cortocircuito alguna espira no podrá ser detectada en el multímetro, ya que el instrumento seguirá acusado una baja resistencia. Por lo tanto, la medición de bobinas con el multímetro se limita a saber si el elemento está abierto o no, es decir, si en algún lugar de la bobina se ha cortado el cable. Por razones de calentamiento excesivo o mala aislamiento pueden ponerse en cortocircuito unas varias espiras del elemento, lo cual elimina toda posibilidad de creación de campo magnético ya que una espira en corto es un camino perfecto para las corrientes magnéticas, por lo cual el inductor se comportara como un cable.

REPORTE Pruebe varias bobinas y haga sus anotaciones correspondientes al estado de las mismas (buena/mala).

L1 valor: __________Estado: ___________ L2 valor: __________Estado: ___________ L3 valor: __________Estado: ___________ L4 valor: __________Estado: ___________

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PRACTICA No. 7 Prueba de diodos Nombre del Alumno: ________________________________ Fecha: _________

OBJETIVO Como resultado de las actividades que realices en esta práctica, serás capas de usar correctamente el multímetro para comprobar el estado de los diodos semiconductores.

MATERIAL  Un multímetro.  Diversos diodos de germanio y silicio.

INTRODUCCION Como se mencionó en las lecciones de teoría, los diodos semiconductores tienen la característica de permitir el paso de loa corriente eléctrica, en una sola dirección, cuando son polarizados en sentido directo y, ofrecer una alta resistencia, cuando la polarización se realiza en sentido inverso.

DESARROLLO Al colocar entre las puntas de prueba un diodo semiconductor, realmente lo estamos conectando al circuito eléctrico de la batería, es decir, lo estamos polarizando. Si la polarización es en sentido directo, el diodo ofrecerá poca resistencia eléctrica y la aguja del medidor indicará una baja lectura de ohms.

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Si invertimos la posición del diodo, éste se polarizara en sentido inverso y ofrecerá alta resistencia, lo cual será indicado también por la aguja del medidor.

Una vez hechas estas dos pruebas y obtenidos los resultados ya descritos, es decir baja resistencia en una posición y alta resistencia en la otra, se considera que el diodo se encuentra en buen estado.

REPORTE Cheque algunos diodos y responda (bueno/malo), según se ha explicado en el desarrollo anterior.

D1:________________Estado: ___________ D2:________________Estado: ___________ D3:________________Estado: ___________ D4:________________Estado: ___________

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PRACTICA No. 7 Rectificador de media onda Nombre del Alumno: ________________________________ Fecha: _________

OBJETIVO Analizar como el rectificador de media onda genera una forma de onda que tendrá un valor promedio de empleo particular en el proceso de conversión de ca a cd. Promedio ( valor de cd ) = 0.318 Vp.

MATERIAL    

FUENTE DE ALIMENTACIÓN DE C. A. OSCILOSCOPIO 1 DIODO RESISTENCIA DE 1 K 

INTRODUCCION La red más simple que puede examinarse con una señal variable en el tiempo aparece en la siguiente figura. Utilizaremos el modelo del diodo ideal.

Vo

Rectificador de media onda 24

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DESARROLLO Coloque un osciloscopio en la entrada y salida del circuito anterior como se muestra en la siguiente figura, y compare las formas de onda obtenidas.

REPORTE Grafique la forma de onda que se obtiene al analizar con el osciloscopio la salida del rectificador de media onda.

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PRACTICA No. 8 Rectificador de onda completa Nombre del Alumno: ________________________________ Fecha: _________

OBJETIVO Analizar como el rectificador de onda completa realiza la conversión de la corriente alterna (ca) en corriente directa (cd).

MATERIAL    

OSCILOSCOPIO. FUENTE DE C. A. 4 DIODOS. 1 RESISTENCIA DE 1 K 

INTRODUCCION El nivel de cd obtenido a partir de la entrada senoidal puede mejorarse en un 100% empleando un proceso denominado rectificador de onda completa. La red más familiar para efectuar dicha función aparece en la siguiente figura, con sus cuatro diodos en una configuración puente.

El nivel de cd se duplica en comparación con el sistema de media onda. Promedio ( valor de cd ) =0.636 Vp 26

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DESARROLLO Coloque un osciloscopio en la salida del circuito anterior como se muestra en la siguiente figura, y compárela con la forma de onda correspondiente a la entrada del mismo.

REPORTE Grafique la forma de onda que se obtiene al analizar con el osciloscopio la salida del rectificador onda completa.

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PRACTICA No.9 Prueba de transistores Nombre del Alumno: ________________________________ Fecha: _________

OBJETIVO Como resultado de las actividades que realices en esta práctica, serás capas de comprobar, con ayuda del multímetro, el estado de los transistores.

MATERIAL  UN MULTIMETRO.  TRANSISTORES DIVERSOS.

INTRODUCCION En electrónica se emplean una variedad de transistores en distintas aplicaciones, los cuales tienen formas y tamaños diferentes.

El estado de los transistores como en el caso de los diodos, puede comprobarse con ayuda del multímetro. Esto se explica del modo siguiente: 28

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El multímetro, considerado de la manera más simple como ya se dijo, es básicamente un medidor de baja corriente (miliamperímetro), con una escala calibrada en ohms, una fuente de baja tensión que generalmente es una batería de 3 volts y resistores conectados como se muestra en la siguiente figura.

Como recordaremos, los transistores están formados por dos junturas de cristales NP Y PN.

DESARROLLO Con un elemento común llamado base, de tal manera que la comprobación del estado del transistor se hace mediante la comprobación de sus junturas. Para hacer esto se te aconseja seguir el procedimiento siguiente: 1. Identificar la polaridad que corresponde a cada una de las puntas de prueba de tu multímetro. Localiza a que punta le corresponde el lado negativo de la batería del instrumento y a cual el lado positivo. NOTA. En los multímetros, la polaridad marcada en las conexiones correspondientes a las puntas de prueba (- y +), es únicamente una guía para indicar la polaridad que debe tener el instrumento cuando se realizan mediciones de tensiones eléctricas directas. 2. Asegúrate si el transistor que deseas comprobar es del tipo NPN o PNP. Si tienes duda observa su nomenclatura y consulta el “manual de características”.

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NOTA: Las siguientes indicaciones corresponden a la forma en que se comprueba el estado del transistor NPN, pero esto es válido también para los transistores PNP, con la aclaración que la polaridad de las puntas de prueba del instrumento, deben ser colocadas en posición diferente, tal como se muestra en las gráficas. 3. Localiza la base del transistor cuyo estado deseas comprobar. Si el transistor es PNP, coloca la punta de prueba que le corresponda al lado positivo de la batería del instrumento a la base; y la otra punta, al emisor. Si el transistor esta en buenas condiciones, la aguja del instrumento indicara baja resistencia en esta posición. Si inviertes la puntas del instrumento, este debe marcar alta resistencia.

En esta prueba, una lectura de baja resistencia o conducción en ambas posiciones de las puntas de prueba, indica un corto circuito en la juntura. Por lo contrario, la falta de lectura o no conducción en las dos posiciones, indicara un circuito abierto. En ambos casos el transistor estará en mal estado. 4. Repite las operaciones indicadas en el punto 3, pero colocando ahora la punta negativa en la terminal correspondiente al colector.

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Cualquier lectura en el instrumento, diferentes a las señaladas en el punto 3 será indicación de que el transistor está en mal estado. 5. Coloca una de las puntas en la terminal del colector y la otra en el emisor. Si el transistor está en buen estado, el instrumento no debe indicar lectura alguna. Invierte las puntas y observa nuevamente la carátula del instrumento, tampoco debe registrar lectura alguna. Cualquier valor obtenido en el instrumento en esta prueba, será indicación de que el transistor está en mal estado.

REPORTE Cheque diversos transistores. Comprueba el estado de los mismos conformé al procedimiento descrito anteriormente. Registra tus observaciones en cada caso (bueno/malo).

Q1 número: _____________Estado: ____________

Q2 número: _____________ Estado: ____________

Q3 número: _____________Estado: ____________

Q4 número: _____________ Estado: ____________

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PRACTICA No.10 Alarma Nombre del Alumno: ________________________________ Fecha: _________

OBJETIVO Que el alumno aprenda a diseñar un circuito impreso y a soldar los componentes para montar un circuito electrónico.

MATERIAL     

R1= R2 = 10K P1 = Pulsador NA P2 = Interruptor. mercurio IC1= 555 Zumbador

DIAGRAMA

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FUNCIONAMIENTO Para realizar esta actividad, conviene dibujar el circuito interno del 555, y sobre él, los componentes de la alarma. Observemos que si no movemos el interruptor de mercurio “P2” a su salida se originará un circuito abierto, y en la patilla 2 del 555 tendremos la tensión positiva de la pila. Como la patilla 2 está unida a la patilla negativa del comparador, a la salida de este habrá 0 V, S = 0, Q = 0 y la salida estará desactivada. Si movemos el interruptor, el mercurio pone en contacto los dos hilos metálicos de su salida. Esto supone unir la patilla 2 del 555 a masa o, lo que es lo mismo, ponerla a 0 V. Ahora, la salida del comparador es positiva: como consecuencia, S = 1, Q = 1 y se activa la alarma. De nada sirve colocar el mercurio otra vez en su sitio, ya que poner R = S = 0 en un biestable significa mantener la misma salida: la alarma sigue activada. La única manera de detenerla es accionando el pulsador de reset, P1.

ACTIVIDADES 1. Dibuja el circuito interno del 555 con sus tablas de verdad y explica el funcionamiento del circuito. 2. Monta el circuito en el proto board y comprueba el funcionamiento. 3. Diseña el circuito impreso y monta el circuito.

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REFERENCIAS REEA, Revista de Electricidad, Electrónica y Automática,2008. Prácticas de electronica analógica. Extraído el 17 de diciembre de 2008, desde http://olmo.pntic.mec.es/jmarti50/analogica/index.html Vallejo, H. D., 2004. Saber electrónica. Edición Mexicana. No. de colección 173. 12-16. WIKIPEDIA, 2009. Multímetro. Extraído el 17 de diciembre de 2008, desde http://es.wikipedia.org/wiki/Mult%C3%ADmetro

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