EJERCICIOS PRÁCTICOS CON ELECTRÓNICA

Prefacio ………………………………………………………………………………………. xi
1. Teoría ………………………………………………………………………………………. 1
1.0 Introducción …………………………………………………………………………………………………. 1
1.1 Qué es la intensidad de la corriente ……………………………………………………………….. 1
1.2 Qué es el voltaje o tensión eléctrica ……………………………………………………………….. 2
1.3 Cómo calcular voltaje, intensidad de la corriente y resistencia ………………………. 4
1.4 Cómo calcular la corriente en cualquier punto de un circuito ……………………….. 6
1.5 Cómo calcular los voltajes en nuestro circuito ………………………………………………. 7
1.6 Qué es la potencia eléctrica ……………………………………………………………………………. 8
1.7 La corriente alterna (CA) ………………………………………………………………………………. 8
2. Resistencias …………………………………………………………………………….. 11
2.0 Introducción ………………………………………………………………………………………………..11
2.1 Cómo leer el encapsulado de una resistencia ………………………………………………..11
2.2 Cómo averiguar los valores estándar de una resistencia ……………………………….14
2.3 Selección de una resistencia variable …………………………………………………………….15
2.4 Conexión de resistencias en serie …………………………………………………………………17
2.5 Conexión de resistencias en paralelo ……………………………………………………………18
2.6 Cómo reducir un voltaje a un valor específico ……………………………………………..19
2.7 Cómo seleccionar una resistencia para que no se queme ………………………………21
2.8 Cómo medir el nivel de luminosidad ……………………………………………………………22
2.9 Cómo medir la temperatura …………………………………………………………………………23
2.10 Cómo seleccionar el hilo correcto ………………………………………………………………24
3. Condensadores y bobinas inductoras ………………………………………….. 29
3.0 Introducción ………………………………………………………………………………………………..29
3.1 Cómo almacenar temporalmente energía en nuestros circuitos ……………………29
3.2 Cómo identificar los diferentes tipos de condensadores ……………………………….33
3.3 Cómo leer el encapsulado de una resistencia ………………………………………………..35
3.4 Conexión de condensadores en paralelo ………………………………………………………36
3.5 Conexión de condensadores en serie ……………………………………………………………37
3.6 Cómo almacenar cantidades enormes de energía …………………………………………38
3.7 Cómo calcular la energía almacenada en un condensador ……………………………39
3.8 Cómo modificar y moderar el flujo de corriente …………………………………………..40
3.9 Cómo convertir voltajes de corriente alterna (CA) ……………………………………….41
4. Diodos …………………………………………………………………………………. 45
4.0 Introducción ………………………………………………………………………………………………..45
4.1 Cómo bloquear el flujo de corriente en una dirección ………………………………….45
4.2 Conozca sus diodos ……………………………………………………………………………………..47
4.3 Cómo usar un diodo para limitar los voltajes de corriente continua (CC) …… 49
4.4 Hágase la luz ………………………………………………………………………………………………..50
4.5 Detección de luz …………………………………………………………………………………………..52
5. Transistores y circuitos integrados ………………………………………………55
5.0 Introducción ……………………………………………………………………………………………..55
5.1 Conmutación de una corriente fuerte usando una más débil ………………………..56
5.2 Conmutación de una corriente con una corriente de control mínima ………….59
5.3 Cómo conmutar grandes cargas de corriente con eficiencia …………………………61
5.4 Cómo conmutar voltajes muy grandes …………………………………………………………63
5.5 Cómo seleccionar el transistor apropiado …………………………………………………….64
5.6 Conmutación de corriente alterna (CA) ……………………………………………………….67
5.7 Cómo detectar luz usando transistores …………………………………………………………68
5.8 Cómo aislar señales por seguridad y para eliminación de ruido ……………………69
5.9 Introducción a los circuitos integrados ………………………………………………………..71
6. Interruptores y relés ……………………………………………………………….. 73
6.0 Introducción ………………………………………………………………………………………………..73
6.1 Conmutación/interrupción de la electricidad de forma mecánica ………………..73
6.2 Conozca sus conmutadores/interruptores ……………………………………………………75
6.3 Conmutación usando electromagnetismo ……………………………………………………77
6.4 Redescubriendo los relés ………………………………………………………………………………78
7. Las fuentes de alimentación ………………………………………………………… 81
7.0 Introducción ……………………………………………………………………………………………….. 81
7.1 Cómo convertir CA en CA de voltaje diferente …………………………………………… 82
7.2 Aspectos básicos de la conversión de CA a CC ……………………………………………. 83
7.3 Disminución del rizo en la conversión de CA a CC …………………………………….. 85
7.4 Conversión de CA a CC regulada ………………………………………………………………… 87
7.5 Conversión de CA a CC variable …………………………………………………………………. 89
7.6 Cómo regular el voltaje desde una batería …………………………………………………… 90
7.7 Construcción de una fuente de alimentación de corriente constante …………… 91
7.8 Cómo regular el voltaje de CC de modo eficiente ………………………………………… 92
7.9 Cómo convertir un voltaje de CC inferior en otro superior …………………………. 93
7.10 Cómo convertir CC en CA ……………………………………………………………………….. 94
7.11 Alimentación de un proyecto con 110 o 220 V de CA ………………………………. 97
7.12 Cómo multiplicar el voltaje ………………………………………………………………………. 98
7.13 Cómo suministrar alto voltaje a 450 V ……………………………………………………… 99
7.14 Cómo suministrar voltaje aún más alto (>1 kV) …………………………………….. 102
7.15 Fuente de alimentación de muy, muy alto voltaje
(bobina de Tesla de estado sólido) ……………………………………………………….. 103
7.16 Cómo fundir un fusible ………………………………………………………………………. 106
7.17 Cómo protegernos de los errores de polaridad ……………………………………… 107
8. Baterías ……………………………………………………………………………. 111
8.0 Introducción ……………………………………………………………………………………….. 111
8.1 Cómo estimar la duración de la batería ………………………………………………….. 111
8.2 Cómo elegir una batería no recargable …………………………………………………… 113
8.3 Cómo elegir una batería recargable ……………………………………………………….. 115
8.4 Carga lenta …………………………………………………………………………………………… 116
8.5 Respaldo automático de batería …………………………………………………………….. 117
8.6 Cómo cargar baterías LiPo ……………………………………………………………………. 119
8.7 Obtenga toda la potencia posible con un ladrón de julios ………………………… 120
9. Energía solar ………………………………………………………………………………………….. 123
9.0 Introducción …………………………………………………………………… 123
9.1 Uso de la energía solar como fuente de alimentación
en nuestros proyectos …………………………………………………………………………… 123
9.2 Seleccionar un panel solar …………………………………………………………………….. 126
9.3 Cómo medir la salida de potencia real de un panel solar …………………………. 128
9.4 Uso de la energía solar para alimentar un Arduino …………………………………. 130
9.5 Uso de la energía solar para alimentar un Raspberry Pi…………………………… 132
10. Arduino y Raspberry Pi ………………………………………………………. 135
10.0 Introducción ………………………………………………………………………………………. 135
10.1 Explorando un Arduino ……………………………………………………………………… 135
10.2 Cómo descargar y utilizar los sketches del libro para el Arduino ……………. 139
10.3 Explore el Raspberry Pi ………………………………………………………………………. 140
10.4 Cómo descargar y utilizar los programas Python del libro …………………….. 141
10.5 Cómo ejecutar un programa en el Raspberry Pi durante el inicio …………… 142
10.6 Explore las alternativas a Arduino y Raspberry Pi …………………………………. 143
10.7 Conmutación …………………………………………………………………………………….. 145
10.8 Control de salidas digitales con Arduino ……………………………………………… 149
10.9 Control de salidas digitales desde Raspberry Pi …………………………………….. 150
10.10 Cómo conectar el Arduino a entradas digitales
como conmutadores/interruptores ……………………………………………………. 151
10.11 Cómo conectar el Raspberry Pi a entradas digitales
como conmutadores/interruptores ……………………………………………………. 154
10.12 Cómo leer entradas analógicas en el Arduino …………………………………….. 155
10.13 Cómo generar una salida analógica en el Arduino ………………………………. 157
10.14 Cómo generar una salida analógica en el Raspberry Pi ………………………… 160
10.15 Cómo conectar el Raspberry Pi a dispositivos I2C ………………………………. 162
10.16 Cómo conectar el Raspberry Pi a dispositivos SPI ………………………………. 164
10.17 Conversión de niveles lógicos ……………………………………………………………. 165
11. Conmutación ……………………………………………………………………. 169
11.0 Introducción ……………………………………………………………………………………… 169
11.1 Conmutación de una potencia superior a la que nuestro Arduino o Raspberry Pi pueden manejar  …………………………………………………………… 169
11.2 Conmutación de potencia en el nivel alto …………………………………………….. 171
11.3 Cómo conmutar una potencia mucho mayor ……………………………………….. 173
11.4 Conmutación de mucha más potencia en el nivel alto …………………………… 175
11.5 Cómo elegir entre un BJT y un MOSFET …………………………………………….. 176
11.6 Conmutación con un Arduino ……………………………………………………………. 178
11.7 Conmutación con un Raspberry Pi ……………………………………………………… 181
11.8 Conmutación reversible ……………………………………………………………………… 183
11.9 Cómo controlar un relé desde una patilla GPIO …………………………………… 184
11.10 Cómo controlar un relé de estado sólido desde una patilla GPIO …………. 187
11.11 Cómo conectar salidas de colector abierto ………………………………………….. 188
12. Sensores …………………………………………………………………………. 191
12.0 Introducción ……………………………………………………………………………………… 191
12.1 Cómo conectar un conmutador/interruptor
a un Arduino o Raspberry Pi ………………………………………………………………. 191
12.2 Detección de posición rotacional …………………………………………………………. 196
12.3 Detección de entrada analógica desde sensores resistivos ……………………… 201
12.4 Cómo añadir entradas analógicas al Raspberry Pi …………………………………. 203
12.5 Cómo conectar sensores resistivos al Raspberry Pi sin un ADC …………….. 204
12.6 Cómo medir el nivel de luminosidad …………………………………………………… 206
12.7 Cómo medir la temperatura con un Arduino o Raspberry Pi ………………… 207
12.8 Cómo medir la temperatura sin un ADC en el Raspberry Pi………………….. 209
12.9 Cómo medir la rotación usando un potenciómetro ………………………………. 211
12.10 Cómo medir la temperatura con un CI analógico ……………………………….. 212
12.11 Cómo medir la temperatura con un CI digital ……………………………………. 214
12.12 Medición de la humedad …………………………………………………………………… 218
12.13 Cómo medir la distancia …………………………………………………………………… 220
13. Motores ………………………………………………………………………….. 225
13.0 Introducción ……………………………………………………………………………………… 225
13.1 Encendido/apagado de motores DC (CC) ……………………………………………. 226
13.2 Medición de la velocidad de un motor DC (CC) …………………………………… 227
13.3 Cómo controlar el sentido de giro de un motor CC ………………………………. 229
13.4 Cómo situar un motor en posiciones concretas
con la máxima precisión ……………………………………………………………………… 233
13.5 Cómo mover un motor un número exacto de pasos ……………………………… 238
13.6 Elegir un motor paso a paso más sencillo …………………………………………….. 243
14. Pantallas y diodos LED ……………………………………………………… 249
14.0 Introducción ……………………………………………………………………………………… 249
14.1 Conexión de LED estándar …………………………………………………………………. 249
14.2 Cómo controlar diodos LED de gran potencia ……………………………………… 252
14.3 Cómo alimentar muchos LED …………………………………………………………….. 254
14.4 Conmutación de múltiples LED al mismo tiempo ………………………………… 256
14.5 Multiplexación de señales para pantallas de 7 segmentos ………………………. 256
14.6 Cómo controlar muchos LED ……………………………………………………………… 259
14.7 Cómo cambiar los colores de un LED RGB ………………………………………….. 264
14.8 Cómo conectar tiras de LED direccionables …………………………………………. 268
14.9 Cómo usar una pantalla LED de 7 segmentos con bus I2C………………………… 271
14.10 Cómo mostrar gráficos o texto en pantallas OLED ……………………………… 275
14.11 Cómo mostrar texto en pantallas LCD alfanuméricas …………………………. 277
15. Circuitos integrados digitales …………………………………………….. 281
15.0 Introducción ……………………………………………………………………………………… 281
15.1 Cómo proteger los CI del ruido eléctrico ……………………………………………… 281
15.2 Conozca sus familias lógicas ……………………………………………………………….. 283
15.3 Cómo controlar más salidas que patillas GPIO …………………………………….. 284
15.4 Construcción de un interruptor basculante digital ……………………………….. 288
15.5 Cómo reducir la frecuencia de una señal ……………………………………………… 289
15.6 Cómo conectar contadores decimales ………………………………………………….. 290
16. Electrónica analógica ……………………………………………………….. 293
16.0 Introducción ……………………………………………………………………………………… 293
16.1 Cómo filtrar las frecuencias altas de forma rápida y sencilla ………………….. 293
16.2 Cómo crear un oscilador …………………………………………………………………….. 297
16.3 Cómo hacer parpadear LED en serie ……………………………………………………. 298
16.4 Cómo evitar las caídas de tensión entre la entrada y la salida ……………………. 299
16.5 Cómo construir un oscilador de bajo coste …………………………………………… 301
16.6 Cómo construir un oscilador de ciclo de trabajo variable ………………………. 303
16.7 Cómo hacer un temporizador monoestable …………………………………………. 305
16.8 Cómo controlar la velocidad de un motor ……………………………………………. 306
16.9 Cómo aplicar modulación PWM a una señal analógica ………………………… 308
16.10 Construcción de un VOC (Voltage-Controlled Oscillator,
oscilador controlado por voltaje) ……………………………………………………….. 310
16.11 Explore la medición de decibelios ……………………………………………………… 311
17. Amplificadores operacionales …………………………………………….. 315
17.0 Introducción ……………………………………………………………………………………… 315
17.1 Selección de un amplificador operacional …………………………………………….. 316
17.2 Alimentación de un Op-Amp (fuente de alimentación dividida) …………… 318
17.3 Alimentación de un Op-Amp (fuente de alimentación sencilla) …………….. 319
17.4 Cómo construir un amplificador inversor ……………………………………………. 320
17.5 Cómo construir un amplificador no inversor ……………………………………….. 322
17.6 Establecer un buffer de señal ……………………………………………………………….. 323
17.7 Cómo reducir la amplitud en las frecuencias altas ………………………………… 325
17.8 Cómo filtrar las frecuencias bajas ………………………………………………………… 328
17.9 Cómo filtrar las frecuencias altas y bajas ………………………………………………. 330
17.10 Cómo comparar dos voltajes ……………………………………………………………… 332
18. Audio ……………………………………………………………………………… 335
18.0 Introducción ……………………………………………………………………………………… 335
18.1 Cómo reproducir sonidos en un Arduino ……………………………………………. 336
18.2 Cómo reproducir sonidos en un Raspberry Pi ……………………………………… 339
18.3 Cómo incorporar un micrófono con electreto en un proyecto ………………. 340
18.4 Cómo construir un amplificador de potencia de 1 W ……………………………. 343
18.5 Cómo construir un amplificador de potencia de 10 W ………………………….. 345
19. Radiofrecuencia ………………………………………………………………. 349
19.0 Introducción ……………………………………………………………………………………… 349
19.1 Creación de un transmisor de radio FM ………………………………………………. 354
19.2 Creación de un transmisor FM software usando un Raspberry Pi ………….. 355
19.3 Cómo construir un receptor FM controlado por un Arduino ………………… 357
19.4 Cómo enviar datos digitales con señales de radio …………………………………. 359
20. Construcción …………………………………………………………………… 365
20.0 Introducción ……………………………………………………………………………………… 365
20.1 Cómo crear circuitos temporales …………………………………………………………. 365
20.2 Cómo crear circuitos permanentes ………………………………………………………. 372
20.3 Cómo diseñar nuestra propia placa de circuito impreso………………………… 375
20.4 Explore la soldadura de agujero pasante ………………………………………………. 378
20.5 Explore la soldadura en superficie ……………………………………………………….. 379
20.6 Desoldar componentes ……………………………………………………………………….. 384
20.7 Cómo soldar sin arruinar los componentes ………………………………………….. 386
21. Herramientas …………………………………………………………………… 389
21.0 Introducción ……………………………………………………………………………………… 389
21.1 Cómo usar una fuente de alimentación de laboratorio …………………………… 389
21.2 Cómo medir voltajes de CC …………………………………………………………………… 391
21.3 Cómo medir voltajes de CA …………………………………………………………………… 392
21.4 Medición de la corriente ………………………………………………………………………… 393
21.5 Cómo medir la continuidad …………………………………………………………………… 394
21.6 Cómo medir la resistencia, capacitancia e inductancia …………………………… 395
21.7 Cómo descargar un condensador …………………………………………………………… 396
21.8 Cómo medir voltajes altos ……………………………………………………………………… 397
21.9 Utilización del osciloscopio……………………………………………………………………. 400
21.10 Cómo utilizar un generador de señales (funciones) …………………………….. 402
21.11 Simulación ………………………………………………………………………………………….. 403
21.12 Cómo trabajar seguros con alta tensión ……………………………………………… 406
A. Componentes y proveedores ………………………………………………………………… 409
B. Esquema de patillas y conectores del Arduino ……………………………………. 419
C. Esquema de patillas y conectores del Raspberry Pi …………………………….. 421
D. Unidades y prefijos …………………………………………………………………………………. 423