¿Qué es la polaridad?
En el mundo de la electrónica, la polaridad indica si un componente en un circuito es simétrico o no. Un componente sin polaridad puede ser conectado en cualquier sentido y aun así funcionar de manera correcta. Un componente simétrico rara vez tiene más de dos terminales, y cada terminal en el componente es equivalente. Puedes conectar un componente sin polaridad en cualquier dirección, y va a funcionar de igual manera.
Un componente polaridad solo se puede conectar a un circuito en un sentido. Un componente polarizado puede tener dos, veinte e incluso dos cientos pines, y cada uno tiene una función y/o posición única. Si un componente polarizado se conecta a un circuito de forma incorrecta, en el mejor de los casos no va a funcionar como debería. En el peor de los casos, un componente polarizado conectado de manera incorrecta va a humear, tirar chispas y va a ser una pieza inservible.
La polaridad es un concepto muy importante, especialmente cuando se trata de armar físicamente circuitos. Ya sea que estés usando un protoboard, soldándolas a un PCB, o cosiéndolas en un proyecto Wearable, es crítico poder identificar los componentes polarizados y saber conectarlos en la posición correcta. ¡Para eso estamos acá!
En este tutorial vamos a discutir cuales son los componentes que tienen polaridad y cuales no, y como comprobar la polaridad de algunos componentes.
Lecturas Sugeridas
Si no estas muy confundido, probablemente pueda leer el resto de este tutorial sin problemas. La polaridad es un concepto que se basa en conceptos electrónicos más básicos y requiere el apoyo de otros conceptos. Si no los ha leído, considere revisar algunos de los tutoriales de abajo antes de empezar con este.
- Como usar un multímetro
- Voltaje, Corriente, Resistencia y la Ley de Ohm.
- ¿Qué es un circuito?
- Como usar un protoboard.
Polaridad de los Diodos y LED
Los diodos solo permiten que la corriente fluya en una dirección, y siempre son polarizados. Un diodo tiene dos terminales. El lado positivo se llama ánodo y el lado negativo se llama cátodo.
La corriente en un diodo solo puede ir del ánodo al cátodo, lo cual explica porque es importante que un diodo esté conectado en el sentido correcto. Cada diodo debe tener algún tipo de indicación física ya sea en el pin del ánodo o en el pin del cátodo. Generalmente, el diodo tiene una línea cerca del pin del cátodo, la cual es parecida a la línea vertical en el símbolo del diodo.
Abajo hay algunos ejemplos de diodos. El diodo de arriba, un rectificador 1N4001, tiene una línea gris cerca del cátodo. Debajo de este, un diodo de señal 1N4148 usa una línea negro para marcar el cátodo. Al final hay un par de diodos de montaje en superficie, los cuales cada uno usa una línea gris para marcar que pin es el cátodo.
LEDs
La sigla LED significa Diodo Emisor de Luz (En inglés: Light Emitting Diode), por lo que ellos, al igual que sus primos los diodos, son polarizados. Hay un montón de identificadores para encontrar los pines positivos y negativos en un LED. Puede intentar encontrar el pin más largo,el cual indicaría el ánodo (pin positivo).
Si alguien por algún motivo ha cortado las patas o pines, trata de visualizar el lado plano en la carcasa exterior del LED. El pin más cercano al lado plano va a ser el pin negativo, el cátodo.
También pueden existir otros indicadores. Los diodos SMD (Diseñados para Montaje en Superficie) tienen un rango de identificadores ánodo/cátodo. A veces es más fácil usar un multitester para probar la polaridad. Elije la función de diodos en el multímetro (generalmente está indicada por el símbolo de un diodo), y une cada punta a uno de los terminales del LED. Si el LED se enciende, la punta positiva está tocando el ánodo, y la negativa el cátodo. Si no se enciende, intente cambiar de lado las puntas del multímetro.
La polaridad de un pequeño LED de montaje en superficie es probada con un tester. Si el cable positivo toca el ánodo y el negativo toca el cátodo, el LED deberá encenderse.
Los diodos no son los únicos componentes polarizados. Hay muchas piezas que no funcionaran si se conectan de manera incorrecta. Ahora, hablaremos de algunos otros componentes que comúnmente son polarizados, comenzando con los circuitos integrados.
Polaridad de Circuitos Integrados
Los Circuitos Integrados pueden tener muchos pines, y cada pin de un circuito integrado tiene una función y posición única. Es muy importante mantener las polaridades correctas. Hay una gran probabilidad que ellas humeen, se derritan, o se arruinen si no se conectan correctamente.
Los Circuitos Integrados de agujeros pasantes (en inglés: through-hole) generalmente vienen empaquetados con entradas duales (DIP) – dos filas de pines, cada una separada por 0.1 pulgadas. La separación entre cada fila de pines es suficientemente ancha para fijarse en la parte central de un protoboard. Los Circuitos Integrados DIP generalmente tienen una hendidura que indica cuál de todos los pines es el primero. Si no tiene una hendidura, el circuito integrado puede tener un punto sobresaliente cerca del pin 1.
Un Circuito Integrado con un punto y una hendidura para indicar la polaridad. A veces se puede obtener los dos, otras veces se obtiene el uno o el otro.
Para todos los Circuitos Integrados, los números de los pines crecen secuencialmente en sentido contrario a las manillas del reloj, comenzando con el pin 1.
Los Circuitos Integrados de montaje superficial pueden venir en formatos QFN, SOIC, SSOP, u en otros formatos. Estos Circuitos integrados generalmente tienen un punto cercano al pin 1.
Un ATmega32U4 en un paquete TQFP, al lado del pinout del datasheet.
Capacitores Electrolíticos
No todos los capacitores son polarizados, pero cuando lo son, es muy importante no mezclar sus polaridades.
Los capacitores cerámicos pequeños (1µF o menos), generalmente de color amarillo, no son polarizados. Estos se pueden conectar de cualquier forma.
Los capacitores electrolíticos, los que parecen pequeñas latas, son polarizados. El pin negativo del capacitor generalmente es indicado por un “-“, y/o una tira de color por el lado. También pueden tener uno de sus pines más largo indicando el lado positivo.
En la figura de abajo hay capacitores electrolíticos de 10µF (izquierda) y 1mF, cada uno tiene un símbolo “-“para marcar el pin negativo, y un pin positivo más largo.
Al aplicar voltaje negativo a un capacitor electrolítico por un tiempo prolongado resulta en un estallido, y la parte superior del capacitor va a hincharse hasta abrirse. Desde ahí en adelante el capacitor va a estar inservible, actuando como un corto circuito.
Otros Componentes Polarizados
Baterías y Fuentes de Poder
Obtener la polaridad correcta en su circuito comienza y termina con conectar correctamente la fuente de poder. No importa si tu proyecto se alimenta de un transformador AC/DC o de una batería, es crítico que no los conectes al revés o que apliques -9V o -4.2V a tu proyecto.
Cualquier persona que haya cambiado una batería sabe cómo encontrar su polaridad. La mayoría de las baterías indican los terminales positivos y negativos con un símbolo “+” o “-“. Otras veces pueden tener un cable rojo para el positivo y uno negro para el negativo.
Una variedad de baterías. Polímero de Litio, celda de monedas, alcalina de 9V, alcalina AA, y NiMH AA. Cada una tiene alguna manera para representar los terminales positivos o negativos.
Las fuentes de poder generalmente tienen un conector estándar, el cual debería tener polaridad. Un conector de alimentación, por ejemplo, tiene dos conductores: externo e interno; el interno, o conductor central, generalmente es el terminal positivo. Otros conectores, como los JST, están formados de tal manera que no se pueden conectar al revés.
Algunos circuitos para protegerse contra la polaridad inversa de una fuente de poder, incorporan un diodo, o un MOSFET.
Transistores, MOSFETs, y Reguladores de Voltaje
Estos componentes polarizados, tradicionalmente de tres terminales, son agrupados debido a que comparten tipos de empaquetaduras similares. Los transistores de agujero pasante, los MOSFET, y los reguladores de voltaje generalmente vienen en una encapsulado TO-92 o TO-220, como se ve abajo. Para saber la ubicación de los pines, observa el borde plano en el encapsulado TO-92 o la placa de metal del TO-220, y compáralo con el pin-out del datasheet.
Esto es solo el comienzo de los componentes polarizados. Hasta los componentes no polarizados, como las resistencias, pueden venir en paquetes polarizados. Un pack de resistores, que agrupa cinco o más resistencias es un ejemplo de eso.
Afortunadamente, cada componente polarizado debería tener alguna forma para informarlo de que pin corresponde. Asegúrate de siempre leer las hojas de datos de tus componentes, y revisar el encapsulado por puntos u otras marcas.