Electrónica
Objetivo
General:
Ø
Presentar información sobre temas relacionados
con la electrónica tales como su definición y sus principales aplicaciones de
la electrónica con el fin de saber la importancia de esta disciplina en nuestra
vida cotidiana, de la misma manera también conocer claramente los conceptos de
tensión, corriente y resistencia, además de presentar algunos ejemplos de
algunos aparatos de medición con los que trabaja la electrónica y así como
también proporcionar algunos ejemplos de lo que son los dispositivos
analógicos, digitales y de potencia con el propósito de comprender y conocer mejor
los conceptos, conocer los equipos de medición y dispositivos de la electrónica
básica y con ello poderlos emplear estos conocimientos cuando se requieran y para
así poder comprender mejor otros temas relacionados a la electrónica.
Objetivos Específicos:
Ø
Analizar la gran importancia que tiene la
disciplina de la electrónica, así como también los múltiples beneficios que
trajo consigo el estudio de la electrónica y la aplicación de los dispositivos
en nuestra vida cotidiana.
Ø
Comprender y conocer claramente algunos
conceptos de la electricidad puesto que es la base de la electrónica como lo es
la definición de tensión, corriente y resistencia, además de conceptos como qué es la electrónica y qué es
un sistema electrónico.
Ø
Determinar cuáles son los principales equipos de
medición dentro de la electrónica, así como también definir las características
principales de cada uno para saber sus diferencias entre uno y otro equipo con
el propósito de saberlos emplear para realizar las mediciones de los
dispositivos correctamente.
Ø
Distinguir los diferentes y principales
dispositivos analógicos, digitales y de potencia con el fin de conocer sus
características físicas y técnicas de cada uno y conocer las diferencias entre
un dispositivo analógico, digital y de potencia.
Temario
- Objetivos
- ¿Qué es la electrónica?
- Aplicaciones de la electrónica
- Sistema electrónico
- Voltaje, tensión o diferencia de potencial
- Corriente eléctrica
- Tipos de corriente eléctrica
- Resistencia
- Cálculo de la resistencia eléctrica de un material al paso de la corriente.
- La ley de ohm
- Dispositivos analógicos
- Dispositivos digitales
- Dispositivos de potencia
- Equipos de medición
- Conclusión
- Cuestionario
Desarrollo del tema
¿Qué
es la electrónica?
La electrónica es el campo de la física que se
refiere al diseño y aplicación de dispositivos, por lo general circuitos
electrónicos, cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para la
generación, transmisión, recepción o almacenamiento de información utilizando los
fenómenos eléctricos para trasladar información audible, visual, etc., esta se
canaliza a través de una corriente eléctrica a base de cambios en sus
características los cuales se codifican, estos pueden ser amperaje, voltaje,
frecuencia, fase, etc. Además de que utiliza una gran variedad de conocimientos, materiales y
dispositivos, desde los semiconductores hasta las válvulas termoiónicas.
El diseño y la gran construcción de circuitos eléctricos para resolver problemas
prácticos forma parte de la electrónica y de los campos de la ingeniería electrónica, electromecánica y la informática en el diseño de software para
su control.
La
electrónica tuvo su origen con el descubrimiento del efecto termoiónico (En el
vacío, los cuerpos incandescentes emiten electrones libres) gracias a Edison
(1884), mientras que la aplicación de dicho principio hecha por Fleming con la
invención del diodo (1904) y la invención del triodo por parte de De Forest
(1906), señalaron el inicio de las aplicaciones prácticas y el surgimiento de
la electrónica como técnica.
Aplicaciones de la electrónica
Como se mencionó anteriormente la electrónica desarrolla en la
actualidad una gran variedad de tareas. Los principales usos de los circuitos
electrónicos son el control, el procesado, la distribución de información, la
conversión y la distribución de la energía eléctrica. Estos usos implican la creación o la detección de
campos electromagnéticos y corrientes eléctricas. Entonces se puede decir que la electrónica abarca
en general las siguientes áreas de aplicación:
a)
Electrónica de control
Los sistemas de control son aquellos dedicados a
obtener la salida deseada de un sistema o
proceso. En un sistema general se tienen una serie de entradas que provienen
del sistema a controlar, y se diseña un
sistema para que, a partir de estas entradas, modifique ciertos parámetros en
el sistema a controlar, con lo que las señales anteriores volverán a su estado
normal ante cualquier variación.
Hay varias clasificaciones dentro de los
sistemas de control. Atendiendo a su naturaleza son analógicos, digitales o
mixtos; atendiendo a su estructura (número de entradas y salidas) puede ser
control clásico o control moderno; atendiendo a su diseño pueden ser por lógica
difusa, redes neuronales. La clasificación principal de un sistema de control
es de dos grandes grupos, los cuáles son: sistema de lazo abierto (Sistema de control en el que la salida no tiene efecto
sobre la acción de control.) y sistema de lazo cerrado (Sistema de control en el que la salida ejerce un efecto
directo sobre la acción de control.)
b)
Telecomunicaciones
Una telecomunicación es toda
transmisión y recepción de señales de cualquier naturaleza,
típicamente electromagnéticas, que contengan signos, sonidos, imágenes o, en definitiva, cualquier tipo de
información que se desee comunicar a cierta distancia.
Por metonimia, también se denomina
telecomunicación a la disciplina que estudia, diseña, desarrolla y explota
aquellos sistemas que permiten dichas
comunicaciones
La telecomunicación incluye muchas tecnologías como la radio, televisión, teléfono y telefonía móvil, comunicaciones de datos, redes informáticas o Internet.
c)
Electrónica de potencia
Se denomina
electrónica de potencia a la rama de la ingeniería eléctrica que consigue
adaptar y transformar la electricidad, con la finalidad de alimentar otros
equipos, transportar energía, controlar el funcionamiento de máquinas
eléctricas, etc.
Se refiere a
la aplicación de dispositivos electrónicos, principalmente semiconductores, al
control y transformación de potencia eléctrica. Esto incluye tanto aplicaciones
en sistemas de control como de suministro eléctrico a consumos industriales o
incluso la interconexión sistemas eléctricos de potencia.
Sistema electrónico
Entendemos
por sistema electrónico a un conjunto de dispositivos que se ubican dentro del
campo de la ingeniería y la física y que se encargan de la aplicación de los
circuitos electrónicos cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para
generar, recibir, transmitir y almacenar información.
La
información de la que estamos hablando puede consistir en voz o música en un
receptor de radio, en números, en una imagen en la pantalla de televisión o en
datos que aparecen en una computadora. Los sistemas electrónicos ofrecen
diferentes funciones para procesar dicha información: amplificación de señales
débiles para que pueda utilizarse correctamente, generación de ondas de radio,
extracción de información, operaciones lógicas como los procesos electrónicos
que se desarrollan en los ordenadores, etc.
Es decir, un
sistema electrónico es un conjunto de circuitos que interactúan entre sí para
obtener un resultado. Los sistemas electrónicos se pueden en dividir en las
siguientes partes:
- Entradas o Inputs: Sensores (o transductores) electrónicos o mecánicos que toman las señales (en forma de
temperatura, presión, etc.) del mundo físico y las convierten en señales
de corriente o voltaje.
- Circuitos
de procesamiento
de señales: Consisten en artefactos
electrónicos conectados juntos para manipular, interpretar y transformar
las señales de voltaje y corriente provenientes de los transductores.
- Salidas u Outputs: Actuadores u otros dispositivos (también transductores) que convierten las
señales de corriente o voltaje en señales físicamente útiles.
Básicamente son tres etapas:
La primera (transductor), la segunda (circuito procesador) y la tercera
(circuito actuador).
Voltaje,
tensión o diferencia de potencial
El
voltaje, tensión o diferencia de potencial es la presión que ejerce una fuente
de suministro de energía eléctrica o fuerza electromotriz (FEM) sobre
las cargas eléctricas o electrones en un circuito eléctrico cerrado, para que
se establezca el flujo de una corriente eléctrica.
A mayor diferencia de potencial o presión que ejerza una fuente de FEM sobre las cargas eléctricas o electrones contenidos en un conductor, mayor será el voltaje o tensión existente en el circuito al que corresponda ese conductor.
A mayor diferencia de potencial o presión que ejerza una fuente de FEM sobre las cargas eléctricas o electrones contenidos en un conductor, mayor será el voltaje o tensión existente en el circuito al que corresponda ese conductor.
Las cargas eléctricas en un circuito cerrado fluyen del polo negativo al polo positivo de la propia fuente< de fuerza electromotriz. |
En
otras palabras, el voltaje, tensión o diferencia de potencial es el impulso que
necesita una carga eléctrica para que pueda fluir por el conductor de un
circuito eléctrico cerrado. Este movimiento de las cargas eléctricas por el
circuito se establece a partir del polo negativo de la fuente de FEM hasta el
polo positivo de la propia fuente.
El medidor que se utiliza para medir la
tensión es el voltímetro
o polímetro (por si queremos medir más magnitudes que la tensión). La tensión
se mide en paralelo, es decir, no hace falta interrumpir el circuito para poder
medir el voltaje entre 2 puntos.
Corriente eléctrica
La corriente
eléctrica o intensidad eléctrica es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material a través de un circuito
eléctrico. Se debe al
movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el
interior del material. En el Sistema
Internacional de Unidades se
expresa en C/s (culombios sobre segundo),
unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un
movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán.
En general, la corriente eléctrica produce
los siguientes efectos:
- Térmico: todo conductor recorrido por una corriente eléctrica se calienta.
- Magnético: un conductor recorrido por una corriente eléctrica produce, a su
alrededor, un campo magnético.
- Químico: en una solución que contenga iones (átomos cargados
eléctricamente), cuando es recorrida por una corriente eléctrica, los iones
cargados positivamente se dirigen hacia el polo negativo y viceversa.
La intensidad del flujo de los
electrones de una corriente eléctrica que circula por un circuito cerrado
depende fundamentalmente de la tensión o voltaje (V) que se aplique y de la
resistencia (R) en ohm que ofrezca al paso de esa corriente la carga o
consumidor conectado al circuito. Si una carga ofrece poca resistencia al paso
de la corriente, la cantidad de electrones que circulen por el circuito será
mayor en comparación con otra carga que ofrezca mayor resistencia y obstaculice
más el paso de los electrones.
Es
decir, la intensidad de la
corriente que recorre un conductor es proporcional a la diferencia de potencial
existente entre sus extremos. Para medir la intensidad se emplean los
amperímetros, aparatos que funcionan debido al efecto magnético inducido por el
paso de la corriente.
El instrumento utilizado para medir la corriente se
denomina amperímetro un amperímetro debe de estar colocado de modo que toda la
corriente pase por él. Esta manera de conectar un amperímetro se llama conexión
en serie.
Tipos de corriente
eléctrica
En la práctica, los dos
tipos de corrientes eléctricas más comunes son:
v Corriente
continua.
Abreviadamente puede escribirse como CC o DC (del inglés Direct Current). Una corriente es continua cuando no cambia ni de valor ni de sentido a lo largo del tiempo. Es decir, también conocida como corriente directa, la corriente continua implicará el flujo constante e incesante de electrones a partir de un conductor eléctrico cito entre dos puntos que observan diferente potencial. En este tipo de corriente las cargas eléctricas siempre transitan en la misma dirección y esto es posible porque los terminales son siempre iguales, tanto aquel de menor potencial como el que presenta un potencial mayor.
Abreviadamente puede escribirse como CC o DC (del inglés Direct Current). Una corriente es continua cuando no cambia ni de valor ni de sentido a lo largo del tiempo. Es decir, también conocida como corriente directa, la corriente continua implicará el flujo constante e incesante de electrones a partir de un conductor eléctrico cito entre dos puntos que observan diferente potencial. En este tipo de corriente las cargas eléctricas siempre transitan en la misma dirección y esto es posible porque los terminales son siempre iguales, tanto aquel de menor potencial como el que presenta un potencial mayor.
Ahora, si bien es correcto identificar como
corriente continua a aquella que se presenta constante, también será continúa
la corriente que observa siempre igual polaridad. Asimismo, cuando los
electrones se movilizan en la misma dirección, generalmente del polo positivo
al negativo, se hablará en términos de
corriente continua.
Esta
corriente la proporcionan los generadores de corriente continua, entre los
cuales los más conocidos son las pilas, baterías, placas solares o las dinamos.
v Corriente alterna
Se denomina corriente alterna
(simbolizada CA en español y AC en inglés, de Alternating Current) a la
corriente eléctrica en la que la magnitud y dirección varían cíclicamente. La
forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una
onda sinoidal esas
oscilaciones ocurren con una determinada frecuencia, cuyo valor es escogido por
los fabricantes de los generadores de ese tipo de corriente. La frecuencia de
los cambios, se mide en ciclos por segundo.
La razón del amplio uso de la corriente alterna es que minimiza los problemas de trasmisión de
potencia, viene determinada por su facilidad de transformación, cualidad de la
que carece la corriente continua.
Otros tipos de corriente son:
v Corriente trifásica
Se denomina corriente trifásica al
conjunto de tres corrientes alternas de igual frecuencia, amplitud y valor eficaz que presentan una
diferencia de fase entre ellas de 120°, y están dadas en un orden determinado.
Cada una de las corrientes que forman el sistema se designa con el nombre de fase.
La generación trifásica de energía
eléctrica es más común que la monofásica y proporciona un uso más eficiente de
los conductores. La utilización de electricidad en forma trifásica es
mayoritaria para transportar y distribuir energía eléctrica y para su
utilización industrial, incluyendo el accionamiento de motores.
El sistema trifásico presenta una
serie de ventajas tales como la economía de sus líneas de transporte de energía
(hilos más finos que en una línea monofásica equivalente) y de los
transformadores utilizados, así como su elevado rendimiento de los receptores,
especialmente motores, a los que la línea trifásica alimenta con potencia
constante y no pulsada, como en el caso de la línea monofásica.
v
Corriente
monofásica
Se denomina corriente monofásica a la que se obtiene de
tomar una fase de la corriente trifásica y un cable neutro.
Resistencia
La
resistencia es la oposición, por parte de un material conductor, o
semiconductor, a la circulación de la corriente eléctrica. Mientras mayor es la
resistencia, menor es la corriente y viceversa.
La
unidad de resistencia es el Ohmio.
El instrumento para medir una resistencia es el óhmetro el
procedimiento es situar en paralelo, como cuando se mide la tensión, pero con
la obligación de desconectar
toda tensión en el circuito y aislar el elemento cuya R se quiere medir para no
obtener el valor del paralelo de tal resistencia con el circuito al que se
conecta.
Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un circuito eléctrico representa en sí una carga, resistencia u obstáculo para la circulación de la corriente eléctrica.
El valor de la
resistencia depende del tipo de material, de la longitud del conductor, de su
sección y de la temperatura.
v Material:
·
Conductores:
Son los elementos que presentan una oposición muy pequeña al paso de los electrones
a través de ellos; es decir, presentan una resistencia eléctrica muy baja.
·
Semiconductores:
Son un grupo de elementos, o compuestos, que tienen la particularidad de que
bajo ciertas condiciones, se comportan como conductores.
·
Aislantes:
Son los materiales o elementos que no permiten el paso de los electrones a
través de ellos.
v Longitud: Mayor longitud, mayor resistencia.
v Diámetro: Mayor diámetro, menos resistencia.
v Temperatura: Mayor temperatura, menor resistencia.
Se denominan resistores, a
los dispositivos diseñados especialmente para introducir una resistencia
eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito. Los resistores de
pequeñas potencias, empleadas en circuitos electrónicos, pueden ir rotulados
con un código de franjas de colores.
Resistividad: La constante de proporcionalidad r se denomina
resistividad, que depende del material con que está fabricado el conductor y de
la temperatura. A la inversa de la resistividad se le denomina conductividad.
Para calcular la
resistencia (R) que ofrece un material al paso de la corriente
eléctrica, es necesario conocer primero cuál es el coeficiente de resistividad
o resistencia específica “r”
(rho) de dicho material, la longitud que posee y el área de su sección
transversal. A continuación se muestra una tabla donde se puede conocer la
resistencia específica en W· mm2 / m,
de algunos materiales, a una temperatura de 20° Celsius
Para realizar el
cálculo de la resistencia que ofrece un material al paso de la corriente
eléctrica, se utiliza la siguiente fórmula:
De donde:
R = Resistencia del material en ohm ( W ).
r= Coeficiente de resistividad o resistencia específica del material en W · mm2 / m , a una temperatura dada.
l = Longitud del material en metros.
s = Superficie o área transversal del material en mm2
R = Resistencia del material en ohm ( W ).
r= Coeficiente de resistividad o resistencia específica del material en W · mm2 / m , a una temperatura dada.
l = Longitud del material en metros.
s = Superficie o área transversal del material en mm2
Código de colores
Es el código con el
que se regula el marcado del valor nominal y tolerancia para resistencias fijas
de carbón y metálicas de capa fundamentalmente.
Para determinar el
valor de la resistencia comenzaremos por determinar la banda de la tolerancia:
oro, plata, rojo, marrón, o ningún color. Si las bandas son de color oro o
plata, está claro que son las correspondientes a la tolerancia y debemos
comenzar la lectura por el extremo contrario. Si son de color rojo o marrón, suelen
estar separadas de las otras tres o cuatro bandas, y así comenzaremos la
lectura por el extremo opuesto, 1ª cifra, 2ª cifra, número de ceros o factor
multiplicador y tolerancia, aunque en algunos casos existe una tercera cifra
significativa. En caso de existir sólo tres bandas con color, la tolerancia
será de +/- 20%. La falta de esta banda dejará un hueco grande en uno de los
extremos y se empezará la lectura por el contrario. Suele ser característico
que la separación entre la banda de tolerancia y el factor multiplicativo sea
mayor que la que existe entre las demás bandas.
- La primera banda representa la primera cifra.
- La segunda banda representa la segunda cifra.
- La tercera banda representa el número de ceros que siguen a los dos primeros números. (Si la tercera banda es negra no hay ceros en el número, si esta banda es dorada se divide por 10 y si esta banda es plateada se divide por 100).
- La cuarta banda representa la tolerancia. Esta es usualmente dorada que representa un 5%, plateada que es del 10%, café o marrón indica el 1%, el rojo indica un 2% y si no tiene banda es del 20%.
El código de las
cinco bandas se utiliza para resistencias de precisión así:
- La primera banda representa la primera cifra.
- La segunda banda representa la segunda cifra.
- La tercera banda representa la tercera cifra.
- La cuarta banda representa el número de ceros que siguen a los tres primeros números. (Si la cuarta banda es negra no hay ceros en el número, si esta banda es dorada se divide por 10 y si esta banda es plateada se divide por 100).
- La quinta banda representa la tolerancia. El café o marrón indica el 1%, el rojo indica un 2% y si es verde tiene una tolerancia del 0.5%.
En las resistencias
de 6 bandas, la última banda especifica el coeficiente térmico expresado en
ppm/°C (partes por millón por cada grado Centígrado). Este valor determina la
estabilidad resistiva a determinada temperatura.
La ley de ohm
La Ley de Ohm, postulada por
el físico y matemático alemán Georg
Simon Ohm, es una de las leyes fundamentales de la
electrodinámica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades básicas
presentes en cualquier circuito eléctrico como son:
- Tensión o voltaje "E", en volt (V).
- Intensidad de la corriente " I ", en ampere (A).
- Resistencia "R" en ohm (W) de la carga o consumidor conectado al circuito.
Por otro lado y de acuerdo con la propia
Ley, el valor de la tensión o voltaje es directamente proporcional a la
intensidad de la corriente; por tanto, si el voltaje aumenta o disminuye, el
amperaje de la corriente que circula por el circuito aumentará o disminuirá en
la misma proporción, siempre y cuando el valor de la resistencia conectada al
circuito se mantenga constante.
Postulado
general de la Ley de Ohm: “El flujo de
corriente en ampere que circula por un circuito eléctrico cerrado, es
directamente proporcional a la tensión o voltaje aplicado, e inversamente
proporcional a la resistencia en ohm de la carga que tiene conectada.”
Dispositivos analógicos
La electrónica analógica es una
parte de la electrónica que estudia los sistemas en
los cuales sus variables; tensión, corriente, etc., varían de una forma
continua en el tiempo, pudiendo tomar infinitos valores (al menos teóricamente).
Los sistemas analógicos
contienen dispositivos que manejan cantidades físicas representadas de forma
analógica, es decir que las cantidades varían entre un rango continuo de
valores.
Algunos ejemplos de
dispositivos analógicos son:
Resistor:
Se denomina resistor al componente
electrónico
diseñado para introducir una resistencia
eléctrica
determinada entre dos puntos de un circuito eléctrico. En el propio argot eléctrico y electrónico, son
conocidos simplemente como resistencia.
Es un material formado por carbón y otros elementos
resistivos para disminuir la corriente que pasa. La corriente máxima y diferencia de
potencial máxima en un resistor
viene condicionada por la máxima potencia que pueda disipar su cuerpo.
Los resistores
son fabricados en una gran variedad de formas y tamaños. En las más grandes, el
valor del resistor se imprime directamente en el cuerpo del mismo, pero
en los más pequeños no es posible. Para poder obtener con facilidad el valor de
la resistencia / resistor se utiliza el código de colores. Sobre estos
resistores se pintan unas bandas
de colores. Cada color representa un número que se utiliza para
obtener el valor final del resistor.
Normalmente, los potenciómetros se utilizan en circuitos
de poca corriente. Para circuitos de corrientes mayores, se utilizan los reóstatos, que
pueden disipar más potencia.
Un potenciómetro está compuesto por una resistencia de valor total
constante a lo largo de la cual se mueve un cursor, que es un contacto móvil
que divide la resistencia total en dos resistencias de valor variable y cuya
suma es la resistencia total, por lo que al mover el cursor una aumenta
y la otra disminuye. A la hora de conectar un potenciómetro, se puede utilizar
el valor de su resistencia total o el de una de las resistencias variables ya
que los potenciómetros tienen tres terminales, dos de ellos en los extremos de
la resistencia total y otro unido al cursor.
Se pueden distinguir varios tipos de potenciómetros.
- Según la forma en la que se instalan: para chasis o para circuito impreso.
- Según el material: de carbón, de alambre o de plástico conductor.
- Según su uso: de ajuste, normalmente no accesibles desde el exterior, o de mando, para que el usuario pueda variar parámetros de un aparato, estos a su vez pueden ser: rotatorios, se controlan girando su eje, deslizantes, cuya pista resistiva es recta y el cursor cursor se mueve en línea recta o múltiples.
- Según su respuesta al movimiento del cursor pueden ser: lineales, logarítmicos, sinusoidales y antilogarítmico
- Potenciómetros digitales: son circuitos integrados con un funcionamiento similar a un potenciómetro analógico.
Condensador eléctrico: un condensador es un componente electrónico formado por dos
placas metálicas paralelas, llamadas armaduras, separadas entre sí por
aire o cualquier material aislante, llamado dieléctrico. Tienen como función
almacenar carga eléctrica para cederla en el momento que se necesite. La
descarga se produce cuando las placas se ponen en contacto.
Aunque desde el punto de vista físico un condensador no almacena carga ni corriente eléctrica, sino simplemente energía mecánica latente; al ser introducido en un circuito se
comporta en la práctica como un elemento "capaz" de almacenar la energía eléctrica que recibe durante el periodo de carga, la misma energía
que cede después durante el periodo de descarga
Su capacidad se mide en faradios y nos indica la cantidad
de carga que es capaz de almacenar el condensador cuando está conectado acierta
tensión.
Amplificador operacional: Se trata de un dispositivo electrónico (normalmente se
presenta como circuito integrado) que tiene dos entradas y una salida. La salida es la
diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G) (ganancia)
El amplificador operacional ideal tiene una ganancia infinita, una impedancia de
entrada infinita, un ancho de banda también infinito, una impedancia de salida nula, un tiempo de respuesta
nulo y ningún ruido. Como
la impedancia de entrada es infinita también se dice que las corrientes de entrada son cero.
El amplificador operacional es una unidad electrónica que
se comporta como una fuente de tensión controlada por tensión.
Un amplificador operacional puede sumar señales,
amplificar una señal, integrarla o diferenciarla. Su capacidad para ejecutar
esas operaciones matemáticas es la razón de que se llame amplificador
operacional. Lo es también por su extendido uso en el diseño analógico. Los
amplificadores operacionales son muy comunes en diseños prácticos de circuitos
a causa de su versatilidad, bajo costo, facilidad de uso y grato manejo.
Diodo: Definición: Un diodo
es un componente electrónico que permite el paso de la corriente en un sentido
y lo impide en el contrario. Está provisto de dos terminales, el ánodo (+) y el
cátodo (-) y, por lo general conduce la corriente en el sentido ánodo- cátodo
Asimismo,
es común que al mismo se lo llame rectificador, ya que es un dispositivo capaz
de suprimir aquella parte negativa que presente cualquier señal, en principio,
para luego transformar una corriente alterna en una corriente continua. Los diodos se
fabrican en versiones de silicio (la más utilizada) y de germanio.
Los diodos constan de dos
partes, una llamada N y la otra
llamada P, separados por una junta llamada barrera o unión. Esta barrera o
unión es de 0.3 voltios en el diodo de germanio y de 0.6 voltios
aproximadamente en el diodo de silicio
Diodo Zener: es un diodo de cromo que se ha construido para que funcione en las
zonas de rupturas, recibe ese nombre por su inventor, el Dr. Clarence Melvin
Zener. El diodo Zener es la
parte esencial de los reguladores de
tensión casi constantes con independencia
de que se presenten grandes variaciones de la tensión de red, de la resistencia de carga y temperatura.
Si a un diodo Zener se le aplica una corriente eléctrica del ánodo al cátodo toma las características de un diodo rectificador básico, pero si se le suministra corriente eléctrica de cátodo a ánodo, el diodo solo dejara pasar una tensión constante.
Su principal aplicación es como regulador de tensión; es decir, como
circuito que mantiene la tensión de salida casi constante, independientemente
de las variaciones que se presenten en la línea de entrada o del consumo de
corriente de las cargas conectadas en la salida del circuito. El diodo zéner
tiene la propiedad de mantener constante la tensión aplicada, aun cuando la
corriente sufra cambios.
.
Inductor: Por
otra parte, una bobina o inductor
es un componente pasivo
del circuito eléctrico que incluye un alambre aislado, el cual
se arrolla en forma de hélice. Esto le permite almacenar energía en un campo magnético a través de un fenómeno conocido
como autoinducción
La bobina está compuesta por la cabeza hueca de un material conductor (alambre o hilo de cobre esmaltado, por ejemplo) y puede estar instalado en uncircuito integrado. La pieza polar, el núcleo, el devanado inductor, la expansión polar, el polo auxiliar y la culata son las partes que conforman un inductor.
La bobina se diferencia del condensador o capacitor en la forma que almacena la energía. Mientras que la bobina utiliza un campo magnético gracias al espiral de alambre, los condensadores usan un campo eléctrico para el almacenamiento.
La bobina está compuesta por la cabeza hueca de un material conductor (alambre o hilo de cobre esmaltado, por ejemplo) y puede estar instalado en uncircuito integrado. La pieza polar, el núcleo, el devanado inductor, la expansión polar, el polo auxiliar y la culata son las partes que conforman un inductor.
La bobina se diferencia del condensador o capacitor en la forma que almacena la energía. Mientras que la bobina utiliza un campo magnético gracias al espiral de alambre, los condensadores usan un campo eléctrico para el almacenamiento.
El funcionamiento de la bobina implica que reaccionará
contra los cambios de corriente con la generación de un voltaje opuesto al
voltaje aplicado que resultará proporcional a la alteración de la corriente. El
valor de oposición de la bobina al paso de
corriente es medido por la inductancia en una unidad conocida como Henrios (H).
Relé: El relé o relevador es un
dispositivo electromecánico. Funciona como un interruptor controlado por un
circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y
un electroimán, se
acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros
circuitos eléctricos independientes. Fue inventado por Joseph Henry en
1835
El Relé
es un interruptor operado magnéticamente. El relé se activa o desactiva
(dependiendo de la conexión) cuando el electroimán (que forma parte del relé)
es energizado (le ponemos un voltaje para que funcione). Esta
operación causa que exista conexión o no, entre dos o más terminales del
dispositivo (el relé). Esta conexión se logra con la atracción o
repulsión de un pequeño brazo, llamado armadura, por el electroimán. Este
pequeño brazo conecta o desconecta los terminales antes mencionados.
Transistor:
el transistor es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para producir una señal de salida en respuesta
a otra señal de entrada. Cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término “transistor” es la contracción en inglés de transfer resistor (resistencia de transferencia).
Los
transistores son componentes activos de 3 terminales, diseñados para controlar
la conducción de electricidad.
Dispositivos digitales
La
electrónica digital es una parte de la electrónica que
se encarga de sistemas electrónicos en los cuales la información
está codificada en dos únicos estados. A dichos estados se les puede llamar
"verdadero" o "falso", o más comúnmente 1 y 0, refiriéndose
a que en un circuito electrónico digital hay dos niveles de tensión. En la
representación digital los valores no se denotan por valores proporcionales,
sino por símbolos llamados dígitos.
Se
diferencia de la electrónica analógica en
que, para la electrónica digital un valor de voltaje codifica uno de estos dos
estados, mientras que para la electrónica analógica hay una infinidad de
estados de información que codificar según el valor del voltaje.
Biestable: Un biestable (flip-flop en inglés), es un multivibrador capaz de permanecer en uno de dos estados posibles durante un tiempo
indefinido en ausencia de perturbaciones. Esta característica es ampliamente
utilizada en electrónica digital para memorizar información. El paso de un estado a otro
se realiza variando sus entradas. Dependiendo del tipo de dichas entradas los
biestables se dividen en:
- Asíncronos: sólo tienen entradas de control. El más empleado es el biestable RS.
- Síncronos: además de las entradas de control posee una entrada de sincronismo o de reloj.
Memoria (informática): En la informática, se llama memoria a los dispositivos que retienen datos
informáticos durante algún intervalo de tiempo.
En la
actualidad, ”memoria” suele referirse a una forma de almacenamiento de estado sólido, conocida como memoria RAM (memoria de acceso aleatorio; RAM por sus siglas en
inglés, de random access memory), y otras veces se refiere a otras
formas de almacenamiento rápido, pero temporal. De forma similar, se refiere a
formas de almacenamiento masivo, como discos ópticos, y tipos de almacenamiento magnético, como discos duros y otros tipos de almacenamiento, más lentos que las memorias RAM, pero de
naturaleza más permanente.
Microcontrolador: es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en
su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen
una tarea específica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres
principales unidades funcionales de una computadora: unidad central de
procesamiento, memoria y periféricos de entrada/salida.
Por lo
general, tendrá la capacidad para mantener la funcionalidad a la espera de un
evento como pulsar un botón o de otra interrupción, el consumo de energía
durante el estado de reposo puede
ser sólo nanovatios, lo que hace que muchos de ellos muy adecuados para
aplicaciones con batería de larga duración. Otros microcontroladores pueden
servir para roles de rendimiento crítico, donde sea necesario actuar más como
un procesador digital
de señal (DSP), con velocidades
de reloj y consumo de energía más altos.
Para
que pueda controlar algún proceso es necesario generar o crear y luego grabar
en la EEPROM o
equivalente del microcontrolador algún programa, el cual puede ser escrito en lenguaje ensamblador u otro lenguaje para microcontroladores; sin embargo,
para que el programa pueda ser grabado en la memoria del microcontrolador, debe
ser codificado en sistema numérico
hexadecimal que es finalmente el
sistema que hace trabajar al microcontrolador
Algunos microcontroladores
más especializados poseen además convertidores análogos digital,
temporizadores, contadores y un sistema para permitir la comunicación en serie
y en paralelo.
Puerta lógica: Una puerta lógica, o compuerta lógica, es un dispositivo
electrónico con una función booleana. Suman, multiplican, niegan o afirman, incluyen o
excluyen según sus propiedades lógicas. Se pueden aplicar a tecnología
electrónica, eléctrica, mecánica, hidráulica y neumática. Son circuitos
de conmutación integrados en un chip.
Los
tipos de puerta más comunes que se utilizan son:
- Not
- Or
- And
- Nor
- Nand
Microprocesador: Un
microprocesador es un circuito de alta escala de integración (chip
programable), compuesto por miles de circuitos más simples como: flip flops,
contadores, registros, decodificadores, comparadores, etc; todos ellos
distribuidos internamente en varios bloques funcionales. También es conocido
como Unidad Central de Procesamiento o CPU. Las características principales de un
microprocesador son su universalidad y su programabilidad.
La programabilidad de un microprocesador se refiere a la capacidad que este tiene para que su función sea definida a través de un programa. El programa consta de una serie de instrucciones relacionadas, ejecutadas secuencialmente (una a la vez) por el microprocesador y que pueden implicar operaciones, por ejemplo: suministrar señales para los demás elementos del sistema, buscar y traer datos desde la memoria, transferir datos desde y hacia los dispositivos de entrada y salida, decodificar instrucciones, realizar operaciones lógicas o aritméticas, etc. De acuerdo a esto, el microprocesador es el "cerebro" de un sistema de cómputo.
Su principal aplicación consiste en unidad
principal de proceso de computadoras; también son empleados en dispositivos electrónicos
modernos como electrodomésticos "inteligentes", juegos electrónicos,
instrumentos de medida, equipos de control para procesos industriales, equipos médicos,
calculadoras, controles de aviones, sistemas de automóviles, naves espaciales,
robots, etc.
Multiplexores: son circuitos combinacionales con varias
entradas y una única salida de datos, están dotados de entradas de control capaces de
seleccionar una, y sólo una, de las entradas de datos para permitir su
transmisión desde la entrada seleccionada hacia dicha salida.
En el campo de la electrónica
el multiplexor se utiliza como dispositivo que puede recibir varias entradas y
transmitirlas por un medio de transmisión compartido. Para ello
lo que hace es dividir el medio de transmisión en múltiples canales, para que varios nodos puedan
comunicarse al mismo tiempo.
La entrada seleccionada
viene determinada por la combinación de ceros (0) y unos (1) lógicos en las
entradas de control. La cantidad que necesitaremos será igual a la potencia de
2 que resulte de analizar el número de entradas.
Según la forma en que se
realice esta división del medio de transmisión, existen varias clases de multiplexación:
multiplexación por división de
frecuencia, por división de tiempo, por división de código y por división de longitud
de onda
También existen otros multiplexores como lo son: multiplexor
de 8 entradas, multiplexor de 16 entradas y de doble multiplexor de 4 entradas.
Demultiplexor: es similar al de multiplexor, viendo
las entradas de datos como salidas y la salida como entradas. En un multiplexor
hay varias entradas de datos, y sólo una de ellas se saca por el canal de
salida. En los demultiplexores hay un único canal de entrada que se saca por
una de las múltiples salidas (y sólo por una).
La analogía mecánica de un demultiplexor es un
selector con una entrada y varias posiciones de salida
Dispositivos de potencia
La expresión electrónica
de potencia se utiliza para diferenciar el tipo de aplicación que se le da
a dispositivos electrónicos, en este caso para transformar y controlar voltajes
y corrientes de niveles significativos.
De esta manera, la
electrónica de potencia permite adaptar y transformar la energía eléctrica para
distintos fines tales como alimentar controladamente otros equipos, transformar
la energía eléctrica de continua a alterna o viceversa, y controlar la
velocidad y el funcionamiento de máquinas eléctricas, etc. mediante el empleo
de dispositivos electrónicos, principalmente semiconductores. Esto incluye tanto aplicaciones en sistemas de control, sistemas de compensación de
factor de potencia y/o de armónicos
como para suministro eléctrico a consumos industriales o incluso la interconexión de
sistemas eléctricos de potencia de distinta frecuencia.
Algunos ejemplos de los principales dispositivos
de potencia son:
Diac: El DIAC
(Diodo para Corriente Alterna) es un dispositivo semiconductor de dos conexiones. Es un diodo
bidireccional disparable que conduce la corriente sólo tras haberse superado su
tensión
de disparo, y mientras la
corriente circulante no sea inferior al valor característico para ese
dispositivo. El comportamiento es fundamentalmente el mismo para ambas
direcciones de la corriente. La mayoría de los DIAC tienen una tensión de
disparo de alrededor de 30 V. En este sentido, su comportamiento es similar a una lámpara de neón.
Ohmetro: un óhmetro u ohmímetro es un instrumento para medir la resistencia eléctrica. El diseño de un óhmetro se compone de una pequeña batería para aplicar un voltaje a la resistencia bajo medida, para luego mediante un galvanómetro medir la corriente que circula a través de la resistencia en donde la resistencia a medir no debe estar conectada a ninguna fuente de tensión o a ningún otro elemento del circuito, pues causan mediciones inexactas y debe de colocarse en paralelo.
Osciloscopio: se denomina osciloscopio a un instrumento de medición electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo, que permite visualizar fenómenos transitorios así como formas de ondas en circuitos eléctricos y electrónicos y mediante su análisis se puede diagnosticar con facilidad cuáles son los problemas del funcionamiento de un determinado circuito. Es uno de los instrumentos de medida y verificación eléctrica más versátiles que existen y se utiliza en una gran cantidad de aplicaciones técnicas.
El osciloscopio presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje Y (vertical) representa tensiones. La imagen así obtenida se denomina oscilograma.
Electrómetro: se denomina electrómetro a un electroscopio dotado de una escala. Los electrómetros, al igual que los electroscopios, han caído en descenso debido al desarrollo de instrumentos electrónicos de precisión.
Uno de los modelos de electrómetro consiste en una caja metálica en la cual se introduce, debidamente aislada por un tapón aislante, una varilla que soporta una lámina de oro muy fina o una aguja de aluminio, apoyada en este caso de tal manera que pueda girar libremente sobre una escala graduada.
Al establecer una diferencia de potencial entre la caja y la varilla con la lámina de oro (o la aguja de aluminio), esta es atraída por la pared del recipiente. La intensidad de la desviación puede servir para medir la diferencia de potencial entre ambas.
Frecuencímetro: un frecuencímetro es un instrumento que sirve para medir la frecuencia, contando el número de repeticiones de una onda en la misma posición en un intervalo de tiempo mediante el uso de un contador que acumula el número de periodos. Dado que la frecuencia se define como el número de eventos de una clase particular ocurridos en un período, su medida es generalmente sencilla.
Según el sistema internacional el resultado se mide en Hertzios (Hz). El valor contado se indica en un display y el contador se pone a cero, para comenzar a acumular el siguiente periodo de muestra.
El periodo de muestreo se denomina base de tiempo y debe ser calibrado con mucha precisión.
Reflectómetro de dominio de tiempo: el reflectómetro de dominio del tiempo (TDR) es un instrumento electrónico usado para caracterizar y localizar los defectos en cables metálicos (por ejemplo, los pares trenzados de alambre, cables coaxiales) y, en otro tipo de OTDR, fibras ópticas.
Vatihorímetro: Existen contadores electromecánicos y electrónicos. Los electromecánicos utilizan bobinados de corriente y de tensión para crear corrientes parásitas en un disco que, bajo la influencia de los campos magnéticos, produce un giro que mueve las agujas del cuadrante. Los contadores electrónicos utilizan convertidores analógico-digitales para hacer la conversión.
Un vatihorímetro mide la potencia instantánea por tiempo. El vatihorímetro no es más que un contador de electricidad y puede estar formado por uno o más vatímetros
Megohmetro (megger): utilizado a nivel industrial, el Megohmetro o megger es un aparato que permite establecer la resistencia de aislamiento existente en un conductor o sistema de tierras. Funciona en base a la generación temporal de una sobre corriente eléctrica la cual se aplica al sistema hasta que se rompe su aislamiento, al establecerse un arco eléctrico.
Consta de dos partes principales: un generador de corriente continua de tipo magneto eléctrico, movido generalmente a mano o electrónicamente que suministra la corriente para llevar a cabo la medición, y el mecanismo del instrumento por medio del cual se mide el valor de la resistencia que se busca.
Medidores de termopar: para medir corrientes alternas de alta frecuencia se utilizan medidores que dependen del efecto calorífico de la corriente. En los medidores de termopar se hace pasar la corriente por un hilo fino que calienta la unión de termopar. La electricidad generada por el termopar se mide con un galvanómetro convencional. En los medidores de hilo incandescente la corriente pasa por un hilo fino que se calienta y se estira. El hilo está unido mecánicamente a un puntero móvil que se desplaza por una escala calibrada con valores de corriente.
Chispómetro: sirve
para medir la rigidez dieléctrica de un aislante líquido o sólido. Para
medir la rigidez dieléctrica vamos aplicando poco a poco una tensión con un
regulador, que iremos aumentando hasta que de ionice el aceite y se produzca
una chispa al romperse la rigidez dieléctrica.
Analizador lógico: un analizador lógico es un instrumento de medida
que captura los datos de un circuito digital y los muestra para su posterior análisis, de modo
similar a como lo hace un osciloscopio, pero a diferencia de este, es capaz de visualizar las señales de
múltiples canales. Además de permitir visualizar los datos para así verificar
el correcto funcionamiento del sistema digital, puede medir tiempos entre
cambios de nivel, número de estados lógicos, etc. La forma de capturar datos
desde un analizador lógico es conectando una punta lógica apropiada en el bus
de datos a medir.
Los analizadores son empleados principalmente para la detección de errores y comprobación de prototipos antes de su fabricación, comprobando las entradas y analizando posteriormente el comportamiento de sus salidas.
Conclusión
Al igual que se mencionaron algunos ejemplos de dispositivos analógicos también se hizo hincapié a los dispositivos digitales en donde los cuales trabajan con dichos estados a los que se les puede llamar "verdadero" o "falso", o más comúnmente 1 y 0, refiriéndose a que en un circuito electrónico digital hay dos niveles de tensión. En la representación digital los valores no se denotan por valores proporcionales, sino por símbolos llamados dígitos. Los sistemas digitales utilizan dispositivos pueden ser magnéticos, neumáticos, mecánicos o electrónicos entre los cuales se pueden destacar: el biestable: en donde un biestable es un multivibrador capaz de permanecer en uno de dos estados posibles durante un tiempo indefinido en ausencia de perturbaciones. Esta característica es ampliamente utilizada en electrónica digital para memorizar información. El paso de un estado a otro se realiza variando sus entradas; la memoria (informática): En donde se entiende por memoria a los dispositivos que retienen datos informáticos durante algún intervalo de tiempo.; microcontrolador: el cual es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea específica y la puerta lógica: Una puerta lógica, o compuerta lógica, es un dispositivo electrónico con una función booleana. Suman, multiplican, niegan o afirman, incluyen o excluyen según sus propiedades lógicas. Se pueden aplicar a tecnología electrónica, eléctrica, mecánica, hidráulica y neumática. Son circuitos de conmutación integrados en un chip.
Así como también se mencionaron dispositivos
analógicos y digitales también se nombraron dispositivos de potencia los cuales
se emplean principalmente para
transformar y controlar voltajes y corrientes de niveles significativos para
distintos fines tales como alimentar controladamente otros equipos, transformar
la energía eléctrica de continua a alterna o viceversa, y controlar la
velocidad y el funcionamiento de máquinas eléctricas, etc. mediante el empleo
de dispositivos electrónicos, principalmente semiconductores entre
los cuales destacan: diac: éste es un diodo
bidireccional disparable que conduce la corriente sólo tras haberse superado su
tensión
de disparo, y
mientras la corriente circulante no sea inferior al valor característico para
ese dispositivo. Los DIAC son una clase de tiristor,
y se usan normalmente para disparar los triac,
otra clase de tiristor; los fusibles: los
cuales son pequeños dispositivos que permiten el paso constante de la corriente
eléctrica hasta que ésta supera el valor máximo permitido. Cuando aquello
sucede, entonces el fusible, inmediatamente, cortará el paso de la corriente
eléctrica a fin de evitar algún tipo de accidente, protegiendo los aparatos
eléctricos de "quemarse" o estropearse por Efecto Joule; el tiristor: que es un componente
electrónico constituido por elementos semiconductores que utiliza realimentación interna para producir una conmutación. Son
dispositivos unidireccionales porque solamente transmiten la corriente en un
único sentido. Se emplea generalmente para el control de potencia eléctrica y el transformador: el cual resulta ser un dispositivo que se encarga de "transformar" el voltaje de corriente alterna que tiene a su entrada en otra
diferente amplitud, que entrega a su salida. Se compone de un núcleo de hierro sobre el cual se han arrollado varias espiras (vueltas) de alambre conductor. Un transformador eléctrico puede ser "elevador o reductor" dependiendo del número de espiras de cada bobinado. Si se supone que el transformador eléctrico es ideal. Estos son algunos ejemplos claros de los dispositivos de potencia sin dejar atrás también dispositivos como: el rectificador controlado de silicio el triac y el varistor los cuales también controlan la tensión que circula por ellos pero de diferente manera y con otras características que los distinguen del resto de los demás dispositivos.
Los DIAC son una clase de tiristor, y se
usan normalmente para disparar los triac, otra
clase de tiristor.
Es un dispositivo semiconductor de dos terminales,
llamados ánodo y cátodo. Actúa como un interruptor bidireccional el cual se
activa cuando el voltaje entre sus terminales alcanza el voltaje de ruptura,
dicho voltaje puede estar entre 20 y 36 volts según la referencia.
Existen dos tipos de DIAC:
- DIAC de tres capas
- DIAC de cuatro capas
Fusible: Los
fusibles son pequeños dispositivos que permiten el paso constante de la corriente
eléctrica hasta que ésta supera el valor máximo permitido. Cuando aquello
sucede, entonces el fusible, inmediatamente, cortará el paso de la corriente
eléctrica a fin de evitar algún tipo de accidente, protegiendo los aparatos
eléctricos de "quemarse" o estropearse por Efecto
Joule
El mecanismo que posee el fusible para cortar el
paso de la electricidad consta básicamente en que, una vez superado el valor
establecido de corriente permitido, el dispositivo se derrite, abriendo el
circuito, lo que permite el corte de la electricidad. De no existir este
mecanismo, o debido a su mal funcionamiento, el sistema se recalentaría a tal
grado que podría causar, incluso, un incendio.
Tiristor: es un componente electrónico constituido por elementos semiconductores que utiliza realimentación interna para producir una conmutación. Los materiales de
los que se compone son de tipo semiconductor, es decir, dependiendo de la
temperatura a la que se encuentren pueden funcionar como aislantes o como
conductores. Son dispositivos unidireccionales porque solamente transmiten la
corriente en un único sentido. Se emplea generalmente para el control de potencia eléctrica.
El
dispositivo consta de un ánodo y un cátodo, donde las uniones son de tipo PNPN
entre los mismos. Por tanto se puede modelar como 2 transistores típicos PNP y
NPN, por eso se dice también que el tiristor funciona con tensión realimentada.
Se crean así 3 uniones (denominadas J1, J2, J3 respectivamente), el terminal de
puerta está conectado a la unión J2 (unión NP).
Se operan como conmutadores biestables, pasando de un
estado no conductor a un estado conductor. Para muchas aplicaciones se puede
suponer que los Tiristores son interruptores o conmutadores ideales, aunque los
tiristores prácticos exhiben ciertas características y limitaciones.
Los tiristores es pueden dividir en los siguientes tipos:
- Tiristor conmutado forzado
- Tiristor conmutado por línea
- Tiristor de abertura de compuerta (GTO, de sus siglas en inglés gate-turn-off thyristor)
- Tiristor de conducción inversa (RCT, de sus siglas en inglés reverse –conducting thyristor)
- Tiristor de inducción estática (SITH, de sus siglas en inglés static induction thyristor)
- Tiristor de abertura de compuerta asistida (GATT, de sus siglas en inglés gate assisted turn-off thyristor)
- Rectificador fotoactivo controlado de silicio (LASCR, de sus siglas en inglés light-activated silicon-controlled rectifier)
- Tiristor abierto por emisor (ETO, por sus siglas en inglés integrated gate-conmmutated thyristor)
- Tiristores controlados por MOS (MCT, por sus siglas en inglés MOS controlled thyristor)
Transformador: El transformador eléctrico es un dispositivo que se encarga de "transformar" el voltaje de corriente alterna que tiene a su entrada en otra
diferente amplitud, que entrega a su salida.
Se compone de un núcleo de
hierro sobre el cual se han arrollado varias
espiras (vueltas) de alambre conductor. Este
conjunto de vueltas se llaman bobinas y se
denominan:
Bobina primaria o
"primario" a
aquella que recibe el voltaje de entrada y
Bobina secundaria o "secundario" a aquella que entrega el voltaje transformado.
Bobina secundaria o "secundario" a aquella que entrega el voltaje transformado.
La Bobina primaria recibe
un voltaje alterno que hará circular,
por ella, una corriente alterna. Esta corriente inducirá un flujo magnético en
el núcleo de hierro. Como el bobinado secundario está enrollado sobre
el mismo núcleo de hierro, el flujo magnético circulará
a través de las espiras de éste. Al haber un flujo
magnético que
atraviesa las espiras del "Secundario", se generará por el alambre
del secundario un voltaje.
Un transformador eléctrico puede ser "elevador o reductor"
dependiendo del número de espiras de cada bobinado. Si se supone que el transformador eléctrico es ideal.
Rectificador controlado de silicio: el rectificador controlado de silicio es un tipo
de tiristor formado por cuatro capas de material semiconductor con estructura PNPN o bien NPNP. El nombre proviene de
la unión de tiratrón y transistor.
Un SCR posee tres conexiones: ánodo, cátodo y gate (puerta). La puerta es la encargada de controlar el paso de
corriente entre el ánodo y el cátodo. Funciona básicamente como un diodo rectificador controlado, permitiendo circular la corriente en un solo
sentido. Mientras no se aplique ninguna tensión en la puerta del SCR no se
inicia la conducción y en el instante en que se aplique dicha tensión, el
tiristor comienza a conducir. Trabajando en corriente
alterna el SCR se desexcita en
cada alternancia o semiciclo. Trabajando en corriente continua, se necesita un
circuito de bloqueo forzado, o bien interrumpir el circuito.
Los SCR se utilizan en aplicaciones de electrónica de potencia, en el campo
del control, especialmente control de motores, debido a que puede ser usado
como interruptor de tipo electrónico.
Lo que sucede después de ser
activado el SCR, se queda conduciendo y se mantiene así. Si se desea que el
tiristor deje de conducir, el voltaje +V debe ser reducido a 0 Voltios.
Si se disminuye lentamente
el voltaje (tensión), el tiristor seguirá conduciendo hasta que por el pase una
cantidad de corriente menor a la llamada "corriente de mantenimiento o de
retención", lo que causará que el SCR deje de conducir aunque la tensión
VG (voltaje dela compuerta con respecto a tierra no sea cero).
Triac: un TRIAC
o Triodo para Corriente Alterna es un dispositivo semiconductor, de la familia de los tiristores. La diferencia con un tiristor convencional es que éste es unidireccional y el TRIAC es
bidireccional. De forma coloquial podría decirse que el TRIAC es un interruptor capaz de conmutar la corriente
alterna.
Su estructura interna se
asemeja en cierto modo a la disposición que formarían dos SCR en direcciones opuestas. Posee tres electrodos: A1, A2 (en este caso pierden la denominación de ánodo y
cátodo) y puerta. El disparo del TRIAC se realiza aplicando una corriente
al electrodo puerta.
El triac está pensado
para aplicaciones de pequeña potencia, con tensiones que no superan los 100v y
corrientes de 15 A. La frecuencia máxima a la que pueden trabajar es también
reducida, normalmente los 50-60Hz de la red monofásica.
El triac es en esencia la conexión de dos tiristores en
paralelo pero conectados en sentido opuesto y compartiendo la misma compuerta.
La parte positiva de la onda pasará por el triac siempre y cuando haya
habido una señal de disparo en la compuerta, de esta manera la corriente
circulará de arriba hacia abajo de igual manera:
La parte negativa de la onda (semiciclo negativo) pasará por el triac
siempre y cuando haya habido una señal de disparo en la compuerta, de esta
manera la corriente circulará de abajo hacia arriba. Para ambos semiciclos la
señal de disparo se obtiene dela misma patilla
Lo interesante es, que se puede controlar el momento de disparo de esta
patilla y así, controlar el tiempo que cada tiristor estará en conducción. Entonces,
si se controla el tiempo que cada tiristor está en conducción, se puede
controlar la corriente que se entrega a una carga y por consiguiente la potencia
que consume
Varistor: Los
varistores suelen usarse para proteger circuitos contra variaciones de tensión
al incorporarlos en el circuito de forma que cuando se active la corriente no
pase por componentes sensibles. Un varistor también se conoce como Resistor
Dependiente de Voltaje o VDR. La función del varistor es conducir una
corriente significativa cuando el voltaje es excesivo.
Los varistores proporcionan una protección fiable y económica contra
transitorios de alto voltaje que pueden ser producidos, por ejemplo, por
relámpagos, conmutaciones o ruido eléctrico en líneas de potencia de CC o corriente
alterna.
Los varistores tienen la ventaja sobre los diodos (supresores de
transitorios) que, al igual que ellos pueden absorber energías transitorias
(incluso más altas) pero además pueden suprimir los transitorios positivos y
negativos. Los varistors se fabrican con un material no-homogéneo. (Carburo de
silicio)
El VDR (Voltage
Dependent Resistors) o Varistor, es una resistencia dependiente de la tensión,
ya que varía su resistencia de acuerdo a la tensión (voltaje) aplicada entre
sus extremos. La propiedad que caracteriza a esta resistencia consiste en que
cuando aumenta la tensión aplicada entre sus extremos esta rápidamente
disminuye su valor óhmico. Frente a picos altos de tensión se comporta casi
como un cortocircuito. Los varistores son construidos para diferentes valores
de tensión de ruptura.
Equipos de medición
La importancia de los
instrumentos eléctricos de medición es incalculable, ya que mediante el uso de
ellos se miden e indican magnitudes eléctricas, como corriente, carga,
potencial y energía, o las características eléctricas de los circuitos, como la
resistencia, la capacidad, la capacitancia y la inductancia. Además que permiten
localizar las causas de una operación defectuosa en aparatos eléctricos en los
cuales, como es bien sabidos, no es posible apreciar su funcionamiento en una
forma visual, como en el caso de un aparato mecánico.
La información que suministran
los instrumentos de medición eléctrica se da normalmente en una unidad
eléctrica estándar: ohmios, voltios, amperios, culombios, henrios, faradios,
vatios o julios.
Los equipos de
medición de electrónica son el conjunto de equipos que se utilizan para
realizar mediciones de dispositivos electrónicos.
Voltímetro: Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de
potencial o voltaje entre dos puntos
de un circuito eléctrico cerrado. Los voltímetros se clasifican por su
funcionamiento mecánico, siendo en todos los casos el mismo instrumento:
- Voltímetros electromecánicos
- Voltímetros electrónicos
- Voltímetros vectoriales
- Voltímetros digitales:
Como su nombre lo indica este aparato permite conocer el
voltaje existente en un circuito. Para ello debe conectarse en paralelo con la
carga o sistema del cual se quiere conocer su tensión.
No es muy común encontrar voltímetros construidos para operar en forma
individual (a menos que sean del tipo fijo), más bien forman parte de los
multímetros, ya sean analógicos o digitales.
Ohmetro: un óhmetro u ohmímetro es un instrumento para medir la resistencia eléctrica. El diseño de un óhmetro se compone de una pequeña batería para aplicar un voltaje a la resistencia bajo medida, para luego mediante un galvanómetro medir la corriente que circula a través de la resistencia en donde la resistencia a medir no debe estar conectada a ninguna fuente de tensión o a ningún otro elemento del circuito, pues causan mediciones inexactas y debe de colocarse en paralelo.
El Amperímetro: es el
instrumento que mide la intensidad de la Corriente Eléctrica. Su unidad de
medida es el Amperio. Si hablamos en términos básicos, el Amperímetro es un
simple galvanómetro con una resistencia paralela llamada Shunt.
Para efectuar la medida
de la intensidad de la corriente circulante el amperímetro ha de colocarse en serie, para que sea atravesado por dicha corriente. Esto lleva a que el
amperímetro debe poseer una resistencia interna lo más pequeña posible, a fin
de que no produzca una caída de tensión apreciable.
Multímetro: Un multímetro, también denominado polímetro, o tester, es un
instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas
activas como corrientes y potenciales (tensiones) o pasivas como resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para
corriente continua o alterna y en
varios márgenes de medida cada una.
Galvanómetros: Los galvanómetros son aparatos que se emplean para indicar el paso de
corriente eléctrica por un circuito y para la medida precisa de su intensidad. Suelen
estar basados en los efectos magnéticos o térmicos causados por el paso de la
corriente.
El mecanismo del galvanómetro está diseñado de forma
que un imán permanente o un electroimán produce un campo magnético, lo que
genera una fuerza cuando hay un flujo de corriente en una bobina cercana al
imán. El elemento móvil puede ser el imán o la bobina. La fuerza inclina el
elemento móvil en un grado proporcional a la intensidad de la corriente. Este
elemento móvil puede contar con un puntero o algún otro dispositivo que permita
leer en un dial el grado de inclinación
Vatímetro: el vatímetro es un instrumento electrodinámico para medir la potencia eléctrica o la tasa de suministro de energía eléctrica de un circuito eléctrico dado. El dispositivo consiste en un par de bobinas fijas, llamadas “bobinas de corriente”, y una bobina móvil llamada “bobina de potencial”.
El vatímetro tiene su bobina fija dispuesta de forma que toda la corriente del circuito la atraviese, mientras que la bobina móvil se conecta en serie con una resistencia grande y sólo deja pasar una parte proporcional del voltaje de la fuente. La inclinación resultante de la bobina móvil depende tanto de la corriente como del voltaje y puede calibrarse directamente en vatios, ya que la potencia es el producto del voltaje y la corriente. Un vatímetro mide potencia instantánea, siempre mide vatios.
Osciloscopio: se denomina osciloscopio a un instrumento de medición electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo, que permite visualizar fenómenos transitorios así como formas de ondas en circuitos eléctricos y electrónicos y mediante su análisis se puede diagnosticar con facilidad cuáles son los problemas del funcionamiento de un determinado circuito. Es uno de los instrumentos de medida y verificación eléctrica más versátiles que existen y se utiliza en una gran cantidad de aplicaciones técnicas.
El osciloscopio presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje Y (vertical) representa tensiones. La imagen así obtenida se denomina oscilograma.
Electrómetro: se denomina electrómetro a un electroscopio dotado de una escala. Los electrómetros, al igual que los electroscopios, han caído en descenso debido al desarrollo de instrumentos electrónicos de precisión.
Uno de los modelos de electrómetro consiste en una caja metálica en la cual se introduce, debidamente aislada por un tapón aislante, una varilla que soporta una lámina de oro muy fina o una aguja de aluminio, apoyada en este caso de tal manera que pueda girar libremente sobre una escala graduada.
Al establecer una diferencia de potencial entre la caja y la varilla con la lámina de oro (o la aguja de aluminio), esta es atraída por la pared del recipiente. La intensidad de la desviación puede servir para medir la diferencia de potencial entre ambas.
Frecuencímetro: un frecuencímetro es un instrumento que sirve para medir la frecuencia, contando el número de repeticiones de una onda en la misma posición en un intervalo de tiempo mediante el uso de un contador que acumula el número de periodos. Dado que la frecuencia se define como el número de eventos de una clase particular ocurridos en un período, su medida es generalmente sencilla.
Según el sistema internacional el resultado se mide en Hertzios (Hz). El valor contado se indica en un display y el contador se pone a cero, para comenzar a acumular el siguiente periodo de muestra.
El periodo de muestreo se denomina base de tiempo y debe ser calibrado con mucha precisión.
Reflectómetro de dominio de tiempo: el reflectómetro de dominio del tiempo (TDR) es un instrumento electrónico usado para caracterizar y localizar los defectos en cables metálicos (por ejemplo, los pares trenzados de alambre, cables coaxiales) y, en otro tipo de OTDR, fibras ópticas.
Capacímetro: el capacímetro es un equipo de prueba electrónico utilizado para medir la capacidad o capacitancia de los condensadores. Dependiendo de la sofisticación del equipo, puede
simplemente mostrar la capacidad o también puede medir una serie de parámetros
tales como las fugas, la resistencia del dieléctrico o la componente inductiva
Vatihorímetro: Existen contadores electromecánicos y electrónicos. Los electromecánicos utilizan bobinados de corriente y de tensión para crear corrientes parásitas en un disco que, bajo la influencia de los campos magnéticos, produce un giro que mueve las agujas del cuadrante. Los contadores electrónicos utilizan convertidores analógico-digitales para hacer la conversión.
Un vatihorímetro mide la potencia instantánea por tiempo. El vatihorímetro no es más que un contador de electricidad y puede estar formado por uno o más vatímetros
Megohmetro (megger): utilizado a nivel industrial, el Megohmetro o megger es un aparato que permite establecer la resistencia de aislamiento existente en un conductor o sistema de tierras. Funciona en base a la generación temporal de una sobre corriente eléctrica la cual se aplica al sistema hasta que se rompe su aislamiento, al establecerse un arco eléctrico.
Consta de dos partes principales: un generador de corriente continua de tipo magneto eléctrico, movido generalmente a mano o electrónicamente que suministra la corriente para llevar a cabo la medición, y el mecanismo del instrumento por medio del cual se mide el valor de la resistencia que se busca.
Medidores de termopar: para medir corrientes alternas de alta frecuencia se utilizan medidores que dependen del efecto calorífico de la corriente. En los medidores de termopar se hace pasar la corriente por un hilo fino que calienta la unión de termopar. La electricidad generada por el termopar se mide con un galvanómetro convencional. En los medidores de hilo incandescente la corriente pasa por un hilo fino que se calienta y se estira. El hilo está unido mecánicamente a un puntero móvil que se desplaza por una escala calibrada con valores de corriente.
Los analizadores son empleados principalmente para la detección de errores y comprobación de prototipos antes de su fabricación, comprobando las entradas y analizando posteriormente el comportamiento de sus salidas.
Analizador de espectro: un analizador de espectro es un equipo de medición electrónica que permite visualizar en una pantalla las componentes espectrales en un espectro de frecuencias de las señales presentes en la entrada, pudiendo ser
ésta cualquier tipo de ondas eléctricas, acústicas u ópticas.
A
menudo se mide con ellos el espectro de la potencia eléctrica. En la actualidad
está siendo reemplazado por el analizador vectorial de señales.
.
Analizador vectorial de señales: el analizador vectorial de señales (VSA) es un
instrumento de medición de señales electrónicas usualmente de RF radio frecuencia, que reemplaza el analizador de espectro (SA) como instrumento de medición para diseñadores de
que trabajan en estos sistemas. Ideal para las medidas de señales rápidas de
ancha banda o espectro extendido.
El VSA
es un instrumento poderoso que puede realizar muchas de las tareas de medida y
caracterización que realiza el SA, pero además puede realizar muchas más
funciones digitales útiles de demodulación.
Los
instrumentos vectoriales son más caros que los instrumentos escalares pero los
vectoriales proveen medición más rápida además de análisis y generación de
señales más complejas.
Los
instrumentos vectoriales capturan fase, amplitud y frecuencia donde instrumentos tradicionales típicamente no pueden.
Se puede usar esta capacidad para capturar y mostrar simultáneamente
información de frecuencia y tiempo necesaria para el análisis de frecuencia.
Conclusión
De una manera general, podemos concluir que los temas
abordados a lo largo de esta investigación o informe los cuales hablan
principalmente de un tema en general, el cual es la electrónica me pude dar
cuenta o me pude percatar de la importancia que tiene esta disciplina en la
vida cotidiana, así como también sin dejar atrás la vida laboral, puesto que como se señaló anteriormente la
electrónica desarrolla en la actualidad una gran variedad de tareas en donde los
principales usos son en los circuitos electrónicos los cuales nos ayudan al
control, el procesado, la distribución de información, la
conversión y la distribución de la energía eléctrica. Con todo esto entonces se puede decir que la
electrónica abarca en general la electrónica de control la cual se refiere
principalmente a sistemas de control, valga la redundancia, los
cuales son dedicados a obtener la salida deseada de un sistema o
proceso y con ello cumplir ciertas tareas, este tipo de electrónica también se
relaciona con la electrónica industrial la cual comprende todos los procesos
industriales, desde la instrumentación hasta la robótica y es aquí en donde al
menos para nosotros adquiere mayor importancia la electrónica ya que al
pertenecer una empresa armadora donde la mayor parte de los procesos se hacen
de manera automática utilizando dichas
salidas y entradas para la manipulación de cierta maquinaria o robots.
Además de la electrónica de control también cabe mencionar que la electrónica
abarca áreas como las telecomunicaciones la cual incluye toda transmisión y recepción de señales de
cualquier naturaleza, típicamente electromagnéticas, que contengan signos, sonidos, imágenes o, en
definitiva, cualquier tipo de información que se desee comunicar a
cierta distancia y así como también la electrónica de potencia la
cual es una rama de la ingeniería eléctrica
que consigue adaptar y transformar la electricidad, con la finalidad de
alimentar otros equipos, transportar energía, controlar el funcionamiento de
máquinas eléctricas, etc. y también se refiere a la aplicación de dispositivos
electrónicos, principalmente semiconductores, al control y transformación de
potencia eléctrica.
A lo largo de la
anterior investigación también se pudieron conocer mejor y claramente algunos
conceptos de electricidad la cual es la base de la electrónica y los cuales
resultan de gran importancia para entender mejor otros temas relacionados a
dicha disciplina, temas como que es tensión, que es la corriente eléctrica y la
resistencia pero de los cuales hablare más adelante ya que primero creo que es
de gran importancia comenzar con la definición de lo que es en si la
electrónica la cual es un campo de la física que se refiere al diseño y aplicación
de dispositivos, por lo general circuitos electrónicos, cuyo funcionamiento
depende del flujo de electrones para la generación, transmisión, recepción o
almacenamiento de información utilizando los fenómenos eléctricos
para trasladar información audible, visual, etc. Ahora también otra definición
la cual nos será gran utilidad para entender temas relacionados con la electrónica,
será el de que es un sistema electrónico y el cual
es un conjunto de dispositivos que se ubican dentro del campo de la ingeniería
y la física y que se encargan de la aplicación de los circuitos electrónicos
cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para generar, recibir,
transmitir y almacenar información y los cuales frecen diferentes funciones
para procesar dicha información: amplificación de señales débiles para que
pueda utilizarse correctamente, generación de ondas de radio, extracción de
información, operaciones lógicas como los procesos electrónicos que se
desarrollan en los ordenadores, etc. y los cuales también se pueden en dividir
en las siguientes partes: entradas o Inputs,
circuitos de procesamiento
de señales y Salidas u Outputs.
En
el caso de las definiciones de lo que es tensión, corriente eléctrica y
resistencia también se pudieron aclarar y conocer mejor sus conceptos asa como
también otras características las cuales acompañan a estos conceptos como por
ejemplo, en el caso de la definición de tensión la cual es también llamada
voltaje, diferencia de potencial o fuerza electromotriz es el impulso que
necesita una carga eléctrica para que pueda fluir por el conductor de un
circuito eléctrico cerrado. Este movimiento de las cargas eléctricas por el
circuito se establece a partir del polo negativo de la fuente de tensión hasta
el polo positivo de la propia fuente. El medidor que se utiliza para medir la
tensión es el voltímetro
y la cual se mide en paralelo y su
unidad es el volt (V).
Por su parte la corriente
eléctrica o intensidad eléctrica es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material a través de un circuito
eléctrico. [] Se debe al
movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el
interior del material. En el Sistema
Internacional de Unidades se
expresa en C/s (culombios sobre segundo),
unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un
movimiento de cargas, produce un campo magnético en donde esta intensidad
del flujo de los electrones de una corriente eléctrica que circula por un
circuito cerrado depende fundamentalmente de la tensión o voltaje (V) que se
aplique y de la resistencia (R) en ohm que ofrezca al paso de esa corriente la
carga o consumidor conectado al circuito. Y la cual en la práctica, los dos
tipos de corrientes eléctricas más comunes son: Corriente continua. (CC o DC): la cual cuando se habla
que una corriente es continua es cuando no cambia ni de valor ni de sentido a
lo largo del tiempo, es decir, también conocida como corriente directa,
la corriente continua implicará el flujo constante e
incesante de electrones a partir de un conductor eléctrico entre dos puntos que
observan diferente potencial y la Corriente alterna la cual se denomina corriente alterna (simbolizada CA) a la corriente eléctrica en
la que la magnitud y dirección varían cíclicamente, además de que existen otras
corrientes como la monofásica y trifásica en donde se denomina corriente
trifásica al conjunto de tres corrientes alternas de igual frecuencia, amplitud y valor eficaz que presentan una diferencia de fase entre ellas de 120°, y están dadas en
un orden determinado, mientras que la monofásica es la que se obtiene de tomar
una fase de la corriente trifásica y un cable neutro.
Y por último el concepto el cual también resulta de gran importancia
conocerlo claramente es el de que es la resistencia la cual se refiere a la oposición, por
parte de un material conductor, o semiconductor, a la circulación de la
corriente eléctrica. Mientras mayor es la resistencia, menor es la corriente y
viceversa su unidad de resistencia es el Ohmio
y el instrumento
para medir una resistencia es el óhmetro el procedimiento es situar en
paralelo, como cuando se mide la tensión, pero con la obligación de desconectar toda tensión en el
circuito
Es importante mencionar que el valor de la
resistencia depende del tipo de material:
en donde se clasifican en conductores, semiconductores y aislantes; su longitud: en donde a mayor longitud,
mayor resistencia; su diámetro: en
donde a mayor diámetro, menos resistencia y por ultimo su temperatura: en donde a mayor temperatura, menor resistencia.
También es importante
mencionar que se le denomina resistor, a los dispositivos diseñados
especialmente para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos
puntos de un circuito. Los resistores de pequeñas potencias, empleadas en
circuitos electrónicos, pueden ir rotulados con un código de franjas de colores
en donde se puede identificar o calcular la resistencia que tiene dicho
resistor.
Por otro lado también me
parece importante mencionar o hablar acerca de la ley de ohm ya que es una de las leyes fundamentales de la
electrodinámica y estrechamente vincula a los tres conceptos anteriormente
mencionados como la tensión o voltaje, intensidad de la corriente y la resistencia
de la carga o consumidor conectado al circuito y en donde de acuerdo con la
propia Ley, el valor de la tensión o voltaje es directamente proporcional a la
intensidad de la corriente; por tanto, si el voltaje aumenta o disminuye, el
amperaje de la corriente que circula por el circuito aumentará o disminuirá en
la misma proporción, siempre y cuando el valor de la resistencia conectada al
circuito se mantenga constante.
Otro tema que es importante
mencionar son algunos ejemplos de los dispositivos analógicos que hay teniendo
en cuenta que son dispositivos que manejan
cantidades físicas representadas de forma analógica, es decir que las
cantidades varían entre un rango continuo de valores y en donde algunos
ejemplos que destacan son: el resistor: el
cual es un componente
electrónico diseñado para
introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito eléctrico; el potenciómetro: el cual es un resistor cuyo
valor de resistencia es variable y de esta manera, indirectamente, se puede
controlar la intensidad de
corriente, o la diferencia de
potencial y son normalmente
utilizados en circuitos de poca corriente; Diodo:
este se refiere a un componente electrónico que permite el
paso de la corriente en un sentido y lo impide en el contrario. Está provisto
de dos terminales, el ánodo (+) y el cátodo (-). Asimismo, es común que al
mismo se lo llame rectificador, ya que es un dispositivo capaz de suprimir
aquella parte negativa que presente cualquier señal, en principio, para luego
transformar una corriente alterna en una corriente continua; Relé: en su caso el relé o relevador es un
dispositivo electromecánico. Funciona como un interruptor controlado por un
circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y
un electroimán, se
acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros
circuitos eléctricos independientes; Inductor: el cual es un componente pasivo del circuito eléctrico
que incluye un alambre aislado, el cual se arrolla en forma de hélice. Esto le
permite almacenar energía en un campo magnético a través de un fenómeno conocido
como autoinducción. El funcionamiento de la bobina implica que reaccionará
contra los cambios de corriente con la generación de un voltaje opuesto al
voltaje aplicado que resultará proporcional a la alteración de la corriente y
el condensador eléctrico: el cual es un componente electrónico formado por dos placas metálicas
paralelas, llamadas armaduras, separadas entre sí por aire o cualquier
material aislante, llamado dieléctrico. Tienen como función almacenar carga
eléctrica para cederla en el momento que se necesite. La descarga se produce
cuando las placas se ponen en contacto por mencionar algunos sin dejar atrás al
amplificador operacional, el diodo Zener y el transistor.
Al igual que se mencionaron algunos ejemplos de dispositivos analógicos también se hizo hincapié a los dispositivos digitales en donde los cuales trabajan con dichos estados a los que se les puede llamar "verdadero" o "falso", o más comúnmente 1 y 0, refiriéndose a que en un circuito electrónico digital hay dos niveles de tensión. En la representación digital los valores no se denotan por valores proporcionales, sino por símbolos llamados dígitos. Los sistemas digitales utilizan dispositivos pueden ser magnéticos, neumáticos, mecánicos o electrónicos entre los cuales se pueden destacar: el biestable: en donde un biestable es un multivibrador capaz de permanecer en uno de dos estados posibles durante un tiempo indefinido en ausencia de perturbaciones. Esta característica es ampliamente utilizada en electrónica digital para memorizar información. El paso de un estado a otro se realiza variando sus entradas; la memoria (informática): En donde se entiende por memoria a los dispositivos que retienen datos informáticos durante algún intervalo de tiempo.; microcontrolador: el cual es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea específica y la puerta lógica: Una puerta lógica, o compuerta lógica, es un dispositivo electrónico con una función booleana. Suman, multiplican, niegan o afirman, incluyen o excluyen según sus propiedades lógicas. Se pueden aplicar a tecnología electrónica, eléctrica, mecánica, hidráulica y neumática. Son circuitos de conmutación integrados en un chip.
Y para concluir con este tema también mencionaremos
algunos ejemplos de equipos de medición ya que La importancia de los instrumentos eléctricos de medición es
incalculable, ya que mediante el uso de ellos se miden e indican magnitudes
eléctricas, como corriente, carga, potencial y energía, o las características
eléctricas de los circuitos, como la resistencia, la capacidad, la capacitancia
y la inductancia. Además que permiten localizar las causas de una operación
defectuosa en aparatos eléctricos en donde algunos de los principales quipos de
medición son: el voltímetro
el cual es un instrumento que sirve para medir la diferencia de
potencial o voltaje entre dos
puntos de un circuito eléctrico cerrado. Para ello debe conectarse en paralelo
con la carga o sistema del cual se quiere conocer su tensión; el óhmetro el cual se emplea para medir la resistencia
eléctrica en donde la resistencia a medir no debe estar conectada
a ninguna fuente de tensión o a ningún otro elemento del circuito, pues causan
mediciones inexactas; el amperímetro: en este caso resulta ser un
instrumento que mide la intensidad de la Corriente Eléctrica. Su unidad de
medida es el Amperio y en donde para
efectuar la medida de la intensidad de la corriente circulante el amperímetro
ha de colocarse en
serie, para que sea
atravesado por dicha corriente; el galvanómetro: en donde estos aparatos que se
emplean para indicar el paso de corriente eléctrica por un circuito y para la medida
precisa de su intensidad; el vatímetro:
en este caso el vatímetro
es un instrumento electrodinámico para medir la potencia eléctrica o la tasa de suministro de energía eléctrica de un circuito eléctrico dado. El dispositivo consiste en un par de bobinas fijas,
llamadas «bobinas de corriente», y una bobina móvil llamada «bobina de
potencial»; el osciloscopio:
en este caso resulta ser un instrumento de
medición electrónico para la
representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo,
que permite visualizar fenómenos transitorios así como formas de ondas en
circuitos eléctricos y electrónicos y mediante su análisis se puede
diagnosticar con facilidad cuáles son los problemas del funcionamiento de un
determinado circuito y el analizador
lógico: el cual es un instrumento de
medida que captura los datos de un circuito digital y los muestra para su posterior análisis, de modo
similar a como lo hace un osciloscopio, pero a diferencia de este, es capaz de visualizar las señales de
múltiples canales, sin dejar atrás por supuesto a equipos como el multímetro,
el frecuencímetro, el capacímetro, el vatihorimetro, el reflectómetro de
dominio de tiempo, el megohmetro, los medidores termopar, chispómetros, el
megüer, el analizador de espectro y el analizador vectorial de señales.
Cuestionario
1.
¿Qué es la electrónica?
Es un
campo de la física que se refiere al diseño y aplicación de dispositivos,
principalmente de circuitos
electrónicos, cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para la
generación, transmisión, recepción o almacenamiento de información utilizando los
fenómenos eléctricos para trasladar información audible, visual, etc., posteriormente
esta se canaliza a través de una corriente eléctrica a base de cambios en sus
características los cuales se codifican, estos pueden ser amperaje, voltaje,
frecuencia, fase, etc.
2. ¿Cuáles son los principales campos de
aplicación de la electrónica?
En
general se puede decir que la electrónica abarca las siguientes áreas de aplicación:
a) Electrónica de control: la cual se dedicad a obtener la salida deseada de un sistema o proceso. En un sistema general se tienen una serie de entradas que provienen del sistema a controlar, y se diseña un sistema para que, a partir de estas entradas, modifique ciertos parámetros en el sistema a controlar, con lo que las señales anteriores volverán a su estado normal ante cualquier variación.
a) Electrónica de control: la cual se dedicad a obtener la salida deseada de un sistema o proceso. En un sistema general se tienen una serie de entradas que provienen del sistema a controlar, y se diseña un sistema para que, a partir de estas entradas, modifique ciertos parámetros en el sistema a controlar, con lo que las señales anteriores volverán a su estado normal ante cualquier variación.
b)
Telecomunicaciones: es la disciplina que estudia, diseña, desarrolla y explota
aquellos sistemas que permiten dichas
comunicaciones y la cual abarca toda transmisión y recepción de señales de cualquier naturaleza,
típicamente electromagnéticas, que contengan signos, sonidos, imágenes o, en definitiva, cualquier tipo de
información que se desee comunicar a cierta distancia.
c)
Electrónica de potencia: es la rama de la ingeniería
eléctrica que consigue adaptar y transformar la electricidad, con la finalidad
de alimentar otros equipos, transportar energía, controlar el funcionamiento de
máquinas eléctricas, etc. es decir se refiere a la aplicación de dispositivos
electrónicos, principalmente semiconductores, al control y transformación de
potencia eléctrica.
3.
¿Cuál es
la definición de sistema electrónico?
Es un conjunto de
dispositivos que se ubican dentro del campo de la ingeniería y la física y que
se encargan de la aplicación de los circuitos electrónicos cuyo funcionamiento
depende del flujo de electrones para generar, recibir, transmitir y almacenar
información. Los sistemas electrónicos se
pueden en dividir en las siguientes partes:
- Entradas o Inputs: Sensores electrónicos o mecánicos que toman las señales del mundo físico y las convierten en señales de corriente o voltaje
- Circuitos de procesamiento de señales: Consisten en artefactos electrónicos conectados juntos para manipular, interpretar y transformar las señales de voltaje y corriente provenientes de los transductores.
- Salidas u Outputs: Actuadores u otros dispositivos que convierten las señales de corriente o voltaje en señales físicamente útiles.
4.
¿Cuál es
la definición de tensión?
La
tensión o también llamado voltaje, diferencia de potencial o fuerza
electromotriz es la presión que ejerce una fuente de suministro de energía
eléctrica sobre las cargas eléctricas o electrones en un circuito eléctrico
cerrado, para que se establezca el flujo de una corriente eléctrica, es decir,
en otras palabras es el impulso que necesita una carga eléctrica para que pueda
fluir por el conductor de un circuito eléctrico cerrado.
5. ¿Qué es la corriente electrónica?
La corriente eléctrica o intensidad eléctrica
es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material a través de un circuito
eléctrico, en el Sistema
Internacional de Unidades se
expresa en C/s (culombios sobre segundo),
unidad que se denomina amperio es también
importante mencionar que la intensidad del flujo de
los electrones de una corriente eléctrica que circula por un circuito cerrado
depende fundamentalmente de la tensión o voltaje (V) que se aplique y de la
resistencia (R) en ohm que ofrezca al paso de esa corriente la carga o
consumidor conectado al circuito.
6. ¿Cuáles son los diferentes tipos de
corriente que existen?
En
la práctica, los dos tipos de corrientes eléctricas más comunes son:
- Corriente continua: Una corriente es continua cuando no cambia ni de valor ni de sentido a lo largo del tiempo. Es decir, también conocida como corriente directa, la corriente continua implicará el flujo constante e incesante de electrones a partir de un conductor eléctrico cito entre dos puntos que observan diferente potencial es importante mencionar que también será continúa la corriente que observa siempre igual polaridad, asimismo, cuando los electrones se movilizan en la misma dirección, generalmente del polo positivo al negativo, se hablará en términos de corriente continua.
- Corriente alterna: Se denomina corriente alterna a la corriente eléctrica en la que la magnitud y dirección varían cíclicamente. La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una onda sinoidal
- Corriente trifásica: Se denomina corriente trifásica al conjunto de tres corrientes alternas de igual frecuencia, amplitud y valor eficaz que presentan una diferencia de fase entre ellas de 120°, y están dadas en un orden determinado. Cada una de las corrientes que forman el sistema se designa con el nombre de fase. Su principal utilización es mayoritaria para transportar y distribuir energía eléctrica y para su utilización industrial, incluyendo el accionamiento de motores
- Corriente monofásica: Se denomina corriente monofásica a la que se obtiene de
tomar una fase de la corriente trifásica y un cable neutro.
7. ¿Cuál es la definición de Resistencia?
La resistencia se refiere a la oposición, por parte de un
material conductor, o semiconductor, a la circulación de la corriente
eléctrica. Mientras mayor es la resistencia, menor es la corriente y viceversa
y su unidad de resistencia es el Ohmio.
Cualquier
dispositivo o consumidor conectado a un circuito eléctrico representa en sí una
carga, resistencia u obstáculo para la circulación de la corriente eléctrica.
8. ¿De qué elementos
depende el valor de la resistencia?
El
valor de la resistencia depende del tipo de material, de la longitud del
conductor, de su sección y de la temperatura.
v Material:
· Conductores: Son los elementos que presentan una oposición muy pequeña al paso de los electrones a través de ellos; es decir, presentan una resistencia eléctrica muy baja.
· Semiconductores: Son un grupo de elementos, o compuestos, que tienen la particularidad de que bajo ciertas condiciones, se comportan como conductores.
· Aislantes: Son los materiales o elementos que no permiten el paso de los electrones a través de ellos.
v Longitud: Mayor longitud, mayor resistencia.
v Diámetro: Mayor diámetro, menos resistencia.
v Temperatura: Mayor temperatura, menor resistencia
9. ¿Qué es la ley de Ohm?
La
Ley de Ohm, fue postulada por el físico y matemático alemán Georg
Simon Ohm y es una de las leyes fundamentales de la
electrodinámica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades básicas
presentes en cualquier circuito eléctrico como son: tensión o
voltaje, intensidad de la corriente y la resistencia. Por
otro lado y de acuerdo con la propia Ley, el valor de la tensión o voltaje es
directamente proporcional a la intensidad de la corriente; por tanto, si el
voltaje aumenta o disminuye, el amperaje de la corriente que circula por el
circuito aumentará o disminuirá en la misma proporción, siempre y cuando el
valor de la resistencia conectada al circuito se mantenga constante.
10. ¿A qué se refiere la electrónica
analógica?
La electrónica
analógica es una parte de la electrónica que
estudia los sistemas en los cuales sus variables; tensión, corriente, etc.,
varían de una forma continua en el tiempo, pudiendo tomar infinitos valores (al
menos teóricamente). Los sistemas analógicos
contienen dispositivos que manejan cantidades físicas representadas de forma
analógica, es decir que las cantidades varían entre un rango continuo de
valores.
11. ¿Cuáles son algunos ejemplos de
dispositivos analógicos?
- Resistor: el cual es un componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito eléctrico.
- Potenciómetro: es un resistor cuyo valor de resistencia es variable. De esta manera, indirectamente, se puede controlar la intensidad de corriente que fluye por un circuito si se conecta en paralelo, o la diferencia de potencial al conectarlo en serie en donde son normalmente utilizados en circuitos de poca corriente.
- Condensador eléctrico: el cual es un componente electrónico formado por dos placas metálicas paralelas, llamadas armaduras, separadas entre sí por aire o cualquier material aislante, llamado dieléctrico. Tienen como función almacenar carga eléctrica para cederla en el momento que se necesite. La descarga se produce cuando las placas se ponen en contacto.
- Diodo: Un diodo es un componente electrónico que permite el paso de la corriente en un sentido y lo impide en el contrario. Está provisto de dos terminales, el ánodo (+) y el cátodo (-). Asimismo, es común que al mismo se lo llame rectificador, ya que es un dispositivo capaz de suprimir aquella parte negativa que presente cualquier señal, en principio, para luego transformar una corriente alterna en una corriente continua
- Diodo Zener: es un diodo de cromo que se ha construido para que funcione en las zonas de rupturas y es la parte esencial de los reguladores de tensión casi constantes con independencia de que se presenten grandes variaciones de la tensión de red, de la resistencia de carga y temperatura, su principal aplicación es como regulador de tensión; es decir, como circuito que mantiene la tensión de salida casi constante, independientemente de las variaciones que se presenten en la línea de entrada o del consumo de corriente de las cargas conectadas en la salida del circuito.
- Inductor: es un componente pasivo del circuito eléctrico que incluye un alambre aislado, el cual se arrolla en forma de hélice. Esto le permite almacenar energía en un campo magnético a través de un fenómeno conocido como autoinducción. El funcionamiento de la bobina implica que reaccionará contra los cambios de corriente con la generación de un voltaje opuesto al voltaje aplicado que resultará proporcional a la alteración de la corriente.
- Relé: El relé o relevador es un
dispositivo electromecánico. Funciona como un interruptor controlado por un
circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y
un electroimán, se
acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros
circuitos eléctricos independientes.
12. ¿Qué es la electrónica digital?
La electrónica
digital es una parte de la electrónica que
se encarga de sistemas electrónicos en los cuales la información
está codificada en dos únicos estados. A dichos estados se les puede llamar
"verdadero" o "falso", más comúnmente 1 y 0, refiriéndose a que en un
circuito electrónico digital hay dos niveles de tensión. En la
representación digital los valores no se denotan por valores proporcionales,
sino por símbolos llamados dígitos.
13. ¿Cuáles son algunos ejemplos de
dispositivos digitales?
- Biestable: Un biestable es un multivibrador capaz de permanecer en uno de dos estados posibles durante un tiempo indefinido en ausencia de perturbaciones. Esta característica es ampliamente utilizada en electrónica digital para memorizar información. El paso de un estado a otro se realiza variando sus entradas.
- Memoria (informática): En la informática, se llama memoria a los dispositivos que retienen datos informáticos durante algún intervalo de tiempo.
- Microcontrolador: es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea específica.
- Puerta lógica: Una puerta lógica, o compuerta lógica, es un dispositivo
electrónico con una función booleana. Suman, multiplican, niegan o afirman, incluyen o
excluyen según sus propiedades lógicas. Se pueden aplicar a tecnología
electrónica, eléctrica, mecánica, hidráulica y neumática. Son circuitos
de conmutación integrados en un chip.
14. ¿Cuáles son algunos ejemplos de
dispositivos de potencia?
- Diac: es un diodo bidireccional disparable que conduce la corriente sólo tras haberse superado su tensión de disparo, y mientras la corriente circulante no sea inferior al valor característico para ese dispositivo. Los DIAC son una clase de tiristor, y se usan normalmente para disparar los triac, otra clase de tiristor.
- Fusible: Los fusibles son pequeños dispositivos que permiten el paso constante de la corriente eléctrica hasta que ésta supera el valor máximo permitido. Cuando aquello sucede, entonces el fusible, inmediatamente, cortará el paso de la corriente eléctrica a fin de evitar algún tipo de accidente, protegiendo los aparatos eléctricos de "quemarse" o estropearse por Efecto Joule
- Tiristor: es un componente electrónico constituido por elementos semiconductores que utiliza realimentación interna para producir una conmutación. Son dispositivos unidireccionales porque solamente transmiten la corriente en un único sentido. Se emplea generalmente para el control de potencia eléctrica
- Transformador: el transformador eléctrico es un dispositivo que se encarga de "transformar" el voltaje de corriente alterna que tiene a su entrada en otra diferente amplitud, que entrega a su salida. Se compone de un núcleo de hierro sobre el cual se han arrollado varias espiras (vueltas) de alambre conductor.
- Varistor: Los varistores suelen usarse para proteger circuitos contra variaciones de tensión al incorporarlos en el circuito de forma que cuando se active la corriente no pase por componentes sensibles. La función del varistor es conducir una corriente significativa cuando el voltaje es excesivo.
15. ¿Qué son los equipos de medición y que
importancia tienen?
Los equipos
de medición de electrónica son el conjunto de equipos que se utilizan para
realizar mediciones de dispositivos electrónicos. La importancia de los instrumentos eléctricos de medición es
incalculable, ya que mediante el uso de ellos se miden e indican magnitudes
eléctricas, como corriente, carga, potencial y energía, o las características
eléctricas de los circuitos, como la resistencia, la capacidad, la capacitancia
y la inductancia. Además que permiten localizar las causas de una operación
defectuosa en aparatos eléctricos.
16.
¿Cuáles son algunos ejemplos de los principales equipos
de medición?
- Voltímetro: Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial o voltaje entre dos puntos de un circuito eléctrico cerrado. Para ello debe conectarse en paralelo con la carga o sistema del cual se quiere conocer su tensión.
- Ohmetro: un óhmetro u ohmímetro es un instrumento para medir la resistencia eléctrica en donde la resistencia a medir no debe estar conectada a ninguna fuente de tensión o a ningún otro elemento del circuito, pues causan mediciones inexactas.
- El Amperímetro: es el instrumento que mide la intensidad de la Corriente Eléctrica. Su unidad de medida es el Amperio y en donde para efectuar la medida de la intensidad de la corriente circulante el amperímetro ha de colocarse en serie, para que sea atravesado por dicha corriente.
- Vatímetro: el vatímetro es un instrumento electrodinámico para medir la potencia eléctrica o la tasa de suministro de energía eléctrica de un circuito eléctrico dado. El dispositivo consiste en un par de bobinas fijas, llamadas “bobinas de corriente”, y una bobina móvil llamada “bobina de potencial”.
- Osciloscopio: se denomina osciloscopio a un instrumento de medición electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo, que permite visualizar fenómenos transitorios así como formas de ondas en circuitos eléctricos y electrónicos y mediante su análisis se puede diagnosticar con facilidad cuáles son los problemas del funcionamiento de un determinado circuito
- Frecuencímetro: un frecuencímetro es un instrumento que sirve para medir la frecuencia, contando el número de repeticiones de una onda en la misma posición en un intervalo de tiempo mediante el uso de un contador que acumula el número de periodos
- Analizador lógico: un analizador lógico es un instrumento de medida que captura los datos de un circuito digital y los muestra para su posterior análisis, de modo similar a como lo hace un osciloscopio, pero a diferencia de este, es capaz de visualizar las señales de múltiples canales. Además de permitir visualizar los datos para así verificar el correcto funcionamiento del sistema digital, puede medir tiempos entre cambios de nivel, número de estados lógicos, etc.
- Analizador vectorial de señales: el analizador vectorial de señales (VSA) es un
instrumento de medición de señales electrónicas usualmente de RF radio frecuencia, que
reemplaza el analizador
de espectro (SA) como instrumento
de medición para diseñadores de que trabajan en estos sistemas. Ideal para las
medidas de señales rápidas de ancha banda o espectro extendido. El VSA es un
instrumento poderoso que puede realizar muchas de las tareas de medida y
caracterización que realiza el SA, pero además puede realizar muchas más
funciones digitales útiles de demodulación. Los
instrumentos vectoriales son más caros que los instrumentos escalares pero los
vectoriales proveen medición más rápida además de análisis y generación de
señales más complejas.
Bibliografía
- http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica
- http://www.viasatelital.com/proyectos_electronicos/index.htm
- http://www.ite.educacion.es/formacion/materiales/47/cd/mod1b/1bc_1.htm
- http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_voltaje/ke_voltaje_1.htm
- http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_corriente_electrica/ke_corriente_electrica_1.htm
- http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_resistencia/ke_resistencia_1.htm
- http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_ley_ohm/ke_ley_ohm_1.htm
- http://es.scribd.com/doc/60173074/DISPOSITIVOS-DE-POTENCIA
- http://html.rincondelvago.com/dispositivos-de-electronica-potencial.html
- http://es.wikipedia.org/wiki/Equipos_de_medici%C3%B3n_de_electr%C3%B3nica
- http://html.rincondelvago.com/medicion-electrica_instrumentos.html