electrónica analógica - IESCATA

CONTROL ELÉCTRICO-ELECTRÓNICO________________________________________________________1
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
RESISTENCIA.
Es la mayor o menor facilidad que ofrece un elemento
para transportar la corriente eléctrica. Es una
propiedad intrínseca de los materiales y en base a ella
se pueden diferenciar cuatro grandes grupos:
Superconductores. Conductores. Semiconductores.
Aislantes.
R = ρ·L/S
ρ:(Ωmm2/m)
Aluminio...
Cobre........
Hierro.......
Plata..........
0,028
0,017
0,13
0,016
La unidad de resistencia es el ohmio que se
representa por la letra griega omega Ω
1. Qué valor tienen las siguientes resistencias a partir
de su código de colores.
1ª Banda
Naranja
Azul
Gris
Marrón
2ª
Naranja
Gris
Rojo
Rojo
3ª
Negro
Azul
Naranja
Amarillo
4ª
Oro
Plata
Ninguno
Marrón
1ª
2ª
3ª
4ª
VALOR
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2. De qué colores Tendrá las bandas las siguientes resistencias.
1ª Banda
2ª
3ª
4ª
1ª
2ª
3ª
4ª
VALOR
1,8 +/- 20%
560+/-2%
15K+/-10%
6M8+/-2%
CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN AVANZADOS:
En muchas ocasiones es necesario cambiar el sentido de rotación del eje de un motor.
Ascensores, puertas de corredera....
Con un interruptor de dos polos y dos
direcciones DPDD (conmutador bipolar), se
puede cambiar el sentido de giro de un
motor sólo pulsando el interruptor. En los
dos esquemas siguientes se ve que cuando el
interruptor está en la posición superior el
motor girará hacia la derecha, en la posición
inferior al contrario. Este circuito se puede
mejorar si le añadimos dos interruptores de fin de
carrera si es necesario parar el motor en
determinados
topes,
puerta
corredera,
ascensores....
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CONTROL POR MEDIO DE RELÉS:
El relé es un interruptor que se
enciende y se apaga con un
electroimán. El relé es un
interruptor muy útil porque se
enciende y apaga de muy diversas
formas.
En los dos esquemas de la derecha se
puede apreciar que el motor se accionaría
con un LDR(más luz menos resistencia), y
en el segundo se encendería la bombilla
empleando un termistor(mas calor menos
resistencia).
CIRCUITOS DE RELÉ MÁS
COMPLEJOS:
El circuito inversor de relé es muy
parecido al inversor de interruptor.
Cuando se pulsa el interruptor IP1, el relé
se activa y el motor gira en sentido
contrario que cuando esta sin pulsar el
inperruptor.
En principio este circuito no tiene ninguna
ventaja respecto del de interruptor, pero
se puede convertir en un circuito de
control muy útil.
Fig 1. CIRCUITO INVERSOR DE RELÉ
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Los esquemas de la izquierda representan el
accionamiento del relé de enganche. Cuando
se acciona el pulsador, el relé solamente
quedará activado mientras tenga presión del
dedo. Al presionar IP1 la corriente circula
hasta la bobina del relé de forma normal vía
IP1. Sin embargo, la corriente también circula
vía los conductores XX, y por parte del propio
interruptor del relé.
Por tanto, cuando IP1 se suelta, aunque la
corriente ya no puede circular hasta la bobina
del relé víaIP1, sigue para llegar allí vía los
conductores XX. Por tanto, el relé no se
puede apagar. Se dice que esta enganchado o
retenido.
Fig DE RELÉ ENGANCHADO (Izq.)
PROYECTO PUERTA CORREDERA. El inter..
final de carrera MI1 para el motor cuando la
puerta está cerrada. Cundo se pulsa el taco
TP1 o TP2 el relé se activa y se engancha.
Ahora el motor abre la puerta hasta que da
con un segundo interruptor de fin de
recorrido MI2, cuando este se abre el
enganche se rompe y el relé se desconecta,
Por tanto el motor gira en sentido contrario
cerrando la puerta. Cuando la puerta está
totalmente cerrada. MI1 se abre y el motor
vuelve a pararse.
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CONTROL ELECTRÓNICO:
EL DIODO.
Permite pasar la corriente sólo en un
sentido. Es la unión de materiales
semiconductores de silicio de tipo P o tipo
N. El diodo tiene dos conductores el ánodo y
el cátodo, la corriente sólo circulará cuando
se conecte el ánodo al lado positivo de la
fuente de energía. Y se dice que está
polarizado directamente.
DIODOS EMISORES DE LUZ.
Son diodos especiales que emiten luz. Estos se
denominan diodos emisores de luz (LED). Los LED se
usan principalmente como indicadores visuales de que un
circuito está funcionando o de que un aparato está
encendido. Igual que los diodos normales permite que la
corriente circule en un solo sentido. Los LED
normalmente funcionan a 2 voltios. Para obtener esa
tensión en el circuito se suele conectar una resistencia
en serie con el LED. Una Intensidad e 0,01 A para
hacerlo funcionar. La R : 10 v/ 0,01 A : 1000 Ω.
Ejercicios.
1. Tensión de la pila 6 voltios, intensidad de
funcionamiento del diodo 0,02 A y tensión 2 v
¿Qué resistencia habrá que conectar en serie?
2. ¿Qué valor tendría la resistencia si cambiamos la pila de 6 v por una de 9v.?
EL DISPLAY: Es un conjunto de siete diodos emisores situados de tal manera que dependiendo
de cuales de ellos se enciendan pueden iluminar un número del 0 al 9 .
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LAS FUENTES DE ALIMENTACIÓN:
Todo circuito electrónico, analógico y digital,
necesita disponer de una fuente de tensión continua
estable. En los quipos móviles, esta función la
desempeñan las pilas y baterías. En el resto de los
equipos, se obtienen mediante unos circuitos
denominados fuentes de alimentación, los cuales
obtienen estas tensiones a partir de la tensión de la
red de suministro de energía eléctrica, mediante un
proceso en el que se pueden distinguir los siguientes
pasos.
1. Obtención de una tensión alterna de valor
reducido: Las tensiones continuas necesarias
están comprendidas normalmente entre 5 y
50 v, valores muy pequeños comparados con
los 220 v de la red. Mediante un
transformador reductor obtendremos la
tensión adecuada en su devanado secundario.
N1/V1=N2/V2
N (nº de espiras primario y
secundario) y V (Tensión primario y secundario)
2. Rectificación de la tensión alterna: Se emplea
un circuito rectificador, se consigue que
todos los semiciclos de la corriente alterna
sean positivos, obteniéndose de este modo a
su salida una tensión continua variable o
tensión rectificada. El puente rectificador
consta de cuatro diodos semiconductores, la conducción se efectúa por parejas para
cada semiciclo; D1 y D4 conducen los
semiciclos positivos y D2 y D3 los negativos.
3. Filtrado de la tensión rectificada: El objetivo
de este filtrado es conseguir reducir las
variaciones de la tensión rectificada,
aproximadamente a la tensión continua pura
que se desee obtener. Mediante el
condensador de filtrado, obtenemos a la
salida una tensión continua ondulada. La
aproximación obtenida a la tensión continua
pura se produce como consecuencia de que el
condensador una vez cargado hasta el valor
máximo, requiere un tiempo para su descarga
mayor que el que se emplea en cada semiciclo
para anularse la tensión, con lo cual se
mantiene siempre un cierto nivel de tensión
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entre los bornes del mismo, es decir, en la salida.
Ejercicios.
1. ¿Cuántas espiras tendrá en secundario si el primario es de 100 y la tensión hay que
reducirla de 220 v a 50v.?
2. ¿Cuál es la tensión del primario en un transformador de 100 espiras en el primario y
10000 en el secundario siendo V2 1000 v?
CONDENSADORES:
Es un componente que puede almacenar y descargar energía
eléctrica. La capacidad se mide en faradios, pero los valores mas
pequeños son microfaradios μF, nanofaradios nF y picofaradios
pF.
C=Q/V 1F=1C/1V
La capacidad equivalente se calcula a la inversa de las resistencias.
En serie 1/CT=1/C1+1/C2….
En paralelo CT=C1+C2 ….
Hay dos tipos de condensadores: Polarizados (de valor más alto, estos tienen polo + y – y deben
conectarse de forma correcta en el circuito). No polarizados (de valor más bajo. Estos pueden
conectarse de cualquier forma al circuito)
Todos los condensadores tienen un voltaje máximo de
funcionamiento.
Si conectamos un condensador de valor bastante grande a
través de una fuente de alimentación de 12 voltios, se
cargará, si a continuación lo conectamos a una bombilla,
esta lucirá unos segundo.
Los condensadores se utilizan en algunos circuitos como
retardadores, es decir, mantener encendido un dispositivo
durante unos segundos después de haber apagado el
interruptor.
Cuando IN1 está cerrado, el relé se activa y la bombilla se
enciende. Al mismo tiempo se carga el condensador (en
paralelo con la bobina del relé). Por tanto, cuando IN1 se
abre, el relé no se apaga. Permanece encendido unos
segundos mientras el condensador se descarga por la
bobina del relé . Por tanto la bombilla también permanece
encendida. Sin embargo mientras el condensador se
descarga, la corriente que suministra disminuye cada vez
más hasta que ya no es suficiente para mantener el relé
activado.
Este segundo circuito es muy diferente , se conecta el
condensador en serie con la bobina. Este circuito se usa
para encender una bombilla (u otro dispositivo) durante un
periodo corto de tiempo, y apagarse después
automáticamente.
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Cuando IN1 está cerrado, el condensador se carga
vía la bobina del relé. La corriente de carga al
principio es alta, pero disminuye progresivamente.
Hasta que finalmente es cero cuando el
condensador está completamente cargado. Para
poner a cero el circuito hay que pulsar IP1, para
descargar el condensador.
Ejercicios:
1. Calcula la capacidad de un condensador
conectado a una tensión de 2,5 v , y de
2.
3.
4.
5.
6.
carga 120 x10-6 culombios.
Calcula la carga de un condensador de 15 microfaradios conectado a una tensión de
220v
Qué capacidad tiene un condensador con una carga de 0,33 micro culombios y una
tensión de 220v.
Calcula el tiempo que tardará en descargarse un condensador de 1000 microfaradios a
través de una resistencia de 10kohmios.
Un circuito tiene tres condensadores acoplados en serie y sus capacidades son las
siguientes: 1 microfaradio, 2000nanofaradios y cuatro millones de picofaradios. Dibuja
el circuito y calcula la capacidad total del acoplamiento.
Capacidad equivalente si acoplamos los tres condensadores del ejercicio anterior pero
ahora en serie.
TRANSISTORES:
Un transistor es otro componente
semiconductor u es, sin duda, el
elemento electrónico por excelencia.
Para explicar su funcionamiento
recurriremos
a un símil
hidráulico,
que es el que
aparece en la
figura.
Considerare
mos
dos
canales uno
muy grande y
otro pequeño.
El canal grande llamado COLECTOR tiene la compuerta bajada no circula agua. Cuando abrimos
la compuerta del canal pequeño por un sistema de palancas se abre la compuerta también
grande y deja pasar gran cantidad de agua. Con este ejemplo vemos que con un canal pequeño ,
llamado BASE controlamos un gran caudal que provine del COLECTOR, y por la salida, que
llamaremos EMISOr
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ALARMA DE NIVEL DE AGUA.
La finalidad de la alarma es
permitir que una persona ciega
deje el grifo de bañera abierto
sin preocuparse hasta que la
alarma indique que la bañera
esta llena.
La resistencia del agua es muy
alta, la corriente que circula
por ella es muy pequeña como
para
hacer
funcionar
el
zumbador, que necesita como
mínimo 0,025 A.
Conectaremos las sondas al
circuito de base de un
transistor y el zumbador al del
colector.
La
corriente
minúscula que pasa por el agua
(entre las sondas) suministra la
corriente de la base para
activar el transistor: entonces
la corriente más grande del
colector del transistor acciona el zumbador.
La resistencia está en el circuito para proteger el transistor. Si la corriente de la base se
hiciera demasiado grande el transistor se estropearía
ES IMPORTANTE SABER DONDE ESTÁN SITUADOS EL EMISOR EL COLECTOR Y LA
BASE PARA PODER CONECTARLOS DE FORMA CORRECTA. PARA QUE FUNCIONEN BIEN,
AL UNIÓN BASE-EMISOR DEBE ESTAR POLARIZADA DIRECTAMENTE Y LA UNIÓN
BASE-COLECTOR DEBE ESTAR POLARIZADA INVERSAMENTE.
TRANSISTORES NPN: Se conectan uniendo el polo positivo al colector y a la base.
TRANSISTORES PNP: se conectan uniendo el polo negativo al colector y a la base.
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SISTEMAS ELECTRÓNICOS
La
solución
de
los
problemas
electrónicos
siempre
intervienen
dispositivos
de
ENTRADA
de
CONTROL y de SALIDA.
A
continuación
veremos
el
funcionamiento de un circuito indicador
de la contaminación. Cuando el LDR
está a oscuras (en agua contaminada)
su resistencia es alta. La corriente que
circula por la base es insuficiente para
encender el transistor, y la bombilla
del indicador se apaga. Sin embargo en
agua menos contaminada, la resistencia
LDR disminuye. Esto permite que
circule la suficiente corriente de base
para activar el transistor. La corriente
del colector del transistor pasa por la
bambilla del indicador haciendo que se
encienda.
La resistencia variable, hace que la corriente que
circula por la base dependa de la resistencia de RV. Por tanto, al regular la variable, podemos
hacer funcionar al circuito a un determinado nivel de luz (y por tanto a un determinado nivel de
contaminación).
CORRIENTE DE COLECTOR:
Para cada tipo de transistor, hay
una corriente de colector
máxima que no hay que exceder.
Si el dispositivo que tiene que
encenderse
requiere
más
corriente de la que puede
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suministrar el transistor, se puede utilizar un relé.
El circuito del dibujo, por ejemplo, permite que un motor (que consume 2 A) se conecte cuando
se alcanza una temperatura preestablecida.
Cuando un relé se desconecta, descarga una sobretensión de energía eléctrica que podría
destruir un transistor. Conectando un diodo a través del transistor, la energía se aleja del
transistor, que, de esta forma, se protege de cualquier daño.
GANANCIA DEL TRANSISTOR: Hemos visto que una
corriente pequeña que circule en la base de un
transistor conectará una corriente de colector mayor.
Esto se conoce como amplificación de la corriente.
El símbolo de la ganancia de corriente del transistor
es:
hfe=
Icolector
Iemisor =
0,05 0,00025 = 200 Para
el transistor del circuito del dibujo.
EJERCICIOS:
1.La ganancia de un transistor hfe es 1000 y la corriente que circulka por su base Ib es de 2 mA.
Calcula las corrientes del colector y emisor.
2. Calcula la ganancia de un transistor sabiendo que la corriente del emisor es de 903 mA y la
del colector 900 mA.
AMPLIFICAR
DE
PAR
DARLINGTON :
La
amplificación de un único transistor no suele ser
suficiente en un circuito. Sin embargo, si se
alimenta la base de un segundo transistor con la
corriente amplificada de un transistor, se puede
aumentar la amplificación muchas veces.
Si ganancia de cada transistor del esquema es de
100, por ejemplo, entonces la ganancia combinada es
superior a 10.000. A este método de conectar
transistores se le conoce por el nombre de Par
Darlington.
Si al indicador de contaminación estudiado
anteriormente le ponemos un Par de Darlington,
ahora el circuito sería mucho más sensible (podría
detectar cambios más
pequeños
de
la
intensidad de la luz).
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