Libro de Practicas maquinas electricas

LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA

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IINNSSTTIITTUUTTOO PPOOLLIITTÉÉCCNNIICCOO

NNAACCIIOONNAALL

EEssccuueellaa SSuuppeerriioorr ddee IInnggeenniieerrííaa

MMeeccáánniiccaa yy EEllééccttrriiccaa

UNIDAD PROFESIONAL CULHUACAN

M. en C. DONACIANO QUINTERO M.

INGENIERÍA

MECÁNICA

5º SEMESTRE

LABORATORIO

ELECTRÓNICA DE POTENCIA

LIBRO DE PRÁCTICAS

ALUMNO: _____________________________ GRUPO: ______


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ASIGNATURA: Laboratorio de Electrónica de Potencia SEMESTRE: Quinto , Ingeniería Mecánica..

PROGRAMA GENERAL

OBJETIVO GENERAL:

Fomentar el desarrollo de la creatividad e ingenio del alumno en el campo de la electrónica, elaborando en el laboratorio pruebas y experimentos con los diferentes componentes electrónicos para el control de potencia eléctrica.

CONTENIDO SINTÉTICO:

I Introducción al Laboratorio de Electrónica de Potencia y Soldadura de Componentes Electrónicos. II Armado de una Fuente de Alimentación Regulada a 5 volts. III Polarización y Prueba de Diodos Semiconductores. IV Polarización y Prueba de Transistores. V El Transistor como Interruptor o Multivibrador Ajustable.

(Flip Flop) VI Control de Potencia con DIAC. VII Control de Potencia con SCR. VIII Control de Potencia con TRIAC. IX Relee Electrónico de estado sólido, (La Interfase).

METODOLOGÍA:

En el laboratorio se comprobara lo expuesto en las clases de Teoría, para cada

práctica se deberá llevar el material solicitado previamente para su construcción

y pruebas.

Se proporcionará el conocimiento necesario para que el alumno pueda efectuar

futuros circuitos electrónicos de control al realizar estas prácticas y estar en

condiciones de elaborar un proyecto de aplicación.

ACREDITACIÓN Y EVALUACIÓN:

La primera evaluación será de las 4 primeras prácticas. La segunda evaluación será de las prácticas 5,6 y 7. La tercera evaluación será de las prácticas 8 y 9.

Participación activa en clase. Asistencia y Evaluación Total del libro de Prácticas.


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BIBLIOGRAFÍA Y CONTENIDO DEL LIBRO DE PRÁCTICAS:

Manual de Laboratorio de Electrónica de Potencia. Ing. Juan Manuel Jiménez Manual de Transistores, Tiristores y Diodos, R.C.A. edit. ARBÓ. Argentina. El ABC de la Electrónica STEREM. Electrónica Aplicada, Frost, John S. Experimentos 15 y 16, pag. 127 – 144. Boylestad Robert/ Nashelsky Louis, Electrónica Teórica de los Circuitos, Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A. México, 1997, 949 p.p. Electrónica de Potencia. Apuntes. Prof. Donaciano Quintero M. IPN. ESIMEC.

A. NUEVE (9) PRÁCTICAS:

PRACTICA 1 INTRODUCCIÓN AL LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA Y

SOLDADURA DE COMPONENTES ELECTRÓNICOS. PRACTICA 2

ARMADO DE UNA FUENTE DE ALIMENTACIÓN REGULADA A 5 VOLTS CC.

PRACTICA 3 POLARIZACIÓN Y PRUEBA DE DIODOS SEMICONDUCTORES

PRACTICA 4 POLARIZACIÓN Y PRUEBA DE DIODOS TRANSISTORES

PRACTICA 5 EL TRANSISTOR COMO INTERRUPTOR O MULTIVIBRADOR AJUSTABLE

(FLIP FLOP)

PRACTICA 6 CONTROL DE POTENCIA CON DIAC

PRACTICA 7 CONTROL DE POTENCIA CON SCR

PRACTICA 8 CONTROL DE POTENCIA CON TRIAC

PRACTICA 9 RELEE ELECTRÓNICO DE ESTADO SÓLIDO (LA INTERFASE)

B. DIAGRAMAS DE CIRCUITOS DE PRACTICAS EN PCB

(“PCB” PRINTED CIRCUIT BOARD) C. RESUMEN DE CAPÍTULOS DE APUNTES DE ELECTRÓNICA DE

POTENCIA DEL PROF. D. QUINTERO M.


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Fig. 1.1

INTRODUCCIÓN A LA ELECTRÓNICA

ELECTRÓNICA

Según Millman y Seely.

La definición de Electrónica admitida más ampliamente es la realizada por Millman y Seely, posteriormente adaptada por el Institute of Radio Engineers (IRE): Según el “Institute of Radio Engineers” (IRE): "El campo de la Ciencia y la Ingeniería que trata de dispositivos electrónicos y de su utilización, entendiendo por dispositivo electrónico aquel en el que tiene lugar la conducción por electrones a través del vacío, de un gas o de un medio semiconductor." Según el Diccionario de la Real Academia Española: "La ciencia que estudia dispositivos basados en el movimiento de los electrones libres en el vacío, gases o semiconductores, cuando dichos electrones están sometidos a la acción de campos electromagnéticos”.

ELECTRÓNICA ANÁLOGA Y ELECTRÓNICA DIGITAL

ELECTRÓNICA ANÁLOGA:

Se encarga del estudio de las señales analógicas o señales continuas como todas aquellas que pueden tomar una infinidad de valores en un intervalo finito. También se rige por los denominados, circuitos análogos o lineales, llamados así porque la gran variedad de señales que se presentan, pero sobre todo, por la variación continua de los valores que la configuran (ver señales análogas). Hacen parte de la misma el análisis de los circuitos con diodos, con transistores, los amplificadores, y sus aplicaciones, etc.

La señal de la figura 1.1 así lo muestra, la magnitud de voltaje “E” que varía y depende en forma continua del tiempo, (variable “t”).


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Fig. 1.2

En términos estrictos; una magnitud de voltaje que representa a la señal en el tiempo, pudiendo tomar un valor de un conjunto infinito de valores en un instante de tiempo se dice, que es una representación Análoga.

Ejemplo: El velocímetro. La velocidad de un auto varia gradualmente sobre un intervalo continuo de valores, la velocidad del auto se puede variar entre valores de 0 y 100 Km./h.

Otros ejemplos de señales análogas pueden ser:

e-at cos wt

1 / a2 (at-1 + e-at)

Una Ecuación diferencial.

ELECTRÓNICA DIGITAL:

Se encarga del estudio de las señales digitales o discretas, las cuales son llamadas también como señales binarias y se refiere únicamente a una señal discreta (moderada) que solo puede tomar dos valores (0,1).

En términos estrictos: La magnitud de Voltaje “E” que representa a la señal en tiempo, puede tomar un valor de un conjunto finito y discreto de valores para un instante determinado de tiempo, esto es una representación digital. En la figura 1.2. E toma los valores 5 ó 0 Volts según la variación de t. Ejemplo: Reloj Digital. La hora varía continuamente pero la lectura del cronometro no cambia de la misma manera. Varía en etapas.

“Digital = Discreto” (reloj numerico) (paso a paso)

“Análogo = Continuo” (reloj de manecillas)

Otros ejemplos de señales digitales pueden ser:

Código Morse. (convierte las letras del alfabeto en grupos de puntos o rayas)

Señales codificadas en forma digital (ver la figura 1. 3). a. Binaria de polaridad única (fig. 1.3)

1 1 1

0 0 0 0 0

Figura No 1. 3. Señal digital binaria con polaridad única


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ELECTRÓNICA DE POTENCIA

Una definición es: El manejo y control óptimo de la Potencia Eléctrica, regulada, operada por componentes o dispositivos que integran Circuitos Electrónicos digitales o analógicos en baja tensión (110 - 220volts.

TABLA DE DATOS Y CONCEPTOS BÁSICOS

CÓDIGO DE COLORES DE RESISTENCIAS

Las bandas decorativas que tienen las resistencias para circuitos electrónicos, indican el valor de su resistencia en ohms. Los colores de estas tres bandas indican un valor específico, por ejemplo, ver la siguiente tabla:

COLOR 1ER BANDA 2DA. BANDA 3ER. BANDA (MULTIPLICADOR)

NEGRO 0 0 1 CAFÉ 1 1 10 ROJO 2 2 100 NARANJA 3 3 1000 AMARILLO 4 4 10 000 VERDE 5 5 100 000 AZUL 6 6 1 000 000 VIOLETA 7 7 GRIS 8 8 BLANCO 9 9 Algunas veces existe una cuarta banda que indica la tolerancia de la resistencia: Oro = + - 5%, Plata=+- 10%, Ninguna= +- 20%

Pulsador N.A. (Normalmente Abierto)

Superbásico. Es un botón que cierra el contacto eléctrico entre sus patillas al

oprimirse, pueden ser normalmernte cerrado o abierto por S1.


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Su representación en el diagrama del Arduino (centro arriba) está un poco complicada y se

utiliza poco, sin embargo el pulsador que normalmente se usa es el que esta abajo de esta.

En el gráfico de arriba a la derecha, el pulsador se conecta junto a la resistencia de 10K al pin

1 del Atmega8 para configurar la etapa de Reset tal como aquí se muestra. La bolita de 5 V

señala la salida del 7805.

PROTOBOARD (Tablilla para Experimentos)

El dispositivo más básico e importante, que permite conectar elementos electronicos e

interactuar con ellos facilmente, es la protoboard. Esta hecha para poder comunicar dos

elementos conductores (alambres, patitas de los dispositivos, fuentes de voltaje, etc.) sin necesidad de soldarlos, sino simplemente al introducirlos en dos o mas agujeros que por debajo estan interconectados. No todos los agujeros de la protoboard estan comunicados entre sí. El siguiente dibujo es un diagrama simple de su funcionamiento, las franjas grises muestran lo que serán lineas de conduccion separadas: tiras metalicas dobladas para sujetar y conectar los alambres.

Asi que en los agujero de la protoboard entraran las patitas o pines de las piezas para ser conectadas entre si. Entonces lo primero es familiarizarse con la interconexión vertical y horizantal de la tablilla, entender su funcionamiento basico y como se relaciona con otras areas, ademas de poder identificar sus partes y como es representada en el diagrama de ensamblaje.


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SOLDADURA DE COMPONENTES ELECTRÓNICOS


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SEGUNDO PROYECTO: CELDA FOTO- ELÉCTRICA


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B.- CONSTRUCCIÓN DE PRÁCTICAS

Para la elaboración de las prácticas de la 2 a la 9, se pueden

seguir dos procedimientos, a saber:

B. 1- ARMADO DE PRÁCTICAS EN MADERA TIPO

PERFOCEL

1.- Se pueden elaborar los circuitos electrónicos sobre una placa

de madera de triplay tipo PERFOCEL.

1.1- De acuerdo al tamaño del circuito elija o seleccione la

dimensión de la placa de perfocel, que puede ser de las siguientes

características: 20 x 15, 20 x 10, 15 x 15, 15 x 10 cm, etc...

1.2- Segundo paso, deberá dibujar con un lápiz, el circuito sobre

el perfocel, dejando espacio en el encabezado para rotular los

datos generales.

1.3- Instalar los dispositivos activos y pasivos, usando tornillería

de 5/32 por 1 ½ pulgadas y/o alambre calibre 20 forrado de

hule, (ejemplo alambre para amarrar las bolsas de plástico para

el pan).

1.4- Alambrar y probar, parte por parte, hasta llegar a la

integración total, para su prueba final y calificación.


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NOTAS DE ADVERTENCIA:

a. En todos los casos se recomiendo checar la polaridad de los

componentes electrónicos antes de instalarlos (una falla normal

que tienen los alumnos es cuando la prueba final, no es

afirmativa, porque los dispositivos electrónicos se conectaron

con polaridad inversa).

b. Es importante grabar o marcar su nombre, grupo y fecha, sobre

la placa de su perfocel para evitar sustracciones.

B. 2- ARMADO DE PRÁCTICAS SOBRE PLACA

FENÓLICA

Esta placa está constituida de un emparedado de una resina

fenólica (62 H5 OH) (polímero) y una lámina de cobre, que al

marcarse el circuito sobre el cobre y pasarlo por un ácido se

queda solo el circuito marcado e impreso, listo para perforarlo y

soldar los dispositivos electrónicos correspondientes.

2.1 – De acuerdo al tamaño del circuito elija o seleccione la

dimensión de la placa FENOLICA, que puede ser de las siguientes

características: 20 x 15, 20 x 10, 15 x 15, 15 x 10 cm. etc.


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2.2 - Para grabar el circuito en la lámina de cobre será necesario

buscar un programa de cómputo para su elaboración, [hay otro

procedimiento usando MARCADOR como lápiz, CON TINTA

INDELEBLE, marca AZOR Signal, donde se traza o dibuja el

circuito, y se pasa por un acido llamado cloruroférrico (seguir

instrucciones en la hoja de Steren adjuntas) para eliminar todo

el cobre de la placa fuera del contorno de este trazo, pero como

es manual el procedimiento no tiene buena calidad].

PRINTED CIRCUIT BOARD “PCB”

Buscando un procedimiento que nos proporcione una alta calidad

en los circuitos impresos, se recomienda el programa: PCB

WIZARD 3.5 para elaborar cualquier circuito electrónico de estas

y otras prácticas. Posteriormente después de elaborar este

programa se comprueba su funcionamiento con un simulador

para demostrar su funcionamiento, este programa se llama

WIRELIVE.

Entonces empezaremos por buscar una computadora y descargar

el mencionado PROGRAMA. En estos apuntes de Laboratorio ya

se tienen las ocho correspondientes prácticas en PCB, como se

muestra a continuación, y por lo tanto, para poder abrirlos se

requiere descargar en su computadora este programa, utilizando

el buscador Goole con el título: DESCARGAR PCB WIZARD 3.5,

GRATIS”.


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En caso de no poder descargar por internet este programa, favor

de solicitar al profesor su liga, ejemplo:

livewire y pcb wizard(2).exe

Descargado este programa y con las prácticas en PCB en los

archivos de su computadora, abrir PCB Wizard y dar click en

FILE, OPEN, (ícono de una carpeta en amarillo) y aparecerá un

recuadro para buscar su práctica correspondiente, para realizar

las modificaciones personalizadas, en resumen se tiene:

1. DESCARGAR PROGRAMA Y PRÁCTICAS DE LABORATORIO EN PCB WIZARD, EN SU COMPUTADORA.

2. ABRIR PCB WIZARD, DAR CLICK EN ÍCONO DE PCB.


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3. DAR CLICK EN FILE, Y OPEN…, O EN VENTANA DEL ÍCONO DE LA CARPETA AMARILLA.

4. SELECCIONAR EL ARCHIVO Y LA PRÁCTICA CORRESPONDIENTE. EJEMPLO PRÁCTICA No 9 Y DAR CLICK EN ABRIR.


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PRÁCTICAS O DIAGRAMAS DE CIRCUITOS EN PCB

(PRINTED CIRCUIT BOARD “PCB”)

PRACTICA 2.pcb PRACTICA 3 Y 4.pcb

PRACTICA 5.pcb PRACTICA 6.pcb

PRACTICA 7.pcb PRACTICA 8.pcb

PRACTICA 9.pcb YA ABIERTAS ESTAS PRACTICAS SOLO SE REQUIERE PONER EL NOMBRE DEL

ALUMNO, LA FECHA Y EL GRUPO. CON EL SIGUIENTE PROCEDIMIENTO,

PARA MODIFICAR TEXTO:


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1.- Ubicar el nombre, dar doble clic izquierdo sobre el texto seleccionado para que aparezca un recuadro y cambiarlo (teclear su nombre, grupo, fecha y teclee O. K., ejecute GUARDAR).

2.- Otra opción, seleccione el texto por cambiar, se da clic derecho, sale un recuadro, seleccionar al final “propiedades”, se da clic y aparece recuadro “Copper Label”, selecciona “Caption:___”, y solo resta cambiar el nombre, o cualquier palabra para dar O.K. y guardar.

PRACTICA No 2

RECTIFICADORES DE MEDIA ONDA Y ONDA COMPLETA

PARA IMPRIMIR EN PLACA FENÓLICA

DIAGRAMA DE CIRCUITO EN PCB (PRINTED CIRCUIT BOARD “PCB”)

(MODIFICAR NOMBRE DE ALUMNO EN PROGRAMA PCB, ANTES DE IMPRIMIR LA COPIA EN WORD EN PAPEL COUCHE MATE).

EJEMPLO DE PRACTICA No 2, en circuito PCB, buscar programa.


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Una vez realizados los cambios en las prácticas elaboradas en el PROGRAMA EN PCB, copiarlas en una página en WORD.

PAPEL COUCHE

Hechos los cambios, panear (copiar) el circuito y pegarla en una hoja en Word, ajustar tamaño de acuerdo a la placa fenólica seleccionada y mandar imprimir en papel térmico COUCHE MATE, (más adelante se da la dirección para obtener copia), para


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posteriormente recortar, planchar, lavar y retirar cobre con ácido llamado cloruroférrico (seguir instrucciones en la hoja de Steren).


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INSTRUCTIVO PARA GRABAR CIRCUITO EN PLACA DE COBRE (FENÓLICA)


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DIRECCIÓN PARA OBTENER COPIA EN PAPEL COUCHE


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PRACTICA No 3

POLARIZACIÓN Y PRUEBA DE DIODOS SEMICONDUCTORES

PRACTICA No 4

POLARIZACIÓN Y PRUEBA DE DIODOS TRANSISTORES PARA IMPRIMIR EN PLACA FENÓLICA



EJEMPLO DE PRACTICA No 3 Y 4, en circuito PCB, buscar programa.


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PRACTICA No 5

EL TRANSISTOR COMO INTERRUPTOR O MULTIVIBRADOR

AJUSTABLE (FLIP FLOP)






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PRACTICA No 6

CONTROL DE POTENCIA CON DIAC






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PRACTICA No 7

CONTROL DE POTENCIA CON SCR






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PRACTICA No 8

CONTROL DE POTENCIA CON TRIAC






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PRACTICA No 9

RELEE ELECTRÓNICO DE ESTADO SÓLIDO (LA INTERFASE)






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C. RESUMEN

APUNTES DE TEXTO

ELECTRÓNICA DE

POTENCIA

PROF. DONACIANO QUINTERO MEJIA


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UNIDAD 1 INTRODUCCIÓN

ELECTRÓNICA Según el Diccionario de la Real Academia Española: "La ciencia que estudia dispositivos basados en el movimiento de los electrones libres en el vacío, gases o semiconductores, cuando dichos electrones están sometidos a la acción de campos electromagnéticos”.

ELECTRÓNICA ANÁLOGA: Se encarga del estudio de las señales analógicas o señales continuas como todas aquellas que pueden tomar una infinidad de valores en un intervalo finito, ejemplos: V / t, T/ t, S/ t , e-at cos wt, 1 / a2 (at-1 + e-at), una ecuación diferencial.

ELECTRÓNICA DIGITAL: Se encarga del estudio de las señales digitales o discretas, las cuales son llamadas también como señales binarias y se refiere únicamente a una señal discreta (moderada) que solo puede tomar dos valores (0,1), cerrado-abierto, etc..

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Una definición es: El manejo y control óptimo de la Potencia Eléctrica, regulada, operada por componentes o dispositivos que integran Circuitos Electrónicos digitales o analógicos en baja tensión.

SISTEMAS NUMÉRICOS

Es un conjunto ordenado de símbolos o dígitos, reglas con las que se combinan, para representar cualquier cantidad numérica, Tabla 1.1. Pueden ser: Binario (base 2): 20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,210…..etc. Octal (base 8): 80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,810…..etc. Decimal (base 10): 100,101,102,103,104,105,106,107,108,109,1010….etc. y Hexadecimal (base 16): 160,161,162,163,164,165,166,167,168,169,1610…..etc.

SISTEMA DECIMAL

Su origen lo encontramos en la India y fue introducido en España por los árabes. Su base es 10. Emplea 10 caracteres o dígitos diferentes para indicar una determinada cantidad: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. El valor de cada símbolo depende de su posición dentro de la cantidad a la que pertenece. Veámoslo con un ejemplo:

012

10 106103101136


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Definiciones: Digito: es la unidad mínima básica de una cifra del 0 al 9.

Bit: es un dígito binario, 0 ó 1, (binary digit). Byte: son 8 bits. Word: son 16 bits.

DIODOS Un diodo es un dispositivo semiconductor sencillo y se puede encontrar, prácticamente en cualquier circuito electrónico, es un rectificador de corriente alterna en directa. Constan de dos partes una llamada N y la otra llamada P, separados por una juntura también llamada barrera o unión.

1.1 UNIÓN PN

Es un material tipo N (carga negativa) formado por una base de germanio o silicio, dende se le ha añadido átomos con impurezas, en este caso impurezas que tienen cinco electrones (dopado, con electrones libres) de valencia (pentavalentes), como es el caso del arsénico, antimonio o el fósforo, y el material tipo P (carga positiva) formado mediante el dopado de un cristal puro de germanio o de silicio con átomos de impurezas que cuentan con tres electrones (huecos o receptores) de valencia como el boro, el galio y el indio, estos dos tipos de material P y N se unen para formar el diodo, originando el flujo de electrones al aplicarles un cierto voltaje (0.3 ó 0.7).

1.1.2 EL DIODO IDEAL

El termino ideal se refiere a que posee características perfectas en cualquier sentido, es un dispositivo de dos terminales, de forma ideal un diodo conducirá la corriente en la dirección definida por la flecha que se muestra en su símbolo y actuara como un circuito abierto ante cualquier intento por establecer corriente en la dirección opuesta.

1.1.3 POLARIZACIÓN y CARACTERÍSTICAS

En un diodo ideal que se toma como perfecto en un sentido (directo) rectifica y en sentido

inverso se comporta como un interruptor abierto, de acuerdo a su posición o polarización.

1.1.4 POLARIZACION

Polarización en inversa; condición en la cual una unión PN bloquea el paso de la

corriente.


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Polarización directa: Es cuando la corriente que circula por el diodo sigue la ruta de la flecha

(la del diodo), o sea del ánodo al cátodo. En este caso la corriente atraviesa el diodo con

mucha facilidad comportándose prácticamente como un corto circuito.

Diodo en polarización directa

Polarización inversa: Es cuando la corriente en el diodo desea circular en sentido opuesto a

la flecha (la flecha del diodo), o se del cátodo al ánodo. En este caso la corriente no atraviesa

el diodo, y se comporta prácticamente como un circuito abierto.

Diodo en polarización inversa

1.1.5 REGIÓN ZENER

Existe en punto en la grafica de corriente y voltaje del diodo donde al aplicar un exceso mayor

de voltaje se ocasiona un cambio drástico en las características, en este punto la corriente se

incrementa de manera muy rápida con una dirección opuesta a la que tiene la región de

voltaje positivo. El potencial de polarización inversa que provoca este cambio dramático de las

características del diodo se denomina potencia zener y le asignamos el símbolo Vz.

El potencial máximo de polarización inversa que pueda aplicarse antes de ingresar en la

región zener se denomina pico inverso PIV.

1.2 DIODO DE GERMANIO Y SILICIO

Los diodos de silicio cuentan con un PIV y un índice de corriente mayor, así como un rango

de temperatura más amplio que los diodos de germanio. Los niveles de PIV para el caso de

silicio se encuentran por 1000V mientras que el valor máximo para el germanio es de 400V. El

silicio puede utilizarse para aplicaciones en las cuales la temperatura pueda elevarse hasta

200 °C mientras que el germanio posee un nivel máximo mucho menor a 100°C. La

desventaja que tiene el silicio es la de mayor voltaje en polarización directa que requiere para

alcanzar la región de conducción. Este voltaje se encuentra alrededor de 0.7V para diodos de

silicio y 0.3V para diodos de germanio.


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1.2.1.- MODELO DE DIODO

El modelo matemático más empleado es el de Shockley (en honor a William Bradford

Shockley) que permite aproximar el comportamiento del diodo en la mayoría de las

aplicaciones. La ecuación que liga la intensidad de corriente y la diferencia de potencial es:

Donde: I es la intensidad de la corriente que atraviesa el diodo y VD la diferencia de tensión entre sus extremos. IS es la corriente de saturación q es la carga del electrón T es la temperatura absoluta de la unión k es la constante de Boltzmann n es el coeficiente de emisión, dependiente del proceso de fabricación del diodo y que suele adoptar valores entre 1 (para el germanio) y del orden de 2 (para el silicio).

1.2.2.- CARACTERÍSTICAS

Al estar polarizado en directa, el diodo actúa como un interruptor cerrado y al estar polarizado

en inversa opera como un interruptor abierto.

1.2.3 CORRIENTE DE DESPLAZAMIENTO Y DE DIFUSIÓN

CORRIENTE DE DESPLAZAMIENTO. En un semiconductor los huecos y electrones responden a un campo eléctrico desplazándose en direcciones opuestas. La movilidad de los electrones está relacionada con la temperatura. En los semiconductores la corriente eléctrica es el resultado del movimiento de ambas cargas, esto está asociado a dos fenómenos físicos, el primero es la corriente de Desplazamiento (fuga); esta se origina por el movimiento de las cargas cuando se aplica un campo eléctrico. Cuando las cargas son aceleradas por el campo eléctrico se produce un aumento de energía térmica, la cual va a fomentar el movimiento de las cargas en forma aleatoria. En segundo lugar tenemos el fenómeno de difusión; por regla las cargas de electrones y huecos, se mueven de regiones de mayor concentración a regiones de menor concentración para favorecer el equilibrio de las cargas; este movimiento genera una corriente proporcional a su concentración.

CORRIENTE DE DIFUSIÓN. Las concentraciones de impurezas (huecos y electrones) se desplazan u orientan formando regiones de polarización para lograr así obtener un equilibrio. En principio, de unir estos dos semiconductores comienza un movimiento de portadores, de una región a otra, se puede observar que los electrones o portadores mayoritarios de la región N pasan a la región P y

http://es.wikipedia.org/wiki/William_Bradford_Shockley

http://es.wikipedia.org/wiki/William_Bradford_Shockley

http://es.wikipedia.org/wiki/Intensidad_de_corriente_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Diferencia_de_potencial

http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Kelvin

http://es.wikipedia.org/wiki/Constante_de_Boltzmann

http://es.wikipedia.org/wiki/Germanio

http://es.wikipedia.org/wiki/Silicio


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viceversa. Este fenómeno se conoce como Difusión, el cual genera la corriente de difusión que es la suma de la corriente de huecos y electrones.

1.2.4 CARACTERISTICAS DE TRANSICIÓN Y DE DIFUSIÓN

En el diodo semiconductor PN existen dos efectos a considerar de capacitancia que se

presenta tanto en la polarización inversa como en la directa.

En la región de polarización inversa, se presenta la capacitancia de transición o de región de

agotamiento, mientras que para la región de polarización directa tendremos la capacitancia de

difusión o de almacenamiento.

1.2.5.- TIEMPO DE RECUPERACIÓN INVERSO

Debido al alto número de portadores en cada material P y N, la corriente del diodo

sencillamente se invierte y se mantiene en este nivel perceptible durante un periodo ts (tiempo

de almacenamiento), que requieren los portadores minoritarios para regresar a su estado de

portadores mayoritarios en el material opuesto, en esencia el diodo permanecerá en el estado

de circuito cerrado con una corriente inversa determinada por los parámetros de la red.

Eventualmente cuando esta fase de almacenamiento termine, la corriente reducirá su nivel

hasta alcanzar su nivel asociado con el estado de no conducción. En este segundo periodo se

representa por tt (intervalo de transición) el tiempo de recuperación inverso será la suma de

dos intervalos. trr = ts + tt.

1.2.6.- EFECTOS DE LA TEMPERATURA

La temperatura puede ejercer un efecto marcado sobre las características de un diodo

semiconductor de silicio, de forma experimental se ha encontrado que la magnitud de la

corriente de saturación inversa Is se incrementa en una proporción doble por cada 10°C en la

temperatura. Para el silicio, los valores de Is son mucho menores que para el germanio a

niveles de corriente y de potencia similares.

1.3.- RECTIFICACIÓN DE MEDIA ONDA Y ONDA COMPLETA

Rectificación de media onda en un circuito que convierte el voltaje de entrada de una onda

senoidal de ca en un voltaje fluctuante de cd en el que ocurre una pulsación por cada ciclo de

entrada.


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Rectificación de onda completa en un circuito que convierte el voltaje de entrada de una onda

sinusoidal de ca en un voltaje fluctuante de cd en el que ocurren dos pulsaciones por cada

ciclo de entrada.

1.3.1.- FUENTES DE ALIMENTACIÓN

Debido a su capacitancia para conducir corriente en una dirección e impedir el paso de

corriente en la dirección opuesta, los diodos se utilizan en circuitos denominados

rectificadores que convierten voltaje de ca en voltaje de cd. Los rectificadores se encuentran

en todas las fuentes de alimentación de cd que operan a partir de una fuente de voltaje de ca.

1.3.2.- REGULACIÓN DE VOLTAJE

Las dos categorías fundamentales de regulación de voltaje son la regulación de línea y la

regulación de carga. La regulación de línea mantiene un voltaje de salida casi constante

cuando varía el voltaje de entrada. La regulación de carga mantiene un voltaje de salida casi

constante cuando varia la carga.

1.4.-OTROS TIPOS DE DIODOS

DIODO EMISOR DE LUZ (LED)

La conversión de energía en luz se realiza con diodos emisores llamados LED´s, que por sus

siglas en ingles:

"Light-Emitting Diodes" que se emplean por lo general en pantallas de visualización de

algunos aparatos, en la actualidad por su muy bajo consumo de energía eléctrica y alta

intensidad luminosa, su aplicación se está desarrollando en la Iluminación domestica,

ornamental, e industrial.

Entonces el LED es un diodo que produce luz visible (o invisible, infrarroja) cuando se

encuentra polarizado. El voltaje de polarización de un LED varía desde 1.8 V hasta 2.5 V, y la corriente necesaria para que emita la luz varía desde 8 mA hasta los 20 mA.

1.4.- DIODOS INDUSTRIALES

DIODO DE POTENCIA Uno de los dispositivos más importantes de los circuitos de potencia son los diodos, aunque tienen, entre otras, las siguientes limitaciones: son dispositivos unidireccionales, no pudiendo circular la corriente en sentido contrario al de conducción. El único procedimiento de control es invertir el voltaje entre ánodo y cátodo y se abre el circuito bajo protección.


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Los diodos de potencia se caracterizan porque en estado de conducción, deben ser capaces

de soportar una alta intensidad con una pequeña caída de tensión. En sentido inverso, deben

ser capaces de soportar una fuerte tensión negativa de ánodo con una pequeña intensidad de

fugas.

RESUMEN

UNIDAD 2

TRANSISTORES Y TIRISTORES

2.1 TRANSISTOR BIPOLAR

El transistor bipolar fue inventado en Diciembre de 1947 en el Bell Telephone Laboratories por John Bardeen y Walter Brattain bajo la dirección de William Shockley.

El transistor bipolar es el más común de los transistores, y como los diodos, puede ser de germanio o silicio.

2.1.1 TIPOS DE TRANSISTORES BIPOLARES

Existen dos tipos transistores: el NPN y el PNP, y la dirección del flujo de la corriente en cada caso, lo indica la flecha que se ve en el gráfico de cada tipo de transistor.

El transistor es un dispositivo de 3 patillas con los siguientes nombres: base (B), colector (C) y emisor (E), coincidiendo siempre, el emisor, con la patilla que tiene la flecha en el gráfico de transistor.

Transistor NPN Transistor PNP

Un transistor de unión bipolar está formado por dos Uniones PN en un solo cristal semiconductor, separados por una región muy estrecha. De esta manera quedan formadas tres regiones que son: emisor, base y colector.

El transistor bipolar de juntura, a diferencia de otros transistores, no es usualmente un dispositivo simétrico. Esto significa que intercambiando el colector y el emisor hacen que el transistor deje de funcionar en modo activo y comience a funcionar en modo inverso.

2.1.2 EL SÍMBOLO DE UN TRANSISTOR NPN NPN es uno de los dos tipos de transistores bipolares, en los cuales las letras "N" y "P" se refieren a los portadores de carga mayoritarios dentro de las diferentes regiones del transistor.

http://es.wikipedia.org/wiki/1947

http://www.unicrom.com/Tut_diodo.asp

http://www.unicrom.com/Tut_corriente_electrica.asp

http://es.wikipedia.org/wiki/Uni%C3%B3n_PN


DQM 79

2.1.3 EL SÍMBOLO DE UN TRANSISTOR PNP

El otro tipo de transistor bipolar de juntura es el PNP con las letras "P" y "N" refiriéndose a las cargas mayoritarias dentro de las diferentes regiones del transistor. Pocos transistores usados hoy en día son PNP, debido a que el NPN brinda mucho mejor desempeño en la mayoría de las circunstancias.

Regiones operativas del transistor.

Los transistores bipolares de juntura tienen diferentes regiones operativas, definidas principalmente por la forma en que son polarizados:

Región activa: En esta región la corriente de colector (Ic) depende principalmente de la corriente de base (Ib), de β (ganancia de corriente, es un dato del fabricante) y de las resistencias que se encuentren conectadas en el colector y emisor. Esta región es la más importante si lo que se desea es utilizar el transistor como un amplificador de señal.

Región inversa:

En este modo, las regiones del colector y emisor intercambian roles. Debido a que la mayoría de los TBJ son diseñados para maximizar la ganancia de corriente en modo activo, el parámetro beta en modo inverso es drásticamente menor al presente en modo activo.

Región de corte: Un transistor esta en corte cuando:

Corriente de colector = corriente de emisor = 0, (Ic = Ie = 0)

En este caso el voltaje entre el colector y el emisor del transistor es el voltaje de alimentación del circuito. (Como no hay corriente circulando, no hay caída de voltaje, ver Ley de Ohm). Este caso normalmente se presenta cuando la corriente de base = 0 (Ib =0)

Región de saturación: Un transistor está saturado cuando:

Corriente de colector = corriente de emisor = corriente máxima, (Ic = Ie = Imáxima)

2.1.4 CONFIGURACIONES DEL TRANSISTOR BIPOLAR.

El transistor consta de un sustrato (usualmente silicio) y tres partes dopadas artificialmente (contaminadas con materiales específicos en cantidades específicos) que forman dos uniones bipolares, el emisor que emite portadores, el colector que los recibe o recolecta y la tercera, que está intercalada entre las dos primeras, modula el paso de dichos portadores (base).

Hay tres tipos de configuraciones típicas en los transistores, cada una de ellas con características especiales que las hacen mejor para cierto tipo de aplicación, y se dice que el transistor no está conduciendo. Normalmente este caso se presenta cuando no hay corriente de base (Ib = 0)

- Emisor común

- Colector común

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Portador&action=edit&redlink=1

http://www.unicrom.com/Tut_emisor_com.asp

http://www.unicrom.com/Tut_emisor_seguidor.asp


DQM 80

- Base común

El amplificador seguidor emisor, también llamado colector común, es muy útil pues tiene una impedancia de entrada muy alta y una impedancia de salida baja.

2.1.5 CONFIGURACIÓN DE BASE COMÚN

Para la configuración de base común con transistores PNP y NPN. La terminología de la base común se deriva del hecho de que la base es común tanto a la entrada como a la salida de la configuración.

En la región activa la unión base - colector se polariza inversamente, mientras que la unión emisor - base se polariza directamente.

La corriente ICO real es tan pequeña (microamperios) en magnitud si se compara con la escala vertical de IC = 0.

En la región de corte, tanto la unión base - colector como la unión emisor - base de un transistor tienen polarización inversa.

En la región de saturación, tanto la unión como la del emisor - base están en polarización directa.

Figura. Símbolos utilizados con la configuración común: a) transistor PNP; b) transistor NPN.

Figura. Corriente de saturación inversa.

2.1.6 CONFIGURACIÓN DE COLECTOR COMÚN

La configuración de colector común se utiliza sobre todo para propósitos de acoplamiento de impedancia, debido a que tiene una alta impedancia de entrada y una baja impedancia de salida,

http://www.unicrom.com/Tut_impedancia.asp


DQM 81

contrariamente a alas de las configuraciones de base común y de un emisor común.

Figura: Configuración de colector común utilizado para propósitos de acoplamiento de impedancia.

2.1.7 CONFIGURACIÓN DE EMISOR COMÚN

Se le denomina configuración de emisor común debido a que el emisor es común o hace referencia a las terminales tanto de entrada como de salida (en este caso, es común tanto a la terminal de base como a la de colector). Se necesitan dos conjuntos de características para describir por completo el comportamiento de la configuración de emisor común: uno para el circuito de entrada o base-emisor y otro para el circuito de salida o colector-emisor.

En la región activa de un amplificador de base común la unión del colector-base se encuentra polarizada inversamente, mientras que la unión base-emisor se encuentra polarizada directamente.

Para propósitos de amplificación lineal (la menor distorsión), el corte para la configuración de emisor común se definirá mediante IC = ICEO.

a) b)

Símbolos utilizados con la configuración de emisor común: a) transistor npn; b) transistor PNP.

2.1.8 DISEÑO DE CIRCUITOS CONMUTADORES

CONSIDERACIONES EL DISEÑO DE CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN

El concepto básico en este tipo de circuitos es el de un cambio discreto de estado. Este cambio puede tomar la forma de cambio de voltaje, cambio de corriente, o ambos. Se puede emplear para llevar a cabo operaciones lógicas como en una computadora o para transferir energía como en los excitadores de relevador y en reguladores de conmutación.

Son considerados solamente dos estados en los circuitos de conmutación con transistores, el estado de apertura (ON) y el de cierre (OFF). En los circuitos saturados el estado de apertura está caracterizado por un voltaje de colector muy bajo y la corriente relativamente grande para el colector, mientras que en el estado de cierre ocurre exactamente lo contrario. La selección de voltajes y componentes que permiten este cambio se denominarán procedimiento de diseño de d-c.


DQM 82

Los valores máximo y mínimo de los parámetros del transistor, se obtienen de las hojas de datos. Los valores máximo y mínimo de la resistencia y la fuente de poder son determinados mediante las siguientes relaciones:

)1(

)1(

)min(

)min(

alno

alno

XX

XX

2.1.9 ESTADO DE CORTE

El estado de corte es el punto en el que la recta de carga corta a la zona de corte de las curvas de salida. Como la corriente de colector en corte es muy pequeña, el punto de corte es casi idéntico al extremo inferior de la recta de carga. En lo sucesivo, supondremos que el punto de corte es aproximadamente igual al extremo inferior de la recta de carga.

Hay un proceso simple para hallar la tensión de corte. En el transistor de la figura 23 visualicemos un circuito abierto interno entre el colector y el emisor. Como no circula corriente en la resistencia de colector para esta situación de circuito abierto, los 15 V de la fuente de polarización de colector aparecerán en el terminal del colector. Así, la tensión entre el colector y masa será igual a 15 V. Como el emisor esta puesto a masa, la tensión colector-emisor tiene el mismo valor que la tensión colector a masa.

VCE = 15 V

La fórmula para la tensión de corte en la figura descrita es

VCE (corte) = VCC

2.1.10 ESTADO DE SATURACION

Estado de una cámara de ionización en la que prácticamente todos los iones formados son capturados (sin alcanzar la fase de multiplicación debida al gas). Este estado se alcanza cuando la diferencia de potencial entre los electrodos es suficientemente elevada (tensión de saturación).

En la región de conducción, el transistor está ya sea en estado de saturación o en estado de quasi-saturación. La transición de la región lineal al estado de saturación no es abrupta, existe una región de quasi-saturación, en la cual V decrece con el incremento de corriente de base, y en ésta no es válido el concepto de ganancia de corriente.

2.1.11 OPERACIÓN CON CARGAS

Se describirá la operación básica del transistor utilizando el transistor PNP, operación del transistor NPN es exactamente la misma que si intercambiaran las funciones que cumplen el electrón y el hueco. En la figura, se dibujo de nuevo el transistor PNP sin la polarización base - colector. El espesor de la región de agotamiento se redujo debido a la polarización aplicada,


DQM 83

lo que da por resultado un flujo muy considerable de portadores mayoritarios desde el material tipo p hacia el tipo n.

Unión con polarización directa de un transistor pnp.

Una unión p-n de un transistor tiene polarización inversa, mientras que la otra tiene polarización directa.

2.1.12 RESISTIVIDAD

Se le llama resistividad al grado de dificultad que encuentran los electrones en sus desplazamientos. Se designa por la letra griega rho minúscula (ρ) y se mide en ohms por metro (Ω·m, a veces también en Ω·mm²/m).

Su valor describe el comportamiento de un material frente al paso de corriente eléctrica, por lo que da una idea de lo buen o mal conductor que es. Un valor alto de resistividad indica que el material es mal conductor mientras que uno bajo indicará que es un buen conductor.

IMPEDANCIA

La impedancia es una magnitud que establece la relación (cociente) entre la tensión y la intensidad de corriente. Tiene especial importancia si la corriente varía en el tiempo, en cuyo caso, ésta, la tensión y la propia impedancia se notan con números complejos o funciones del análisis armónico.

El formalismo de las impedancias consiste en unas pocas reglas que permiten calcular circuitos que contienen elementos resistivos, inductivos o capacitivos de manera similar al cálculo de circuitos resistivos en corriente continua. Esas reglas sólo son válidas en los casos siguientes:

Si estamos en régimen permanente con corriente alterna sinusoidal. Es decir, que todos los generadores de tensión y de corriente son sinusoidales y de misma frecuencia,

Si todos los componentes son lineales. Es decir, componentes o circuitos en los cuales la amplitud (o el valor eficaz) de la corriente es estrictamente proporcional a la tensión aplicada.

CAPACITANCIA

La capacidad o capacitancia es una propiedad de los condensadores. Esta propiedad rige la relación existente entre la diferencia de potencial existente entre las placas del capacitor y la carga eléctrica almacenada en este mediante la siguiente ecuación:


http://es.wikipedia.org/wiki/Alfabeto_griego

http://es.wikipedia.org/wiki/Rho

http://es.wikipedia.org/wiki/Ohm

http://es.wikipedia.org/wiki/Metro

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alterna

http://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_el%C3%A9ctrico


http://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctrica


DQM 84

Cabe destacar que la capacidad es siempre una cantidad positiva y que depende de la geometría del capacitor considerado

Cuanto mayor sea la constante dieléctrica del material no conductor introducido, mayor es la capacidad.

Inductancia

En un Inductor o bobina, se denomina inductancia, L, a la relación entre el flujo magnético, y la intensidad de corriente eléctrica, I:

El flujo que aparece en esta definición es el flujo producido por la corriente I exclusivamente. No deben incluirse flujos producidos por otras corrientes ni por imanes situados cerca ni por ondas electromagnéticas.

La inductancia siempre es positiva, salvo en ciertos circuitos electrónicos especialmente concebidos para simular inductancias negativas.

De acuerdo con el Sistema Internacional de Medidas, si el flujo se expresa en weber y la intensidad en amperio, el valor de la inductancia vendrá en henrio (H).

Los valores de inductancia prácticos van de unos décimos de nH para un conductor de 1 milímetro de largo hasta varias decenas de miles de Henrios para bobinas hechas de miles de vueltas alrededor de núcleos ferromagnéticos.

El término "inductancia" fue empleado por primera vez por Oliver Heaviside en febrero de 1886, mientras que el símbolo L se utiliza en honor al físico Heinrich Lenz.

REACTANCIA

Reactancia Se denomina Reactancia a la impedancia ofrecida, al paso de la corriente alterna, por un circuito en el que solo existen inductores (bobinas) o capacitancias (condensadores) puras, esto es, sin resistencias. Composición R-L-C (resistencia, inductor y capacitor).

En el análisis de circuitos R-L-C, la reactancia, representada como (X) es la parte imaginaria del número complejo que define el valor de la impedancia, mientras que la resistencia (R) es la parte real de dicho valor.

Dependiendo del valor de la reactancia se puede decir que el circuito presenta reactancia capacitiva, cuando X<0, reactancia inductiva, cuando X>0 o es puramente resistivo, cuando X=0.

http://es.wikipedia.org/wiki/Inductor

http://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_magn%C3%A9tico


http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidades

http://es.wikipedia.org/wiki/Weber_(unidad)

http://es.wikipedia.org/wiki/Amperio

http://es.wikipedia.org/wiki/Henrio

http://es.wikipedia.org/wiki/Oliver_Heaviside

http://es.wikipedia.org/wiki/1886

http://es.wikipedia.org/wiki/Heinrich_Lenz


DQM 85

2.2 TEORÍA Y OPERACIÓN DE LOS SCR. Un rectificador controlado de silicio (SCR, rectificador controlado de silicio) es un dispositivo de tres terminales usado para controlar corrientes más bien altas para una carga. El símbolo esquemático del SCR se presenta en la figura:

Símbolo esquemático y nombres de las terminales de un SCR.

Un SCR actúa a semejanza de un interruptor. Cuando esta encendido (ON), hay una trayectoria de flujo de corriente de baja resistencia del ánodo al cátodo. Actúa entonces como un interruptor cerrado. Cuando está apagado (OFF), no puede haber flujo de corriente del ánodo al cátodo. Por tanto, actúa como un interruptor abierto. Dado que es un dispositivo de estado só1ido, la acción de conmutación de un SCR es muy rápida.

Si la señal de la compuerta es cambiada para hacer que el SCR este en ON por un periodo más largo del tiempo, entonces la corriente de carga promedio será mayor. Esto es porque la corriente ahora puede fluir de la fuente, a través del SCR, y a la carga, por un tiempo relativamente mayor. De esta manera, la corriente para la carga puede variarse ajustando la porci6n del tiempo del ciclo que el SCR permanece encendido.

Figura. Relación de circuito entre la fuente de voltaje, un SCR y la carga

Como lo sugiere su nombre, el SCR es un rectificador, por lo que pasa corriente sólo durante los semiciclos positivos de la fuente de CA. El semiciclo positivo es el semiciclo en que el ánodo del SCR es más positivo que el cátodo. Durante la otra mitad del ciclo, la polaridad de la fuente es negativa, y esta polaridad negativa hace que el SCR tenga polarización inversa, evitando el paso de cualquier corriente a la carga.

2.2.1 CARACTERÍSTICAS DE LOS SCR.

Características de la compuerta de los SCR

Un SCR es disparado por un pulso corto de corriente aplicado a la compuerta. Esta corriente de compuerta (IG) fluye por la unión entre la compuerta y el cátodo, y sale del SCR por la terminal del cátodo.


DQM 86

2.3 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.

2.3.1 TIPOS Y CARACTERÍSTICAS. El comportamiento es fundamentalmente el mismo para ambas direcciones de la corriente. Los DIAC son una clase de tiristor, y se usan normalmente para disparar los TRIAC, otra clase de tiristor.

Existen dos tipos de DIAC:

DIAC de tres capas: El dispositivo permanece bloqueado hasta que se alcanza la tensión de avalancha en la unión del colector. Esto inyecta corriente en la base que vuelve el transistor conductor, produciéndose un efecto regenerativo. Al ser un dispositivo simétrico, funciona igual en ambas polaridades, intercambiando el emisor y colector sus funciones.

DIAC de cuatro capas. Consiste en dos diodos Shockley conectados en antiparalelo, lo que le da la característica bidireccional.

2.4 TRIAC Un TRIAC o Tríodo para Corriente Alterna es un dispositivo semiconductor, de la familia de los transistores. 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.

2.4.1 CARACTERÍSTICAS

Su versatilidad lo hace ideal para el control de corrientes alternas. Una de ellas es su utilización como interruptor estático ofreciendo muchas ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales.

Cuando un TRIAC se aplica voltaje de manera súbita con la compuerta apagada, el tiristor cambia su condición de desactivación a la de activación.

2.4.2 ARREGLO RC PARA PROTECCIÓN DEL TRIAC

Cuando un TRIAC se aplica voltaje de manera súbita con la compuerta apagada, el tiristor cambia su condición de desactivación a la de activación. Si la fuente de alimentación es un voltaje de CD, el tiristor puede continuar en el estado de conducción anterior hasta que se produce una interrupción del circuito. Para ello se usa un circuito amortiguador o de frenado, el cual consta de una resistencia conectada en serie con un capacitor que se coloca en paralelo con el tiristor.

http://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductor

http://es.wikipedia.org/wiki/Diodo

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Tensi%C3%B3n_de_disparo&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Tiristor

http://es.wikipedia.org/wiki/Triac

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Tensi%C3%B3n_de_avalancha&action=edit&redlink=1


http://es.wikipedia.org/wiki/Diodo_Shockley

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Antiparalelo&action=edit&redlink=1



http://es.wikipedia.org/wiki/Interruptor




DQM 87

RESUMEN

UNIDAD 3

SENSORES

Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energía de entrada, en otra diferente de salida. El nombre del transductor ya nos indica cual es la transformación que realiza, aunque no necesariamente la dirección de la misma. Es un dispositivo usado principalmente en las ciencias eléctricas para obtener la información de entornos físicos y conseguir (a partir de esta información) señales o impulsos eléctricos o viceversa.

Un transductor es un dispositivo que transforma un tipo de variable física (por ejemplo,

fuerza, presión, temperatura, velocidad, etc.) en otro.

Un sensor es un transductor que se utiliza para medir una variable física de interés.

Algunos de los sensores y transductores utilizados con más frecuencia son los calibradores de tensión (utilizados para medir la fuerza y la presión), los termopares (temperaturas), los velocímetros (velocidad).

Los transductores analógicos proporcionan una señal analógica continua, por ejemplo voltaje o corriente eléctrica. Esta señal puede ser tomada como el valor de la variable física que se mide.

Los transductores digitales producen una señal de salida digital, en la forma de un conjunto de bits de estado en paralelo o formando una serie de pulsaciones que pueden ser contadas. En una u otra forma, las señales digitales representan el valor de la variable medida. Los transductores digitales suelen ofrecer la ventaja de ser más compatibles con las computadoras digitales que los sensores analógicos en la automatización y en el control de procesos


DQM 88

El objetivo del elemento de detección es responder a la magnitud o cambio en dicha magnitud de la cantidad que se este midiendo. La respuesta del sensor toma la forma de una señal de salida cuya magnitud es proporcional a la magnitud de la cantidad que se este midiendo.

Los detectores capacitivos, Se basan en la variación de capacidad que se produce en un condensador al desplazarse una de sus placas por la aplicación de presión La placa móvil tiene forma de diafragma y se encuentra situada entre dos placas fijas. De este modo se tienen dos condensadores uno de capacidad fija o de referencia y el otro de capacidad variable, que pueden compararse en circuitos oscilantes o bien en circuitos de puente de Wheatstone alimentados con corriente alterna.

Los detectores inductivos, en los que el desplazamiento de un núcleo móvil dentro de una bobina aumenta la inductancia de esta en forma casi proporcional a la porción metálica del núcleo contenida dentro de la bobina.

3.1 Transductores

El termino de sensor se refiere a un elemento que produce una señal relacionada con la

cantidad que se esta midiendo. Con frecuencia se utiliza el término de transductor en vez de

sensor. El transductor es el elemento que al someterlo a un cambio físico experimenta un

cambio relacionado a un parámetro eléctrico o condición mecánica. Por lo tanto se considera

que un transductor es un sensor.

3.1.1 Transductores de Presión

Un transductor para medir fuerza se basa en el empleo de deformímetros de resistencia

eléctrica para monitorear la deformación de cierto elemento cuando este se estira, se

comprime o se llega a doblar por la aplicación de una fuerza.

http://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=condensadores&?intersearch

http://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=circuitos&?intersearch


DQM 89

3.1.2 Transductores de humedad (Termopares)

Cuando dos metales se unen, en el sitio de unión se produce una diferencia de potencial. Esta

depende de los metales utilizados y la temperatura de la unión. Los termopares constituyen

circuitos completos en los que hay este tipo de uniones. Si ambas uniones están a la misma

temperatura no existe fuerza electromotriz neta. En cambio si la temperatura es diferente, si

se produce una fuerza electromotriz. ( fem.)

3.2 Detectores

Es el elemento de detección (o sensor o transductor); el objetivo del elemento de detección es

responder a la magnitud o cambio en dicha magnitud de la cantidad que se este midiendo. La

respuesta del sensor toma la forma de una señal de salida cuya magnitud es proporcional a la

magnitud de la cantidad que se este midiendo.

3.2.1 Inducción

Es la producción de una fuerza electromotriz en un conductor por influencia de un campo

magnético.

3.2.2 Características generales o terminología de un transductor

Rango y Margen: el rango define los límites entre los cuales puede variar la entrada; el

margen es el valor máximo de la entrada menos el valor mínimo. Por ejemplo una celda de

carga se utiliza para medir fuerzas, podría tener un rango de 0 a 50 kN y un margen de 50 kN.

Error: es la diferencia entre el resultado de una medición y el valor verdadero de la cantidad

que se mide.

Error: valor medido- valor real

Exactitud: es el grado el cual un valor producido por un sistema de medición podría estar

equivocado. Es por lo tanto igual a la suma de todos los errores posibles más el error en la

exactitud de la calibración del transductor.

Sensibilidad: es la relación que nos indica que tanta salida se obtiene por unidad de entrada.

Error por histéresis: los transductores pueden producir distintas salidas de la misma

magnitud que se mide, si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reducción

continuos.


DQM 90

Repetibilidad: describe la capacidad del transductor para producir la misma salida después

de aplicar varias veces el mismo valor de entrada.

Estabilidad: es la capacidad para producir la misma salida cuando se emplea para medir una

entrada constante en un período.

Banda y tiempo muerto: se considera como banda muerta al rango de valores de entrada

durante los cuales no hay salida. El tiempo muerto es el lapso que transcurre desde la

aplicación de una entrada hasta que la salida empieza a responder y a cambiar.

Impedancia de salida: debe de tener un valor que lo haga compatible con las siguientes

etapas eléctricas del sistema. Si existe incompatibilidad de impedancia, se deben agregar

dispositivos modificadores de señal al sistema para superar este problema.

Respuesta de frecuencia: debe ser capaz de responder a la velocidad máxima de cambio en

el efecto que se esta observando.

Requerimiento de potencia: Los transductores pasivos necesitan de excitación externa. Así,

si deben emplear transductores pasivos, es necesario asegurar que haya disponibles fuentes

de poder eléctricas adecuadas para operarlos.

Medio físico: el transductor seleccionado debe poder resistir las condiciones ambientales a

las que estará sujeto mientras se efectué la prueba. Parámetros tales como temperatura,

humedad y sustancias químicas podrían dañar algunos transductores y a otros no.

3.2.3 Detectores Capacitivos

La capacitancia “C” de un capacitor de placas paralelas está dada por la expresión:

C = roA / D

Donde r es la constante de permitividad relativa del material dieléctrico que esta entre las

placas, o es una constante conocida como constante dieléctrica de espacio libre, “A” es el

área de sobre posición de dos placas y “D” es la separación entre las placas. Los sensores

capacitivos se usan para monitorear desplazamientos lineales.

3.2.4 Detectores inductivos

Esta formado por un devanado enrollado en un núcleo. Al aproximar el extremo del devanado a un objeto metálico, cambia la inductancia del primero. Este cambio puede monitorearse por el efecto que produce un circuito resonante y sirve para activar un interruptor. Solo se puede usar para detectar objetos metálicos y funcionan mejor con metales ferrosos.


DQM 91

3.3 Criterios de selección para un transductor

En sí este criterio de selección consta de tres proceso en el cual se involucra principalmente a las características que debe de tener el transductor y al tipo de salida. 1.- El tipo de medición que se requiere; en el cual entra características como el rango y margen de los valores, la velocidad de medición, las condiciones ambientales en las que se realizara la medición, la exactitud de la medición. 2.-El tipo de salida que se requiere medir del sensor, con lo cual se puede determinar las condiciones de acondicionamiento de la señal, a fin de contar con señales de salida idóneas para la medición 3.- Con base en lo anterior se puede identificar algunos posibles sensores, teniendo en cuenta el rango, exactitud, linealidad, velocidad de respuesta, confiabilidad, facilidad de mantenimiento, duración, requisitos de alimentación eléctrica, solidez, disponibilidad y el costo.

3.3.1 Según la distancia de detección

Los sensores de desplazamiento miden la magnitud que se desplaza un objeto, los sensores

de posición determinan la posición de un objeto en relación con un punto de referencia. Los

sensores de proximidad son una modalidad de sensor de posición y determinan en que

momento un objeto se mueve dentro de una distancia crítica del sensor. Al elegir un sensor de

desplazamiento, posición o proximidad deberán tenerse en cuenta lo siguiente: la magnitud

del desplazamiento, si el desplazamiento es lineal o angular, la resolución que se necesita, la

exactitud, el material del que se esta hecho el objeto que se mide y el costo.

Una manifestación habitual de la electricidad es la fuerza de atracción o repulsión entre dos

cuerpos estacionarios que, de acuerdo con el principio de acción y reacción, ejercen la misma

fuerza eléctrica uno sobre otro. La carga eléctrica de cada cuerpo puede medirse en

columbios. La fuerza entre dos partículas con cargas q1 y q2 puede calcularse a partir de la

ley de Coulomb:

2

21

d

qqKFelectrica

Según la fuerza es proporcional al producto de las cargas dividido entre el cuadrado de la

distancia que las separa. La constante de proporcionalidad k depende del medio que rodea a

las cargas.

3.3.2 Según las condiciones del material

Son los transductores que solo responden a determinados elementos químicos o físicos; los

cuales son llamados transductores específicos o selectivos. Dentro de estos están los

transductores de mercurio.


DQM 92

3.3.3 Según las condiciones ambientales

Dependiendo en la condición ambiental en la que se encuentre el transductor, el error

producido por un transductor dependerá de esta condición; por ejemplo el caso del ruido es un

factor importante en un transductor, de detección de vibraciones, ya que este provoca

desviaciones y oscilaciones en la línea de base de la entrada de la señal; otro caso es la

temperatura en un sensor de medición de temperatura, en la cual al estar en una temperatura

muy elevada del ambiente podría provocar un error de entrada.

3.3.4 Según frecuencia de detección

Es la cantidad mínima detectable para generar una señal de salida; esta es una característica

intrínseca del detector. Mientras menor sea esta frecuencia de detección más sensible es el

transductor.

3.4 Precauciones de Montaje

Las precauciones al montar un transductor son las siguientes:

1.-Calibración del transductor: se debe calibrar la salida del transductor tomando algún

estándar conocido al emplear en las condiciones de la prueba.

2.-Se deben monitorear de forma continua los cambios en las condiciones ambientales del

transductor. Si se sigue este procedimiento, los datos medidos podrán corregirse

posteriormente para tomar en cuenta cualquier cambio en las condiciones ambientales.

3.-Controlando artificialmente el ambiente de la medición, se pueden reducir errores posibles

del transductor.

3.5 Norma

Es un documento el cual esta certificado y aprobado, por un grupo de personas, en el cual se establecen los parámetros que debe de constar un material o producto.

ORGANISMOS DE HOMOLOGACIÓN:

Hay diferentes organismos de normalización los cuales homologan dispositivos eléctricos, los sensores inductivos entre ellos, los fabricantes colocan los logotipos de estos organismos que comprueban que los productos cumplan determinados estándares


DQM 93

UL ( UNDERWRITER´S LABORATORES )

CSA ( CANADIAN STANDARD ASSOCIATTION )

CE (Indica que el producto cumple las directivas europeas establecidas por la comisión de

la E.U.)

RESUMEN

UNIDAD 4

ACTUADORES DE ESTADO SÓLIDO

PARA ABRIR Y CERRAR CIRCUITOS

Se denominan actuadores a aquellos elementos que pueden provocar un efecto sobre un proceso automatizado.

Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos, de energía eléctrica y gaseosa. El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida necesaria para activar a un elemento final de control como lo son las válvulas e interruptores eléctricos, etc.

Existen tres tipos de actuadores:

Hidráulicos Neumáticos Eléctricos

Los actuadores hidráulicos, neumáticos y eléctricos son usados para manejar aparatos mecatrónicos. Por lo general, los actuadores hidráulicos se emplean cuando lo que se necesita es potencia, y los neumáticos son simples posicionamientos. Sin embargo, los hidráulicos requieren mucho equipo para suministro de energía, así como de mantenimiento periódico. Por otro lado, las aplicaciones de los modelos neumáticos también son limitadas desde el punto de vista de precisión y mantenimiento.


DQM 94

Los actuadores eléctricos también son muy utilizados en los aparatos mecatrónicos, como por ejemplo, en los robots. Los servomotores CA sin escobillas se utilizaran en el futuro como actuadores de posicionamiento preciso debido a la demanda de funcionamiento sin tantas horas de mantenimiento.

ACTUADORES ELÉCTRICOS

La estructura de un actuador eléctrico es simple en comparación con la de los actuadores hidráulicos y neumáticos, ya que sólo se requieren de energía eléctrica como fuente de poder. Como se utilizan cables eléctricos para transmitir electricidad y las señales, es altamente versátil y prácticamente no hay restricciones respecto a la distancia entre la fuente de poder y el actuador.

SENSORES Y ACTUADORES

Figura 4.1. Sensores de inclinación, nivel de líquidos, movimiento, vibración, humedad, gases, presión, proximidad.

Figura 4.2. Servos, Motores, Pistones Eléctricos, Actuadores, Alambre Muscular®, etc.

La robótica, la electrónica y el entretenimiento requerirán una mayor interacción con el mundo real. En vista de nuevas innovaciones se puede diseñar mecanismos, interfaces y controles de alta calidad, se esta incorporando una amplia línea de sensores de vibraciones, impacto, aceleración, inclinación y movimiento. Ver figura 4.3.

Sensores tilt (inclinación). Movimiento y

vibración. Tip-over. Sensores lineales de

inclinación.

Aceleración y shock. Switches de nivel de

líquidos. Sensores de

proximidad. Reed switches.

Sensores de humedad Sensores de presión Sensores de Gas Transductores de

ultrasonido

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DQM 95

NTC - PTCs Sensores de

Temperatura Sensores detectores

de obstáculos

Figura 4.3. Diferentes tipos de sensores.

SCADA E INTERNET

Figura 4.4. Cyber Tools es una herramienta de desarrollo de sistemas de monitoreo, control y simulación en tiempo real. Ej. Supervisa las librerías para PLC.

IPControl™

Figura 4.5. Permita a sus

productos conectarse a

internet o intranets! Adaptadores Ethernet a

RS232/485, MicroWeb

servers.

4.1 Región de Corte y Saturación

En la figura se proporcionan las características de un SCR (Diodo Controlador de Silicio)

para diversos valores de corriente de compuerta. Las corrientes y voltajes más usados se

indican en las características.

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DQM 96

Figura. Características del SCR.

4.2 Conmutación

Interruptor de la corriente del ánodo puede interrumpirse mediante un arreglo de

conmutación momentáneo en serie o en paralelo.

Conmutación forzada requiere básicamente forzar a la corriente de manera momentánea a

través del SCR, en dirección opuesta a la conducción directa de modo que la corriente en

directa neta se reduzca por abajo del valor de retención.

4.3 Aplicaciones del SCR

(Diodo Controlador de Silicio)

Tiene variedad de aplicaciones entre ellas están las siguientes:


DQM 97

Controles de relevador. Circuitos de retardo de tiempo. Fuentes de alimentación reguladas. Interruptores estáticos. Controles de motores. Recortadores. (filtros) Inversores. Ciclo conversores. Cargadores de baterías. Circuitos de protección. Controles de calefacción. Controles de fase.

4.4 Polarización y Características del SCR

Voltaje de ruptura en directo VBR(F) . Se trata del voltaje en el cual el SCR entra a la región

de conducción en directo.

Corriente de retención IH . Este es el valor de la corriente del ánodo por abajo del cual el

SCR conmuta desde la región de conducción en directo hasta la región de bloqueo en directo.

Corriente de disparo en la compuerta IGT . La corriente de la compuerta necesaria para

conmutar el SCR desde la región de bloqueo en directo hasta la región de conducción en

directa bajo condiciones especificadas.

Corriente de directo promedio IF(PROM) . Es la máxima corriente continua del ánodo que el

dispositivo puede soportar en el estado de conducción bajo condiciones específicas.

Región de conducción en directo. Corresponde a la condición de encendido del SCR,

donde existe corriente directa del ánodo al catado, a través de la resistencia muy baja del

SCR.

Regiones de bloqueo en directa y en inversa. Corresponde a la condición de apagado del

SCR, donde la corriente en directa del ánodo al catado es bloqueada por el circuito abierto

efectivo del SCR.

Voltaje de ruptura en inversa VBD(R) . Específica el valor del valor en inversa del catado al

ánodo, en el cual el dispositivo irrumpe en la región de avalancha y comienza a conducir

intensamente. a) Pág. 548


DQM 98

4.4.1 Diodo Controlador de Silicio (SCR)

Como su nombre lo indica, el SCR es un rectificador construido con material de silicio con una

tercera terminal para efecto de control. Se escogió el silicio debido a sus capacidades de alta

temperatura y potencia. La operación básica del SCR es diferente de la del diodo

semiconductor de dos capas fundamental, en que una tercera terminal, llamada compuerta,

determina cuándo el rectificador conmuta del estado de circuito abierto al de circuito cerrado.

No es suficiente sólo la polarización directa del ánodo al cátodo del dispositivo. En la región

de conducción la resistencia dinámica el SCR es típicamente de 0.01 a 0.1 . La resistencia

inversa es típicamente de 100 k o más.

Rectificador controlado de silicio (SCR)

Pertenece a la familia de los dispositivos pnpn de 4 capas. Es un rectificador construido de

silicio que cuenta con una tercera terminal para efectos de control. Estos dispositivos junto

con un dispositivo de control, forman lo que se conoce como tiristores. Esta diseñado para

controlar potencias de hasta 10MW con niveles individuales tan altos como 2000 A a 1800 V.

Su rango de frecuencia de aplicación llega a cerca de 50 KHz.

El símbolo gráfico para el SCR se muestra en la figura b, y las conexiones correspondientes a

la estructura de semiconductor de cuatro capas en la figura a.

Figura a.- Símbolo del SCR

Operación básica del SCR

La operación básica del SCR es distinta de la operación del diodo semiconductor fundamental

de 2 capas, en el hecho de que cuenta con una tercera terminal, denominada compuerta; la

compuerta determina el momento en el que el rectificador cambia del estado de circuito

abierto al de circuito cerrado. No es suficiente con simplemente polarizar de forma directa la

región del ánodo al cátodo del dispositivo. En la región de conducción, la resistencia dinámica

del SCR es por lo general de 0.01 a 0.1 Ω. La resistencia inversa es típicamente de 100 kΩ.


DQM 99

4.4.2 TRIAC

El Triac es fundamentalmente una combinación paralela inversa de dos terminales de capas

de semiconductor que permiten el disparo en cualquier dirección con una terminal de

compuerta para controlar las condiciones de encendido bilateral del dispositivo en cualquier

dirección. En otras palabras, para cualquier dirección, la corriente de compuerta puede

controlar la acción del dispositivo en una forma muy similar a la mostrada para un SCR.

En la figura se muestra el símbolo grafico del dispositivo así como la distribución de las capas

de semiconductor. Para cada dirección de conducción posible, existe una combinación de

capas de semiconductor cuyo estado será controlado por la señal aplicada a la terminal de

compuerta.

4.4.3 INTERRUPTOR DE SILICIO UNILATERAL Y BIDIRECCIONAL (SUS Y SBS)

Se llama SBS (Silicon BILATERALl Switch) a una clase de tiristor bidireccional. Está formado por dos

SUS (Silicon UNILATERAL Switch) conectados en antiparalelo. A diferencia de otros tiristores, el SBS,

desde un punto de vista tecnológico, no es una versión mejorada del diodo npnp, sino que es un

circuito integrado que incorpora diodos Zener conectados a la puerta, transistores y resistencias.

4.4.5.- Interruptor controlador por compuerta GTO

Un tiristor GTO es un SCR que puede apagarse por una pulsación suficientemente grande

en su compuerta de entrada. Un tiristor

GTO requiere una mayor corriente de compuerta para encendido que un SCR común.

Para grandes aparatos de alta potencia se necesitan corrientes de compuerta del orden de 10

A o más. Para apagarlos se necesita una gran pulsación de corriente negativa de entre 20 y

30m s de duración. La magnitud de la pulsación de corriente negativa debe ser de un cuarto a

un sexto de la corriente que pasa por el aparato. Estos dispositivos se han vuelto más y más

comunes en las unidades de control de motores, puesto que ellos eliminaron la necesidad

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Antiparalelo&action=edit&redlink=1


http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_integrado

http://es.wikipedia.org/wiki/Diodo_Zener

http://es.wikipedia.org/wiki/Transistor

http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia


DQM 100

de componentes externos para apagar los SCR en circuitos de cc. Conocido como GTO

(gate turn-off switch).

La ventaja de este interruptor es que puede ser encendido o apagado mediante la aplicación

del pulso apropiado a la compuerta del cátodo.

Como consecuencia de la capacidad de apagado es un incremento en la magnitud de la

corriente de compuerta requerida para el dispositivo.

La corriente de pagado es ligeramente mayor que la corriente requerida para el disparo.

El tiempo de encendido es de 1µs que es igual al tiempo de apagado. Este es un dispositivo

de alta velocidad.

RESUMEN

UNIDAD 5

OPTOELECTRONICA

DEFINICIÓN

La Optoelectrónica es uno de los campos de la electrónica que estudia los dispositivos

semiconductores que emiten y detectan luz.

LUZ: Es la composición de partículas llamadas fotones que se comportan como ondas de

energía.


DQM 101

5.1 ABSORSION OPTICA DE UN SEMICONDUCTOR.

Se denomina absorción al proceso por el cual una especie, en un medio transparente, capta

selectivamente ciertas frecuencias de la radiación electromagnética.

5.1.1 EMISIÓN DE LUZ.

Los fotones se producen cuando un electrón que ha sido excitado a un nivel de energía más

altos que el normal cae de regreso a su nivel normal, es decir, cuando son bombardeados por

luz, calor, electrones y otras formas de energía, la mayoría de los cristales semiconductores

emiten luz visible ó infrarroja.

5.1.2 FOTOCELDAS.

Son pequeños dispositivos que producen una variación eléctrica en respuesta a un cambio en

la intensidad de la luz. Industrialmente, las aplicaciones de las fotoceldas caen en dos

categorías generales:

a) La detección puede hacerse en una base de todo o nada, en la que el circuito de la fotocelda tiene sólo dos estados de salida que representan la presencia o la ausencia de un objeto.

b) La detección puede hacerse en una base continua, teniendo el circuito de la fotocelda una salida continuamente variable que representa la posición variable del objeto.

FOTORESISTENCIAS

También conocidas como fotoresistores LDR (dependientes de la luz). Son dispositivos que

varían su resistencia en función de la luz que incide en su superficie.

Se construyen a base de semiconductores que no tienen una unión pn, el semiconductor

principal es el sulfuro de cadmio, que tiene una sensibilidad a la luz similar a la del ojo

humano.

El fotoresistor varía la resistencia según la cantidad de luz que incida sobre su superficie,

cuando no llega luz ó es muy poca la luz incidente, su resistencia es muy alta (del orden de

mega ohms), en cambio cuando percibe luz externa, la resistencia es baja (del orden de

ciento de ohms).

Se usan principalmente en relevadores que están controlados por luz.


DQM 102

FOTORESISTENCIA

5.2 DISPOSITIVOS OPTOELECTRÓNICOS BASICOS

A nivel de componentes podemos distinguir tres tipos de dispositivos:

Dispositivos emisores: emiten luz al ser activados por energía eléctrica. Son dispositivos que transforman la energía eléctrica en energía luminosa. A este nivel corresponden los diodos LED o los LÁSER.

Dispositivos detectores: generan una pequeña señal eléctrica al ser iluminados. Transforma, pues, la energía luminosa en energía eléctrica.

Dispositivos fotoconductores: Conducen la radiación luminosa desde un emisor a un receptor. No se producen transformaciones de energía.

Tras esta amena introducción, nos adentramos en el maravilloso mundo de la optoelectrónica

DISPOSITIVOS EMISORES

Los dispositivos emisores son aquellos que varían sus propiedades ópticas con la aplicación

de un determinado potencial. Estas propiedades pueden ser la emisión de luz o simplemente

la absorción o reflexión de la luz

En este apartado se presentan los siguientes componentes:

Diodos LED Diodos láser Tubo de rayos Catódicos Cristales líquidos

DISPOSITIVOS DETECTORES

Ya se ha explicado que los componentes fotodetectores son aquellos componentes que

varían algún parámetro eléctrico en función de la luz.


DQM 103

Todos los componentes fotodetectores están basados en el mismo principio. Si construimos

un componente con un material semiconductor de manera que la luz pueda incidir sobre dicho

material, la luz generará pares electrón - hueco. Esta generación se realiza de manera

análoga a la generación térmica de portadores

5.2.1 DIODOS EMISORES DE LUZ (LEDS)

Un diodo emisor de luz es un dispositivo de unión PN que cuando se polariza directamente

emite luz.

Al aplicarse una tensión directa a la unión, se inyectan huecos en la capa P y electrones en la

capa N. Como resultado de ello, ambas capas tienen una mayor concentración de portadores

(electrones y huecos) que la existente en equilibrio. Debido a esto, se produce una

recombinación de portadores, liberándose en dicha recombinación la energía que les ha sido

comunicada mediante la aplicación de la tensión directa.

5.2.2 FOTODIODOS

Los fotodiodos son diodos de unión PN cuyas características eléctricas dependen de la

cantidad de luz que incide sobre la unión. En la figura siguiente se muestra su símbolo

eléctrico.

Símbolo del fotodiodo

El efecto fundamental bajo el cual opera un fotodiodo es la generación de pares electrón -

hueco debido a la energía luminosa.

5.2.3 FOTOTRANSISTOR

Se trata de un transistor bipolar sensible a la luz.


DQM 104

La radiación luminosa se hace incidir sobre la unión colector base cuando éste opera en la

RAN. En esta unión se generan los pares electrón - hueco, que provocan la corriente eléctrica.

El funcionamiento de un fototransistor viene caracterizado por los siguientes puntos:

1. Un fototransistor opera, generalmente sin terminal de base (Ib=0) aunque en algunos casos hay fototransistores tienen disponible un terminal de base para trabajar como un transistor normal.

2. La sensibilidad de un fototransistor es superior a la de un fotodiodo, ya que la pequeña corriente fotogenerada es multiplicada por la ganancia del transistor.

1. Las curvas de funcionamiento de un fototransistor son las que se observan el capitulo 4. Como se puede apreciar, son curvas análogas a las del transistor BJT, sustituyendo la intensidad de base por la potencia luminosa por unidad de área que incide en el fototransistor.

5.2.4 FOTO DIACS.

El funcionamiento de un fototransistor viene caracterizado por los siguientes puntos:

1.- Un fototransistor opera, generalmente sin terminal de base (Ib = 0) aunque en algunos

casos hay fototransistores tienen disponible un terminal de base para trabajar como un

transistor normal.

2.- La sensibilidad de un fototransistor es superior a la de un fotodiodo, ya que la pequeña

corriente fotogenerada es multiplicada por la ganancia del transistor.

3.- Las curvas de funcionamiento de un fototransistor son curvas análogas a las del transistor

BJT, (Transistor de Unión Bipolar, NPN y PNP) sustituyendo la intensidad de base por la

potencia luminosa por unidad de área que incide en el fototransistor.


DQM 105

5.3 OPTOACOPLADORES

Un optoacoplador combina un dispositivo semiconductor formado por un fotoemisor, un

fotoreceptor y entre ambos hay un camino por donde se transmite la luz. Todos estos

elementos se encuentran dentro de un encapsulado que por lo general es del tipo DIP.

FUNCIONAMIENTO DEL OPTOACOPLADOR

La señal de entrada es aplicada al fotoemisor y la salida es tomada del fotoreceptor. Los

optoacopladores son capaces de convertir una señal eléctrica en una señal luminosa

modulada y volver a convertirla en una señal eléctrica. La gran ventaja de un optoacoplador

reside en el aislamiento eléctrico que puede establecerse entre los circuitos de entrada y

salida.

La corriente de salida IC (corriente de colector del fototransistor) es proporcional a la corriente

de entrada IF (corriente en el diodo LED). La relación entre estas dos corrientes se llama

"razón de transferencia de corriente" (CTR) y depende de la temperatura ambiente. A mayor

temperatura ambiente, la corriente de colector en el fototransistor es mayor para la misma

corriente IF (la corriente por el diodo LED

5.3.1 OPTOACOPLADORES CON TRANSISTOR DE SALIDA

Los fotoemisores que se emplean en los optoacopladores de potencia son diodos que emiten

rayos infrarrojos (IRED) y los fotoreceptores pueden ser tiristores o transistores.

Cuando aparece una tensión sobre los terminales del diodo IRED, este emite un haz de rayos

infrarrojo que transmite a través de una pequeña guia-ondas de plástico o cristal hacia el

fotorreceptor. La energía luminosa que incide sobre el fotorreceptor hace que este genere una

tensión eléctrica a su salida. Este responde a las señales de entrada, que podrían ser pulsos

de tensión.

Optoacoplador con fototiristor (SCR)


DQM 106

5.3.2 OPTOACOPLADORES CON SCR DE SALIDA

Se compone de un optoacoplador con una etapa de salida formada por un SCR.

Optoacoplador con fototiristor (SCR)

5.3.3 OPTOACOPLADORES CON TRIAC DE SALIDA

Se compone de un optoacoplador con una etapa de salida formada por un Triac.

.

5.4 INTERRUPTORES OPTICOS

Los interruptores ópticos son dispositivos sensibles a la ausencia o a la presencia de luz

Los interruptores ópticos (optos) tienen dos grandes ventajas frente a los interruptores

mecánicos convencionales: no tienen partes móviles, y pueden colocarse en espacios más

estrechos. También presentan algunas desventajas; se componen de dos piezas (en vez de

una única pieza como un micro interruptor): un transmisor (un LED que emite la luz infrarroja),

y un receptor (un fototransistor sensible a la luz infrarroja). Otra desventaja es que cuando se


DQM 107

ensucian (con el infame polvillo negro de pinball), dejan de funcionar, quedando siempre

activados. Por último los LEDs pueden también quemarse como las bombillas.

5.5 FOTODETECTORES

Generan una pequeña señal eléctrica al ser iluminados. Transforma, pues, la energía

luminosa en energía eléctrica

FIBRAS OPTICAS

La fibra óptica es el medio más moderno de enviar información y que más avances

tecnológicos ha sufrido en los últimos tiempos. Emplea luz para la transmisión de señales.

Está compuesta por una región cilíndrica por la cual se efectúa la propagación, denominada

núcleo y de una zona externa y coaxial con él, y que se denomina envoltura o revestimiento.

5.6 APLICACIONES

Partiendo de que la fibra óptica transmite luz, todas las aplicaciones que se basan en la

luminosidad (bien sea por falta de esta, por difícil acceso, con fines decorativos o búsqueda

de precisión) tiene cabida este campo.

Si a todo esto sumamos la gran capacidad de transmisión de información de este medio,

(debido a su gran ancho de banda, baja atenuación, a que esta información viaja a la

velocidad de la luz, etc.) dichas aplicaciones se multiplican.

Campos tales como las telecomunicaciones, medicina, arqueología, prácticas militares,

mecánica y vigilancia se benefician de las cualidades de esta herramienta óptica.


DQM 108

RESUMEN

UNIDAD 6

6.1 CARACTERÍSTICAS Y DISEÑO

Un circuito electrónico es aquel dispositivo constituido de varios elementos (tales como

resistencias, capacitores, diodos, sensores, inductores, transistores, interruptores, etc.) que en

conjunto dan una funcionalidad que por sí solos no tendrían.

Para el diseño de los circuitos electrónicos se deben tomar en cuenta diversos factores,

dependiendo de los elementos que lo van a constituir; esto es, hay que realizar varios cálculos

de acuerdo con la aplicación que va a tener el circuito. En resumen un Circuito Eléctrico o

electrónico se define como un trayecto continuo, compuesto por conductores y

dispositivos conductores, que incluye una fuente de fuerza electromotriz que

transporta la corriente eléctrica.

6.1.2 APLICACIONES

Las aplicaciones de los circuitos electrónicos es muy diversa, tiene aplicaciones a nivel hogar

(como en electrodomésticos, aparatos de audio y video, computadoras, aparatos de uso

personal.), también a nivel industrial (como en la automatización de maquinaria, en elementos

electromecánicos como brazos.) y podemos encontrar los circuitos electrónicos en el área

comercial (como en propaganda, iluminación, etc.)

En sí, las aplicaciones son casi infinitas en la actualidad ya que ahora todo o casi todo es

electrónico en vez de eléctrico.

6.1.3 PLANTEAMIENTO

Para la realización de un circuito electrónico debemos saber para que lo vamos a realizar, es

decir el objetivo de dicho diseño; que elementos lo van a constituir, como se va a realizar el

circuito, como va a estar construido, bajo que condiciones va a trabajar (sus especificaciones),

si va a tener un uso verdaderamente aplicable, etc.

El planteamiento en sí es el objetivo, planteamiento y diseño para la elaboración del circuito

electrónico.


DQM 109

6.1.4 CÁLCULO DEL DISEÑO

Dependiendo del planteamiento, el cálculo para el diseño de circuitos electrónicos es la

selección de elementos que lo constituirán y esta selección se realizará después de haber

hecho los cálculos correspondientes de cada elemento. Estos cálculos dependerán del

elemento, la aplicación y las condiciones a las que va a ser sometido.

Para realizar los cálculos se emplean las fórmulas básicas de la electrónica, como la Ley de

Ohm, la Ley de Faraday, Leyes de Kirchhoff, cálculos para calcular corrientes en cada

elemento y tensión, etc. Son cálculos muy sencillos que en conjunto forman todo un

dispositivo electrónico.

6.2 MANEJO DE MANUALES TÉCNICOS

Los manuales técnicos son aquellos que acompañan a los aparatos para el buen uso del

mismo. Estos manuales nos dicen la forma de manejar el dispositivo y nos proporciona los

datos del mismo. Por ejemplo, en una T.V. su manual nos dice a que tensión, corriente,

potencia y frecuencia trabaja, también nos dice la forma de conectarla y las funciones que

tiene; tales como si es despertador, los idiomas para salidas auxiliares. Por otra parte el

manual nos indica que podemos hacer en caso de que algo falle y en su defecto a quien

acudir. En conclusión un manual técnico nos da toda la información necesaria para el buen

manejo de dispositivos electrónicos.

El manejo de manuales de electrónica para buscar elementos para el diseño de un circuito es

muy sencillo; en primera instancia buscamos el grupo o familia a la que pertenece (como

tiristores), después se tienen tablas de datos según el tipo de dispositivo que se va a emplear

(por ejemplo un TRIAC), después vienen bajo a que condiciones se va a someter dicho

dispositivo (la tensión y la corriente) y así mismo demás factores (temperatura, aislamiento,

etc.), después nos dice el código con el que se puede encontrar y si por alguna razón no se

llegará a encontrar, se encuentran tablas de equivalentes para poder tener mayor gama de

elección.

6.3 DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

El diagrama esquemático es el que mediante la simbología de los elementos se muestran las

conexiones de dicho circuito. Es un diagrama que emplea el símbolo electrónico de cada

elemento para representar sus conexiones.


DQM 110

6.4 DIAGRAMA FÍSICO

Un diagrama físico es aquel donde se muestra la conexión del circuito tal y como van las

conexiones, es decir, es el diagrama que muestra ilustrativamente los elementos o

componentes del circuito de tal manera que no haya confusión para su entendimiento

6.5 ESPECIFICACIONES

Las especificaciones son los datos que nos dicen bajo que condiciones operan los elementos;

tales como:

* tensión

* corriente

* frecuencia

* resistencia

* potencia

6.6 EJEMPLOS DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS

Podemos encontrar circuitos electrónicos en todas partes actualmente; en la T.V. en el

teléfono móvil, computadora e infinidad de dispositivos debido a su funcionalidad y tamaño.

GLOSARIO

GENERAL Ánodo. Parte positiva del diodo. Actuador: es un dispositivo capaz de generar una fuerza a partir de líquidos, de energía

eléctrica y gaseosa. El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida

necesaria para activar a un elemento final de control como lo son las válvulas e interruptores

eléctricos, etc.

Apagado del dispositivo: Un SCR no puede apagarse simplemente al eliminar la señal en la

compuerta. Los dos métodos generales para apagar un SCR se catalogan como la

interrupción de la corriente del ánodo y la técnica de conmutación forzada. Conmutación


DQM 111

forzada: La conmutación forzada se logra cuando se obliga a la corriente pasar a través del

SCR en la dirección opuesta a la conducción directa.

Autoinducción.- Se le llama así a la formación de corrientes inducidas en el circuito cuando

se produce en él variación del propio flujo.

Banda y tiempo muerto: se considera como banda muerta al rango de valores de entrada

durante los cuales no hay salida. El tiempo muerto es el lapso que transcurre desde la

aplicación de una entrada hasta que la salida empieza a responder y a cambiar.

Base, la intermedia, muy estrecha, que separa el emisor del colector.

Base común: La terminología de la base común se deriva del hecho de que la base es común

tanto a la entrada como a la salida de la configuración.

Bulbo. Diodo al vacío, inventado por Thomas Alba Edison

Bit: es un dígito binario, un 0 o un 1, (binary digit).

Byte: son 8 bits.

Cátodo. Parte negativa del diodo.

Capacitancia: La capacidad o capacitancia es una propiedad de los condensadores. Esta

propiedad rige la relación existente entre la diferencia de potencial existente entre las placas

del capacitor y la carga eléctrica almacenada en este.

Capacitor: Es a un dispositivo que almacena carga eléctrica, está formado por dos

conductores próximos uno a otro, separados por un aislante, de tal modo que puedan estar

cargados con el mismo valor, pero con signos contrarios

Circuito Electrónico.- define un trayecto continuo compuesto por conductores y dispositivos

conductores, que incluye una fuente de fuerza electromotriz que transporta la corriente.

Colector, de extensión mucho mayor.

Colector común: La configuración de colector común se utiliza sobre todo para propósitos de

acoplamiento de impedancia, debido a que tiene una alta impedancia de entrada y una baja

impedancia de salida, contrariamente a alas de las configuraciones de base común y de un

emisor común.

Computadora.- Es un ordenador con un sistema secuencial síncrono programable.

Conmutador.- Es el que interconecta dos o más segmentos de red,, pasando datos de un

segmento a otro en la red.

http://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_el%C3%A9ctrico


http://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctrica


DQM 112

Corriente de desplazamiento. En los semiconductores la corriente eléctrica es el resultado

del movimiento de ambas cargas, esto está asociado a dos fenómenos físicos, el primero es

la corriente de Desplazamiento (fuga).

Corriente de difusión. Las concentraciones de impurezas (huecos y electrones) se

desplazan u orientan formando regiones de polarización para lograr así obtener un equilibrio.

En principio, de unir estos dos semiconductores comienza un movimiento de portadores, de

una región a otra, se puede observar que los electrones o portadores mayoritarios de la región

N pasan a la región P y viceversa.

Corriente inversa de saturación (Is ).- Es la pequeña corriente que se establece al polarizar

inversamente el diodo por la formación de pares electrón-hueco debido a la temperatura,

admitiéndose que se duplica por cada incremento de 10º en la temperatura.

Demodulador.- Este aparato va integrado en la Terminal digital de Canal Satélite Digital y se

debe conectar a la línea telefónica. De esta forma, se pueden llevar a cabo las opciones

interactivas (como Taquilla) desde el mando a distancia.

Detectores: es el elemento de detección ( o sensor); el objetivo del elemento de detección es

responder a la magnitud o cambio en dicha magnitud de la cantidad que se este midiendo. La

respuesta del sensor toma la forma de una señal de salida cuya magnitud es proporcional a la

magnitud de la cantidad que se este midiendo.

Detectores inductivos: esta formado por un devanado enrollado en un núcleo. Al aproximar

el extremo del devanado a un objeto metálico, cambia la inductancia del primero. Este cambio

puede monitorearse por el efecto que producen un circuito resonante y sirve para activar un

interruptor. Solo se puede usar para detectar objetos metálicos y funcionan mejor con metales

ferrosos.

Diagrama: Es un tipo de gráfico de información que representa datos numéricos tabulados

Diagrama esquemático: Esta es una lista de los principales componentes de los circuitos

eléctricos, en corriente directa (C.D.).

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.

DIAC de tres capas: Es similar a un transistor bipolar sin conexión de base y con las regiones

de colector y emisor iguales y muy dopadas. El dispositivo permanece bloqueado hasta que

se alcanza la tensión de avalancha en la unión del colector. Esto inyecta corriente en la base

que vuelve el transistor conductor, produciéndose un efecto regenerativo. Al ser un dispositivo



http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Tensi%C3%B3n_de_disparo&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Transistor



DQM 113

simétrico, funciona igual en ambas polaridades, intercambiando el emisor y colector sus

funciones.

Difusión.- Fenómeno provocado por los electrones o portadores mayoritarios, que transfieren

de la región P a la región N y viceversa, así es como ocupan el lugar los de la región P en la

región N, sin cambiar su estado.

Digito: es la unidad mínima básica.

Diodo.- Es un dispositivo semiconductor que permite el paso de la corriente eléctrica en una

única dirección con características similares a un interruptor cuando se invierte su polaridad.

Diodos.- Es un dispositivo semiconductor que permite el paso de la corriente eléctrica en una

única dirección con características similares a un interruptor.

Disparador asimétrico (SAS: Silicon Asymmetric Switch) muy similar al SCR , con un tiempo

menor de conmutación que el del SCR y permite gran simplificación en las aplicaciones de

disparo, siendo insensible al fenómeno de la histéresis.

Diodo Tiristor o Diodo shockley: (diodo de cuatro capas, es bipolar PNPN es similar a un

SCR con solo dos terminales.

Diodo Tiristor Bidireccional (SYDAC: Bidirectional Diode Thyristors) tienen una banda de

color la cual indica el rango de voltaje a que pertenece VBO; Rojo de 45 a 60, dorado de 55 a

65, Naranja de 95 a 113, azul de 104 a 118 y verde de 110 a 125 voltios.

Diodo Zener.- Un diodo Zener, es un diodo de silicio que se ha construido para que funcione

en las zonas de rupturas. Mantienen la tensión entre sus terminales prácticamente constante

en un amplio rango de intensidad y temperatura, cuando están polarizados inversamente, por

ello, este tipo de diodos se emplean en circuitos estabilizadores o reguladores de la tensión.

Diseño de circuitos de un conmutador: El concepto básico en este tipo de circuitos es el de

un cambio discreto de estado. Este cambio puede tomar la forma de cambio de voltaje,

cambio de corriente, o ambos.

Dopar. Añadir impurezas al semiconductor.

Electrónica. La rama de la Ciencia y la Técnica que se ocupa, por un lado, del

funcionamiento de los electrones en el vacío, en presencia de campos eléctricos y magnéticos

y de las interacciones electrón—materia y electrón—radiación, lo que constituye básicamente

el estudio de los dispositivos electrónicos. Por otro lado, se ocupa del diseño de los

dispositivos y sus aplicaciones prácticas, basadas en los principios y dispositivos anteriores.

Emisor, que se diferencia de las otras dos por estar fuertemente dopada, comportándose

como un metal.








http://es.wikipedia.org/wiki/Silicio


http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

http://es.wikipedia.org/wiki/Voltaje

http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_%28semiconductores%29


DQM 114

Emisor común: Se le denomina configuración de emisor común debido a que el emisor es

común o hace referencia a las terminales tanto de entrada como de salida (en este caso, es

común tanto a la terminal de base como a la de colector).

Encendido del dispositivo: No es suficiente con establecer una conducción directa en la que

el ánodo sea positivo con respecto al cátodo; para encender el dispositivo también se tiene

que aplicar un pulso de magnitud suficiente a la compuerta para establecer una corriente de

compuerta de encendido, representada simbólicamente por I GT.

Además del disparo en la compuerta, los SCRs pueden encenderse también al elevar de

manera importante la temperatura del dispositivo, o al elevar el voltaje del ánodo al cátodo

hasta el valor de transición conductiva.

Error: es la diferencia entre el resultado de una medición y el valor verdadero de la cantidad

que se mide.

Error: valor medido- valor real

Error por histéresis: los transductores pueden producir distintas salidas de la misma

magnitud que se mide, si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reducción

continuos.

Especificación: Es un documento técnico oficial que establezca de forma clara todas las

características, los materiales y los servicios necesarios para producir componentes

destinados a la obtención de productos

Estabilidad: es la capacidad para producir la misma salida cuando se emplea para medir una

entrada constante en un período.

Estabilizador.- Es el dispositivo encargado de reducir las vibraciones en la captura de una

imagen cuando en la toma se producen movimientos no deseados.

Estado de corte: El estado de corte es el punto en el que la recta de carga corta a la zona de

corte de las curvas de salida. Como la corriente de colector en corte es muy pequeña, el punto

de corte es casi idéntico al extremo inferior de la recta de carga. En lo sucesivo, supondremos

que el punto de corte es aproximadamente igual al extremo inferior de la recta de carga.

Estado de saturación: Estado de una cámara de ionización en la que prácticamente todos

los iones formados son capturados (sin alcanzar la fase de multiplicación debida al gas). Este

estado se alcanza cuando la diferencia de potencial entre los electrodos es suficientemente

elevada (tensión de saturación).

Exactitud: es el grado el cual un valor producido por un sistema de medición podría estar

equivocado. Es por lo tanto igual a la suma de todos los errores posibles más el error en la

exactitud de la calibración del transductor.

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen


DQM 115

Factor de potencia. Es la potencia activa entre la potencia aparente de entrada (ƒρ = cosƟ =

Watts / Volts Ampers). Es una medida de la calidad de la energía eléctrica.

Fibra óptica: La fibra óptica es un conductor de ondas en forma de filamento, capaz de dirigir

la luz a lo largo de su longitud usando la reflexión total interna.

FOTOCELDA: es un tipo de sensor (fotoresistencia) y actuador capaz de detectar la

presencia de fotones, para mandar un impulso eléctrico que cierra el contacto normalmente

cerrado de una lámpara o foco.

Fotodetector: La definición básica de un fotodetector radica en su funcionamiento como

transductor de luz que proporciona una señal eléctrica como respuesta a la radiación óptica.

Fuentes de alimentación. una fuente de alimentación es un dispositivo o subsistema que

convierte la corriente alterna de la red de distribución de energía eléctrica en otro tipo de

corriente eléctrica adecuado para la aplicación que se le vaya a dar.

Impedancia: es una magnitud que establece la relación (cociente) entre la tensión y la

intensidad de corriente.

Impedancia de salida: debe de tener un valor que lo haga compatible con las siguientes

etapas eléctricas del sistema. Si existe incompatibilidad de impudencia, se deben agregar

dispositivos modificadores de señal al sistema para superar este problema.

Inducción: es la producción de una fuerza electromotriz en un conductor por influencia de un

campo magnético.

Inductancia: En un Inductor o bobina, se denomina inductancia, L, a la relación entre el flujo

magnético, y la intensidad de corriente eléctrica, I:

Inductores.- Es un componente pasivo de un circuito eléctrico que, debido al fenómeno de la

autoinducción, almacena energía en forma de campo magnético.

Interruptor: Mecanismo destinado a abrir o cerrar un circuito eléctrico.

Interruptor apagado por compuerta GTO (Gate Turn-off Switch): es un elemento PNPN con

tres terminales, su gran ventaja sobre el SCR es que no necesita componentes anexos al

ánodo, solo aplicando la señal sobre el cátodo se obtiene un aumento de la corriente de

compuerta necesaria para su disparo. El tiempo de disparo y apagado es aproximadamente

(1 ms) más rápido el apagado que el SCR, lo que le da ventajas en aplicaciones de alta

velocidad.

Interruptor bilateral de silicio (SBS: Silicon Bilateral Switch) tiene su aplicación en bajos

voltajes, con un comportamiento similar al Diac pero cuenta con una región de resistencia

negativa dando una mayor amplitud en aplicaciones.

http://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_aparente


http://es.wikipedia.org/wiki/Red_de_distribuci%C3%B3n_de_la_energ%C3%ADa_el%C3%A9ctrica


http://es.wikipedia.org/wiki/Inductor




http://es.wikipedia.org/wiki/Componente_electr%C3%B3nico

http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Autoinducci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9tico


DQM 116

Interruptor Controlado de silicio (SCS: Silicon controlled Switch) es similar al SCR de

cuatro capas PNPN, tiene menor tiempo de apagado que el SCR, también mejor control y

sensibilidad de disparo, pero maneja menor potencia que el SCR y sus aplicaciones tienen

mayor alcance en la computación.

Interruptor controlador por compuerta GTO. Un tiristor GTO es un SCR que puede

apagarse por una pulsación suficientemente grande en su compuerta de entrada. Un tiristor

GTO requiere una mayor corriente de compuerta para el encendido que un SCR común. Para

grandes aparatos de alta potencia se necesitan corrientes de compuerta del orden de 10 A o

más. Para apagarlos se necesita una gran pulsación de corriente negativa de entre 20 y 30m

s de duración. La magnitud de la pulsación de corriente negativa debe ser de un cuarto a un

sexto de la corriente que pasa por el aparato. Estos dispositivos se han vuelto más y más

comunes en las unidades de control de motores, puesto que ellos eliminaron la necesidad de

componentes externos para apagar los SCR en circuitos de cc. Conocido como GTO (gate

turn-off switch).

Interruptor óptico: Son dispositivos sensibles a la ausencia o a la presencia de luz.

Interruptor unilateral de silicio SUS (Silicon Unilateral Switch): está constituido por un

transistor con compuerta de ánodo, tiene en paralelo un diodo Zenner entre la compuerta y el

cátodo, está destinado a disparar los SCR.

IRED: Diodos que trabajan con luz infrarroja.

Laser: del ingles: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.

LDR: resistor dependiente de la luz; se originan de su nombre en inglés light-dependent

resistor.

LED: (Light-Emitting Diode) Diodo emisor de luz.

Ley de Faraday: El voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la

rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera

con el circuito como borde.

Ley de las "mallas" o ley de tensiones de Kirchhoff: En toda malla la suma de todas las

caídas de tensión es igual a la suma de todas las subidas de tensión.

Ley de los nudos o ley de corrientes de Kirchhoff: En todo nudo, donde la densidad de la carga

no varíe en un instante de tiempo, la suma de corrientes entrantes es igual a la suma de

corrientes salientes.

Ley de ohm.- La cantidad de corriente que fluye por un circuito formado por resistencias

puras es directamente proporcional a la fuerza electromotriz aplicada al circuito, e

inversamente proporcional a la resistencia total del circuito.

http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Tiempo


http://es.wikipedia.org/wiki/Superficie

http://es.wikipedia.org/wiki/Tiempo


DQM 117

Luz infrarroja: radiación del espectro luminoso, que tiene mayor longitud de onda y se

encuentra más allá del rojo visible; se caracteriza por sus efectos térmicos, pero no luminosos

ni químicos. que se usan para detectar las imperfecciones de la superficie y las estructuras

ocultas.

Manual técnico: Un manual técnico es aquel que va dirigido a un público con conocimientos

técnicos sobre algún área, mientras que, por ejemplo, un manual de usuario va dirigido a un

público más general, el cual no necesariamente debe tener conocimientos específicos en el

área de interés.

Medio físico: el transductor seleccionado debe poder resistir las condiciones ambientales a

las que estará sujeto mientras se efectué la prueba. Parámetros tales como temperatura,

humedad y sustancias químicas podrían dañar algunos transductores y a otros no.

Microcontrolador. Un microcontrolador es un computador completo, aunque de limitadas

prestaciones, que está contenido en el chip de un circuito integrado y se destina a gobernar

una sola tarea.

Microprocesador (μp).- Es una CPU en un sólo circuito integrado

Norma: es un documento el cual esta certificado y aprobado, por un grupo de personas, en el

cual se establecen los parámetros que debe de constar un material o producto.

Operación básica del SCR: La operación básica del SCR es distinta de la operación del

diodo semiconductor fundamental de 2 capas, en el hecho de que cuenta con una tercera

terminal, denominada compuerta; la compuerta determina el momento en el que el rectificador

cambia del estado de circuito abierto al de circuito cerrado. No es suficiente con simplemente

polarizar de forma directa la región del ánodo al cátodo del dispositivo. En la región de

conducción, la resistencia dinámica del SCR es por lo general de 0.01 a 0.1 Ω. La resistencia

inversa es típicamente de 100 kΩ

Operación con cargas: Se describirá la operación básica del transistor utilizando el transistor

PNP, operación del transistor NPN es exactamente la misma que si intercambiaran las

funciones que cumplen el electrón y el hueco.

Oscilador.- Es un sistema capaz de crear cambios en un medio, ya sea un medio material

(sonido) o un campo electromagnético.

Optoacoplador. Un optoacoplador combina un dispositivo semiconductor formado por un

fotoemisor y un fotoreceptor y entre ambos hay un camino por donde se transmite la luz.

Todos estos elementos se encuentran dentro de un encapsulado, formando el diodo

optoacoplador.

http://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_de_medios_continuos

http://es.wikipedia.org/wiki/Sonido

http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_electromagn%C3%A9tico


DQM 118

Polarización directa.- Es cuando la corriente que circula por el diodo sigue la ruta de la

flecha (la del diodo), o sea del ánodo al cátodo. En este caso la corriente atraviesa el diodo

con mucha facilidad comportándose prácticamente como un corto circuito.

Polarización inversa.- Es cuando la corriente en el diodo desea circular en sentido opuesto a

la flecha (la flecha del diodo), o sea del cátodo al ánodo. En este caso la corriente no

atraviesa el diodo, y se comporta prácticamente como un circuito abierto.

Rango y Margen: el rango define los limites entre los cuales puede variar la entrada; el

margen es el valor máximo de la entrada menos el valor mínimo. Por ejemplo una celda de

carga se utiliza para medir fuerzas, podría tener un rango de 0 a 50 kN y un margen de 50 kN.

Rectificador.- Es el elemento o circuito que permite convertir la corriente alterna en corriente

continua.

Rectificador controlado de silicio SCR: (Silicon Controller Rectifier) como el diodo solo

permite el paso de corriente durante el semiciclo positivo de la señal AC, sufre del fenómeno

de la histéresis como desventaja ante otros elementos rectificadores. Este elemento consta de

tres patas, puede controlar grandes corrientes, muy empleado en interruptores de control de

potencia, barrido horizontal en los TV y unidades de memoria.

Rectificador controlado de silicio (SCR): Pertenece a la familia de los dispositivos pnpn de

4 capas. Es un rectificador construido de silicio que cuenta con una tercera terminal para

efectos de control. Estos dispositivos junto con un dispositivo de control, forman lo que se

conoce como tiristores. Esta diseñado para controlar potencias de hasta 10MW con niveles

individuales tan altos como 2000 A a 1800 V. Su rango de frecuencia de aplicación llega a

cerca de 50 KHz.

El símbolo gráfico para el SCR se muestra en la figura b, y las conexiones correspondientes a

la estructura de semiconductor de cuatro capas en la figura a.


http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continua

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continua


DQM 119

Figura a. Construcción básica del SCR.

Figura b. Símbolo del SCR.

Rectificador de media onda.- Es un circuito empleado para eliminar la parte negativa o

positiva de una señal de corriente alterna de entrada (Vi) convirtiéndola en corriente directa de

salida (Vo).

Rectificador de onda completa. - Es un circuito empleado para convertir una señal de

corriente alterna de entrada (Vi) en corriente directa de salida (Vo) pulsante.

Región activa: Cuando un transistor no está ni en su región de saturación ni en la región de

corte entonces está en una región intermedia, la región activa.

Región inversa: Al invertir las condiciones de polaridad del funcionamiento en modo activo, el

transistor bipolar entra en funcionamiento en modo inverso.

Regulación de voltaje. La regulación de línea mantiene un voltaje de salida casi constante

cuando varía el voltaje de entrada.

Repetibilidad: describe la capacidad del transductor para producir la misma salida después

de aplicar varias veces el mismo valor de entrada.

Requerimiento de potencia: Los transductores pasivos necesitan de excitación externa. Así,

si deben emplear transductores pasivos, es necesario asegurar que haya disponibles fuentes

de poder eléctricas adecuadas para operarlos.

Respuesta de frecuencia: debe ser capaz de responder a la velocidad máxima de cambio en

el efecto que se esta observando.


http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_directa


http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_directa


DQM 120

Resistencia: Se denomina resistencia eléctrica, R, de una sustancia, a la oposición que

encuentra la corriente eléctrica para circular a través de dicha sustancia. Su valor viene dado

en ohmios, se designa con la letra griega omega mayúscula (Ω), y se mide con el Ohmímetro.

Resistividad: grado de dificultad que encuentran los electrones en sus desplazamientos. Se

designa por la letra griega rho minúscula (ρ) y se mide en ohms por metro (Ω·m, a veces

también en Ω·mm²/m).

SCR: Un rectificador controlado de silicio (SCR, rectificador controlado de silicio) es un

dispositivo de tres terminales usado para controlar corrientes más bien altas para una carga.

SCR fotosensible LASCR: es un SCR activado por la reacción de la luz

Semiconductor.- Es un dispositivo semiconductor que permite el paso de la corriente eléctrica

en una única dirección con características similares a un interruptor.

Semiconductor tipo n. El silicio que ha sido dopado con impurezas pentavalentes se llama

semiconductor tipo n, donde n hace referencia a negativo.

Semiconductor tipo p. El silicio que ha sido dopado con impurezas trivalentes se llama

semiconductor tipo p, donde p hace referencia a positivo.

Sensibilidad: es la relación que nos indica que tanta salida se obtiene por unidad de entrada.

Señal Análoga. Una cantidad se denota por medio de otra, que se relaciona con la primera de forma continua. La señal de la figura No 1 así lo muestra, la magnitud de voltaje “E” varía y depende en forma continua de la variable tiempo “t”. Señal Digital: La cantidad no se denota por cantidades continuas sino por símbolos

denominados dígitos.

Símbolo: Es un signo sin semejanza ni contigüidad, que solamente posee un vínculo

convencional entre su significante y su denotación.

Sistemas numéricos. Es un conjunto ordenado de símbolos o dígitos, reglas con las que se

combinan.

Temperatura en los diodos (efecto).- A medida que la temperatura se incrementa las

características en polarización directa se vuelven más ideales.

Tiempo de recuperación inverso: Es la suma de los tiempos de almacenamiento y de

decaimiento, y tal periodo de tiempo nos indica el tiempo total durante el cual, después de un

cambio de polarización directa a inversa en un diodo, no obtenemos la respuesta ideal en el

dispositivo, es decir, una señal rectificada.


http://es.wikipedia.org/wiki/Ohmio

http://es.wikipedia.org/wiki/Omega

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93hmetro


http://es.wikipedia.org/wiki/Alfabeto_griego

http://es.wikipedia.org/wiki/Rho

http://es.wikipedia.org/wiki/Ohm

http://es.wikipedia.org/wiki/Metro





DQM 121

Tiristor: El tiristor (gr.: puerta) es un componente electrónico constituido por elementos

semiconductores que utiliza realimentación interna para producir una conmutación. Se emplea

generalmente para el control de potencia eléctrica.

Tiristores: tienen una función similar a los transistores de potencia. El terminal A

corresponde al Ánodo, el terminal C al Cátodo y el terminal G al Gatillador (o electrodo de

desbloqueo), en el caso de un Tiristor bidireccional hace referencia a los Triac.

Transductores: o sensores se refiere a un elemento que produce una señal relacionada con

la cantidad que se esta midiendo. Con frecuencia se utiliza el término de transductor en vez

de sensor. El transductor es el elemento que al someterlo a un cambio químico o físico

experimenta un cambio eléctrico.

Transductores de humedad (Termopares): cuando dos metales se unen, en el sitio de

unión se produce una diferencia de potencial. Esta depende de los metales utilizados y la

temperatura de la unión. Los termopares constituyen circuitos completos en los que hay este

tipo de uniones. Si ambas uniones están a la misma temperatura no existe fuerza

electromotriz neta. En cambio si la temperatura es diferente, si se produce una fuerza

electromotriz ( f.e.m.)

Transductores de Presión: Un transductor para medir fuerza se basa en el empleo de

deformímetros de resistencia eléctrica para monitorear la deformación de cierto elemento

cuando este se estira, se comprime o se llega a doblar por la aplicación de una fuerza.

Transición.- Fenómeno provocado por los electrones que se pasan de un estado

determinado a otro totalmente diferente.

Transistor: El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de

amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término "transistor" es la contracción en

inglés de transfer resistor ("resistencia de transferencia").

Transistor.- Es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de amplificador,

oscilador, conmutador o rectificador.

Transistor bipolar: es un amplificador de corriente, esto quiere decir que si le introducimos

una cantidad de corriente por una de sus patillas (base), el entregará por otra (emisor), una

cantidad mayor a ésta, en un factor que se llama amplificación.

Transistor bipolar de heterounión (TBH) es una mejora del TBJ que puede manejar señales

de muy altas frecuencias, de hasta varios cientos de GHz. Es un dispositivo muy común hoy

en día en circuitos ultrarrápidos, generalmente en sistemas de radiofrecuencia.

http://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_griego

http://es.wikipedia.org/wiki/Componente_electr%C3%B3nico


http://es.wikipedia.org/wiki/Realimentaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica


http://es.wikipedia.org/wiki/Amplificador

http://es.wikipedia.org/wiki/Oscilador

http://es.wikipedia.org/wiki/Conmutador

http://es.wikipedia.org/wiki/Rectificador

http://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_ingl%C3%A9s

http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_(componente)

http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica


http://es.wikipedia.org/wiki/Amplificador

http://es.wikipedia.org/wiki/Oscilador

http://es.wikipedia.org/wiki/Conmutador

http://es.wikipedia.org/wiki/Rectificador

http://www.unicrom.com/Tut_amplificadores_.asp

http://es.wikipedia.org/wiki/GHz

http://es.wikipedia.org/wiki/Radiofrecuencia


DQM 122

Transistores de Potencia: realizan similares funciones a las de un transistor normal pero

administran una mayor capacidad en el paso de la corriente, su encapsulado es mayor y

soportan más la disipación de calor.

Transistores NPN consisten en una capa de material semiconductor dopado P (la "base")

entre dos capas de material dopado N. Una pequeña corriente ingresando a la base en

configuración emisor-común es amplificada en la salida del colector.

Transistores PNP consisten en una capa de material semiconductor dopado N entre dos

capas de material dopado P.

TRIAC o Triodo para Corriente Alterna es un dispositivo semiconductor, de la familia de los

transistores. 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.

TRIAC: Interruptor triodo de doble sentido, es un interruptor controlado de silicio entre

terminales, similar al SCR, cuando el Triac esta conduciendo puede manejar corrientes en

ambas direcciones, por eso es ideal para corriente alterna, pero es mecánicamente más

pequeño y funciona con corrientes y voltajes menores que el SCR, aunque con las mismas

ventajas. Al igual que los SCR no tienen rebote de contacto, no se producen arcos en

contactos parcialmente abiertos y operan mucho más rápido que los contactores mecánicos.

La mayor parte de Triacs de mediana potencia manejan un voltaje de gatillado entre 0.6 a 2 v y una corriente de gatillado entre 0.1 y 20 mA las cuales varían considerablemente con la temperatura.










DQM 123

Triac: El Triac es fundamentalmente una combinación paralela inversa de dos terminales de

capas de semiconductor que permiten el disparo en cualquier dirección con una terminal de

compuerta para controlar las condiciones de encendido bilateral del dispositivo en cualquier

dirección. En otras palabras, para cualquier dirección, la corriente de compuerta puede

controlar la acción del dispositivo en una forma muy similar a la mostrada para un SCR.

En la figura se muestra el símbolo grafico del dispositivo así como la distribución de las capas

de semiconductor. Para cada dirección de conducción posible, existe una combinación de

capas de semiconductor cuyo estado será controlado por la señal aplicada a la terminal de

compuerta.

Unidad Central de Proceso (CPU).- Es el "cerebro" de una computadora, de manera más

precisa, es la parte de una computadora que se encarga de ordenar y controlar el proceso y la

transferencia de información

Word: Palabra de 16 bits.


DQM 124

Nota:

Agradecemos cualquier comentario o sugerencia para la mejora continúa de estos apuntes al Profesor Quintero, en el siguiente correo electrónico:

[email protected].

México DF a 22 de junio de 2011 / 15 DE MAYO DE 2014.

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Libro de Practicas maquinas electricas