UNIDADES SEGUNDO PERIODO
UNIDAD # 1: Clasificación de Componentes
- Se dejará Lectura en la Fotocopiadora del Colegio
UNIDAD # 2: El Transformador de Entrada
- Se dejará Lectura en la Fotocopiadora del Colegio
UNIDAD # 3: Conversión Delta - Estrella y Estrella - Delta
- Conversión Delta - Estrella
- Conversión Estrella - Delta
- Ejemplos y ejercicios
- Taller Calificable
UNIDAD # 4: Divisor de Tensión y Divisor de Corriente
- Ejemplos y ejercicios
- Taller Calificable
UNIDAD # 5: Leyes de Kirchhoff
- Ley de corriente de kirchhoff
- Ley de voltaje de kirchhoff
- Ejemplos y ejercicios
PRÁCTICAS
- Órgano electrónico con 555
- Control de luminosidad con bobina de choque
- Flash estroboscópico con velocidad variable
- Interruptor infrarrojo
- Detector de luminosidad
- Montajes con control de motores DC
- Luces psicodélicas de 3 canales
- Amplificadores de audio de baja y alta potencia
- Entre otros...
PRIMER PROYECTO A REALIZAR
ÓRGANO ELECTRÓNICO CON 555
LINKS DE INTERÉS:
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COMPONENTE ELECTRÓNICO
Se denomina componente electrónico a aquel dispositivo que forma parte de un circuito electrónico. Se suele encapsular, generalmente en un material cerámico, metálico o plástico. Se diseñan para ser conectados entre ellos, normalmente mediante soldadura, a un circuito impreso, para formar el mencionado circuito.
Serie, paralelo, mixto.
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La tensión de la red es demasiado elevada para la mayor parte de los dispositivos empleados en circuitos electrónicos, por ello generalmente se usan un transformador en casi todos circuitos electrónicos. Este transformador reduce la tensión a niveles inferiores, más adecuados para su uso en dispositivos como diodos y transistores.
Un transformador es un conjunto de chapas de hierro muy juntas que tienen dos arrollamientos, uno a cada lado del conglomerado de chapas de hierro.
Nosotros para trabajar sobre el papel usaremos esta simbología:
La bobina izquierda se llama "Arrollamiento Primario" y la derecha se llama "arrollamiento secundario". El número de vueltas en el arrollamiento primario es N1 y el del arrollamiento secundario N2.Las rayas verticales entre los arrollamientos primario y secundario indican que el conductor está enrollado alrededor de un núcleo de hierro.
La relación entre el número de vueltas y la tensión es:
A la vez que elevador de tensión este transformador es "Reductor de Corriente".
Ejemplo:
Por cada 9 espiras en N1 hay 1 espira en N2.
Esta formula se cumple para V1 y V2 eficaces. Como se ha visto, ha habido una reducción muy grande.
A este tipo de transformador se le llama "Transformador Reductor" (de tensión se entiende). A la vez que reductor es elevador de corriente también.
A causa de la tensión inducida en el arrollamiento secundario, a través de la carga circula una corriente. Si el transformador es ideal (K = 1 y no hay perdidas de potencia en el arrollamiento y en el núcleo), la potencia de entrada es igual a la potencia de salida:
Si aplicamos esta ecuación:
Por lo tanto nos quedaría:
Y al final tenemos esta ecuación:
FUENTE DE ALIMENTACIÓN RESUMEN MODALIDAD
LA TENSIÓN DE RIZADO
COMPONENTE ELECTRÓNICO
Se denomina componente electrónico a aquel dispositivo que forma parte de un circuito electrónico. Se suele encapsular, generalmente en un material cerámico, metálico o plástico. Se diseñan para ser conectados entre ellos, normalmente mediante soldadura, a un circuito impreso, para formar el mencionado circuito.
CLASIFICACIÓN DE LOS COMPONENTES
De acuerdo con el criterio que se elija podemos obtener distintas clasificaciones. Seguidamente se detallan las comúnmente más aceptadas.
1. Según su estructura física:
- Discretos: son aquellos que están encapsulados uno a uno, como es el caso de los resistores, condensadores, diodos, transistores, etc.
- Integrados: forman conjuntos más complejos, como por ejemplo un amplificador operacional o una puerta lógica, que pueden contener desde unos pocos componentes discretos hasta millones de ellos. Son los denominados circuitos integrados.
2. Según el material base de fabricación
- Semiconductores: Un semiconductor es una sustancia que se comporta como conductor o como aislante dependiendo de la temperatura del ambiente en el que se encuentre. Son aquellos elementos pertenecientes al grupo IV de la Tabla Periódica (Silicio, Germanio, etc.).
- Conductores: alambres.
3. Según su funcionamiento:
- Activos: proporcionan excitación eléctrica, ganancia o control: Amplificador operacional, diodo, transistor, microcontrolador, etc.
- Pasivos: son los encargados de la conexión entre los diferentes componentes activos, asegurando la transmisión de las señales eléctricas o modificando su nivel: cables, RLC, fusible, relé, interruptor, etc.
4. Según el tipo energía
- Electromagnéticos: aquellos que aprovechan las propiedades electromagnéticas de los materiales (fundamentalmente transformadores e inductores).
- Electroacústicos: transforman la energía acústica en eléctrica y viceversa (micrófonos, altavoces, bocinas, auriculares, etc.).
- Opto electrónicos: transforman la energía luminosa en eléctrica y viceversa (diodos LED, células fotoeléctricas, etc.).
Tipos de circuitos:
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EL TRANSFORMADOR DE ENTRADA
Un transformador es un conjunto de chapas de hierro muy juntas que tienen dos arrollamientos, uno a cada lado del conglomerado de chapas de hierro.
Nosotros para trabajar sobre el papel usaremos esta simbología:
La bobina izquierda se llama "Arrollamiento Primario" y la derecha se llama "arrollamiento secundario". El número de vueltas en el arrollamiento primario es N1 y el del arrollamiento secundario N2.Las rayas verticales entre los arrollamientos primario y secundario indican que el conductor está enrollado alrededor de un núcleo de hierro.
La relación entre el número de vueltas y la tensión es:
Transformador elevador
Cuando el arrollamiento secundario tiene más vueltas que el arrollamiento primario (N2 > N1), la tensión del secundario es superior a la del primario (V2>V1), es decir, N2 : N1 es mayor que 1 (N2 : N1 > 1). Por lo tanto si N2 tiene el triple de vueltas que N1, la tensión en el secundario será el triple que la tensión en el primario.A la vez que elevador de tensión este transformador es "Reductor de Corriente".
Transformador reductor
Cuando el arrollamiento secundario tiene menos vueltas que el arrollamiento primario (N2 < N1), se induce una tensión menor en el secundario de la que hay en el primario. En este caso N2 : N1 sería menor que 1 (N2 : N1 < 1).Ejemplo:
Por cada 9 espiras en N1 hay 1 espira en N2.
Esta formula se cumple para V1 y V2 eficaces. Como se ha visto, ha habido una reducción muy grande.
A este tipo de transformador se le llama "Transformador Reductor" (de tensión se entiende). A la vez que reductor es elevador de corriente también.
Efecto sobre la corriente
En la figura siguiente se puede ver una resistencia de carga conectada al arrollamiento secundario, esto es, el transformador en cargaA causa de la tensión inducida en el arrollamiento secundario, a través de la carga circula una corriente. Si el transformador es ideal (K = 1 y no hay perdidas de potencia en el arrollamiento y en el núcleo), la potencia de entrada es igual a la potencia de salida:
Si aplicamos esta ecuación:
Por lo tanto nos quedaría:
Y al final tenemos esta ecuación:
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DIAGRAMA DE BLOQUES
La señal de entrada, que va al primario del transformador, es una onda senoidal cuya amplitud dependerá del lugar en donde vivimos (110 / 220 VCA).
PROCESO DE RECTIFICACIÓN
La corriente y voltaje que las compañías distribuyen a nuestras casas, comercios u otros es corriente alterna. Para que los artefactos electrónicos que allí tenemos puedan funcionar adecuadamente, la corriente alterna debe de convertirse en corriente continua.
Para realizar esta operación se utilizan diodos semiconductores que conforman circuitos rectificadores. Inicialmente se reduce el voltaje de la red (110 / 220 voltios AC u otro) a uno más bajo como 12 o 15 Voltios AC con ayuda de un transformador. A la salida del transformador se pone el circuito rectificador.
La tensión en el secundario del transformador es alterna, y tendrá un semiciclo positivo y uno negativo.
POLARIZACIÓN DEL DIODO EN SENTIDO DIRECTO
Durante el semiciclo positivo el diodo queda polarizado en directo, permitiendo el paso de la corriente a través de él. Ver gráfico.
Si el diodo es considerado como ideal, este se comporta como un cortocircuito, (ver gráfico), entonces toda la tensión del secundario aparecerá en la resistencia de carga.
POLARIZACIÓN DEL DIODO EN SENTIDO INVERSO
Durante el semiciclo negativo, la corriente entregada por el transformador querrá circular en sentido opuesto a la flecha del diodo. Si el diodo es considerado ideal entonces este actúa como un circuito abierto y no habrá flujo de corriente,
La forma de onda de salida de un rectificador de 1/2 onda será como se muestra en la siguiente figura.
FILTRADO CON CAPACITOR (CONDENSADOR)
La tensión de salida del rectificador de 1/2 onda anterior (una onda pulsante) muestra con claridad un voltaje en corriente continua que se pueda aprovechar (no es constante).
Pero si incluimos a la salida de este y antes de la carga un condensador (capacitor), este ayudará a aplanar la salida.
Cuando el diodo conduce (semiciclo positivo) el capacitor se carga al valor pico del voltaje de entrada.
En el siguiente semiciclo, cuando el diodo está polarizado en inversa y no hay flujo de corriente hacia la carga, es el condensador el que entrega corriente a la carga (el condensador se descarga a través de la resistencia de carga).
El condensador al entregar corriente a la carga se descarga (disminuye el voltaje en sus terminales, la línea roja siguiente figura).
A la variación del voltaje (∆v) en los terminales del condensador debido a la descarga de este en la resistencia de carga se le llama tensión de rizado. La magnitud de este rizado dependerá del valor de la resistencia de carga y al valor del capacitor.
En el semiciclo positivo el transformador entrega corriente (a través del diodo) al condensador C y a la resistencia de carga RL, en el semiciclo negativo es el capacitor el que entrega corriente a la resistencia (se descarga).
Si el capacitor es grande significa menos rizado, pero aún cumpliéndose esta condición, el rizado podría ser grande si la resistencia de carga es muy pequeña (corriente en la carga es grande)
RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA CON PUENTE DE DIODOS
El circuito rectificador de onda completa de la figura, es el que se utiliza si lo que se desea es utilizar todo el voltaje del secundario del transformador.
En este circuito el transformador es alimentado por una tensión en corriente alterna. Los diodos D1 y D3 son polarizados en directo en el semiciclo positivo, los diodos D2 y D4 son polarizados en sentido inverso. Ver que la corriente atraviesa la resistencia de carga RL.
En el semiciclo negativo, la polaridad del transformador es el inverso al caso anterior y los diodos D1 y D3 son polarizados en sentido inverso y D2 y D4 en sentido directo. La corriente como en el caso anterior también pasa por la carga RL en el mismo sentido que en el semiciclo positivo.
La salida tiene la forma de una onda rectificada completa.
Esta salida es pulsante y para "aplanarla" se pone un condensador (capacitor) en paralelo con la carga.
Este capacitor se carga a la tensión máxima y se descargará por RL mientras que la tensión de salida del secundario del transformador disminuye a cero ("0") voltios, y el ciclo se repite.
EL LM317 / LM117 / LM217 REGULADORES CON SALIDA DE TENSIÓN VARIABLE
El LM317 es un regulador de tensión positivo con sólo 3 terminales y con un rango de tensiones de salida desde los 1.25 hasta 37 voltios.
Las patillas son: Entrada (IN), Salida (OUT), Ajuste (ADJ).
Vout = 1.25 V (1+R2 / R1) V.
De esta última fórmula se ve claramente que si modifica R2 (resistencia variable), se modifica la tensión Vout.
FUENTE REGULADA
EJERCICIO RESUELTO
Encuentre la resistencia Rx del circuito. Considere los siguientes datos:
De acuerdo al diagrama podríamos acomodar el circuito de la siguiente forma:
Donde RA representa la resistencia, producto de realizar el arreglo siguiente:
En el DIAGRAMA podemos ver que las resistencias 1,4 y A están es serie, como se ve a continuación:
Por lo que podríamos reducir el circuito a uno en paralelo:
Donde
A partir de este diagrama podemos encontrar el voltaje en RB que es el mismo de la fuente y de la resistencia R5, en cuanto a corriente vemos que en R5 la corriente es:
Pero, como sabemos de un circuito en paralelo, la corriente total es la suma de la corriente en cada uno de los circuitos, tenemos:
Y el voltaje en la resistencia RB es:
Recordemos que para RB tenemos el siguiente arreglo:
Lo que equivale a pensar en un circuito equivalente como el que se muestra a continuación:
La corriente en RB es la misma en R1, R4 y en RA por pertenecer a un arreglo en serie. En cuanto el voltaje tenemos:
Como el arreglo es el de un circuito en serie, y el voltaje total es la suma en cada una de las componentes, entonces el voltaje en RA:
La corriente es de IA= 276mA
Ahora el problema es más concreto, recordemos que:
Lo que es equivalente, finalmente a resolver el circuito paralelo:
El voltaje es el mismo en cada resistencia. En tanto a la corriente vemos que:
La corriente de la resistencia RX:
Finalmente la resistencia en RX es:
