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PRACTICA DE ELECTRÓNICA BÁSICA Luis Alberto Quinche Alcívar

E-MAIL: beto_quinche@hotamil.com21 De Septiembre del 2015

En este informe observaremos el fundamento para la realización de un circuito de diodos LED con un transistor y un circuito integrado de 8 pines llamado 555 y la practicas correspondientes a la realización de este circuito.

Es indispensable el conocimiento de las conexiones eléctricas que se realizaran en este circuito.

I. INTRODUCCIÓN

las expectativas que genera la electricidad, además del miedo natural que se le manifiesta, hace que en muchas ocasiones la persona no tenga la suficiente valentía de coger un simple cable por miedo a electrocutarse, o dañar el equipo a conectar; la realidad es muy diferente y podríamos decir que hasta fácil, ¿por qué? sencillo si se siguen las indicaciones adecuadas podremos realizar una instalación básica o realizar una medición y hacerla sin miedo a dañar ningún equipo los cuales se deterioran más por simple desconocimiento que por la corriente misma.

2. LA ENERGÍA ELÉCTRICA

Es la generada por turbinas en una presa hidráulica y transportada hacia los consumidores, antes llegar a su destino pasa por diferentes procesos de transformación, de esta manera el voltaje y la potencia que nos suministra la empresa de energía es apta para el circuito de baja tensión que poseemos en casa.

Tipos de corriente

Corriente alterna: Varía en sentido y tiempo.

Corriente continua: Circula en un solo sentido y un solo tiempo.

El medio

Metales Conductores

Para el transporte de la energía, es necesario usar metales “conductores” que permiten el flujo de electrones de un punto a otro como:

Cobre Oro Plata

Conceptos Fundamentales

Voltaje: Es la fuerza electromotriz o diferencia de potencial, se representa como la tensión de circuito su unidad de medida es el voltio V.

Corriente: Es el fenómeno producido por el movimiento de electrones, por un material conductor con dirección y sentido en determinado intervalo de tiempo, se representa como la intensidad y su unidad de medida es el amperio A.

Resistencia: Es la oposición al paso de la corriente, su unidad de medida es el ohmio y se representa con el símbolo omega.

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Potencia: Es la velocidad de consumo de energía, se representa con el watt W.

Frecuencia: Cantidad de veces que se repite un ciclo o suceso, se mide en Hertz HZ.

Periodo: El análisis de un ciclo.

Transformador

El transformador convierte voltajes altos originados por los generadores para que llegue a nuestras casas a tensión de 120voltios.

Conexión trifásica de un transformador

Conexión de circuitos

Serie: Un circuito en serie se caracteriza porque las resistencias se conectan secuencialmente, realizando un solo inicio y un solo final, en este la corriente es una sola.

Paralelo: la corriente que circula por cada una de las resistencias es diferente de las otras, su conexión se realiza conectando los extremos de la resistencia con los extremos de la fase y el neutro, en paralelo.

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DIODOS RECTIFICADORES

El diodo es un dispositivo semiconductor que permite el flujo de corriente en un solo sentido. Tiene dos electrodos que reciben el nombre de ánodo o placa y cátodo y utiliza, entre otras, las propiedades rectificadoras de una unión entre los materiales tipos P y N de un semiconductor.

COMPORTAMIENTO DEL DIODO

Cuando la corriente ingresa por el anodo.

Cuando el diodo se coloca en sentido contrario ingrsando la corriente por el katodo

EL DIODO RECTIFICADOR

Tienen cuatro pines o terminales: los dos de salida de DC son rotulados con + y -, los de entrada de AC están rotulados con el símbolo ~.

El diagrama muestra la operación de cómo un puente rectificador convierte la AC en DC. Nota como va alternando de a pares los diodos que conducen la corriente en cada semiciclo. Varios tipos de puentes rectificadores Note que algunos tienen un agujero a través de su centro para montar el puente a un disipador de calor P

EL DIODO LED

EL LED es un tipo especial de diodo, que trabaja como un diodo común, pero que al ser atravesado por la corriente eléctrica, emite luz. Existen diodos LED de varios colores que dependen del material con el cual fueron construidos. Hay de color rojo, verde, amarillo, ámbar, infrarrojo, entre otros.

Eléctricamente el  diodo LED se comporta igual que un diodo de silicio o germanio.

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Si se pasa una corriente a través del diodo semiconductor, se inyectan electrones y huecos en las regiones P y N, respectivamente.

Debe de escogerse bien la corriente que atraviesa el LED para obtener una buena intensidad luminosa y evitar que este se pueda dañar.

El LED tiene un voltaje de operación que va de 1.5 V a 2.2 voltios aproximadamente y la gama de corrientes que debe circular por él está entre los 10 y 20 miliamperios (mA) en los diodos de color rojo y de entre los 20 y 40 miliamperios (mA) para los otros LEDs.

Cómo probar un LED Nunca conectes un LED directamente a una batería o fuente de alimentación!! Será destruido casi al instante porque el exceso de corriente que pase a través de él lo quemará.

Los LED deben ir siempre acompañados por una resistencia en serie para limitar la corriente a un valor seguro, con el propósito de probarlo rápidamente, una resistencia de 1 kΩ es suficiente para la mayoría de los LED si lo vas a alimentar con una fuente de 12 V o menos. Recuerda conectar el LED de la forma adecuada!

Colores de los LED

Los LED están disponibles en color rojo, ámbar, amarillo, verde, azul y blanco. Los LED de color azul y blanco son mucho más caros que los otros colores. El color del LED está determinado por el material semiconductor, no por el color de su encapsulado plástico. Los LED multicolor están disponibles en encapsulado incoloro el cual puede ser difuso (lechoso) o claro (a menudo descripto como “agua clara”). Los encapsulados de color están también disponibles como difusos (el tipo estándar) o transparentes.

TRANSISTOR TIP 122

En electrónica, el transistor Darlington o AMP es un dispositivo semiconductor que combina dos transistores bipolares en un tándem (a veces llamado par Darlington) en un único dispositivo. La configuración (originalmente realizada con dos transistores separados) fue inventada por el ingeniero de los Laboratorios Bell Sidney Darlington. La idea de poner dos o tres transistores sobre un chip fue patentada por él, pero no la idea de poner un número arbitrario de transistores que originaría la idea moderna de circuito integrado.

Comportamiento

Esta configuración sirve para que el dispositivo sea capaz de proporcionar una gran ganancia de corriente y, al poder estar todo integrado, requiere menos espacio que dos transistores normales en la misma configuración. La ganancia total del Darlington es el producto de la ganancia de los transistores individuales. Un dispositivo típico tiene una ganancia en corriente de 1000 o superior. También tiene un mayor

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desplazamiento de fase en altas frecuencias que un único transistor, de ahí que pueda convertirse fácilmente en inestable. La tensión base-emisor también es mayor, siendo la suma de ambas tensiones base-emisor, y para transistores de silicio es superior a 1.2V. La beta de un transistor o par darlington se halla multiplicando las de los transistores individuales. la intensidad del colector se halla multiplicando la intensidad de la base por la beta total.

❑Darlington=❑1 .❑2+❑1+❑2

Si β1 y β2son suficientemente grandes, se da que:

❑Darlington❑1 .❑2

Un inconveniente es la duplicación aproximada de la base-emisor de tensión. Ya que hay dos uniones entre la base y emisor de los transistores Darlington, el voltaje base-emisor equivalente es la suma de ambas tensiones base-emisor:

V BE=V BE 1+V BE 22V BE1

Para la tecnología basada en silicio, en la que cada VBEi es de aproximadamente 0,65 V cuando el dispositivo está funcionando en la región activa o saturada, la tensión base-emisor necesaria de la pareja es de 1,4 V.

Otro inconveniente del par Darlington es el aumento de su tensión de saturación. El transistor de salida no puede saturarse (es decir, su unión base-colector debe permanecer polarizada en inversa), ya que su tensión colector-emisor es ahora igual a la suma de su propia tensión base-emisor y la tensión colector-emisor del primer transistor, ambas positivas en condiciones de funcionamiento normal. (En ecuaciones,V CE 2=V BE 2+V CE 1, así V C 2>V B2  siempre.) Por lo tanto, la tensión de saturación de un transistor Darlington es un VBE (alrededor de 0,65 V en silicio) más alto que la tensión de saturación de un solo transistor, que es normalmente 0,1 - 0,2 V en el silicio. Para corrientes de colector iguales, este inconveniente se traduce en un aumento de la potencia disipada por el transistor Darlington comparado con un único transistor.

Otro problema es la reducción de la velocidad de conmutación, ya que el primer transistor no puede inhibir activamente la corriente de base de la segunda, haciendo al dispositivo lento para apagarse. Para paliar esto, el segundo transistor suele tener una resistencia de cientos de ohmios conectada entre su base y emisor. Esta resistencia permite una vía de descarga de baja impedancia para la carga acumulada en la unión base-emisor, permitiendo un rápido apagado.

CIRCUITO INTEGRADO

   Un circuito integrado (CI), también conocido como chip o microchip, es un circuito electrónico complejo en forma de una pastilla pequeña de material semiconductor, encapsulado o envasado en una sola pieza. Esta pieza es una carcasa de la que salen unas patillas que servirán para conectar el circuito integrado al circuito

   Un ejemplo de circuito integrado lo tenemos en el procesador de los ordenadores, en cuyo interior se albergan varios millones de transistores, en un espacio más pequeño que la uña de un pulgar.

La ventaja de los circuitos integrados es que son muy baratos y se pueden usar para una gran cantidad de circuito.

El Circuito Integrado 555 También se puede llamar circuito integrado 555, datasheet 555, temporizador, integrado 555, circuito generador de pulsos, timer 555, 555 chip y algún nombre más con el que suele aparecer por ahí.

Este circuito integrado se utiliza para activar o desactivar circuitos durante intervalos de tiempo determinados, es decir se usa como temporizador. Para ello, lo combinaremos con otros componentes cuyas características y forma de conexión en el circuito, determinarán la duración de los intervalos de tiempo del 555, y si estos intervalos se repitan continuamente o no.

   Ejemplos para los que podemos usar el 555 son: luces intermitentes, regular el tiempo que tarda en apagarse una luz, ajustar el tiempo en una tostadora, etc.

Los 555 tienen 8 patillas o pines, que se deberán conectar al circuito dependiendo cómo queremos que funcione.

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   Fíjate que es muy importante identificar el circulito y la muesca para saber identificar las patillas correctamente. La patilla 1 siempre es la que está más cerca del circulito, a la izquierda de la muesca. Seguido ha esta patilla está la 2, 3 y 4.

En la otra cara, la más alejada del circulito, y empezando por la muesca hacia arriba tenemos la 8, 7, 6 y 5.

   OJO es muy importante no confundir las patillas. Ahora explicaremos el funcionamiento general de cada patilla, pero no te preocupes si no lo entiendes muy bien, a continuación explicaremos el 555 conectado en un circuito y verás como lo entenderás perfectamente.

¿Para qué sirve cada patilla?

 Patilla 1: En esta patilla siempre se conecta la masa o el negativo de la pila (0V = cero voltios).

Patilla 8: V+, (Vcc), o el positivo de la pila. Es el pin donde se conecta el voltaje o tensión de alimentación que va de 4.5 voltios hasta 16 voltios (máximo). Alguna versión de 555 puede llegar a 18 Voltios, pero es muy raro.

Ya sabemos cómo se conecta a la pila o fuente de alimentación nuestro 555. Veamos las otras patillas.

Patilla 2: Disparo (trigger): esta patilla hará que se active o no la señal de salida de la patilla 3.

Patilla 3: es la Salida. Lo que obtendremos a la salida dependerá de como conectemos el circuito integrado 555. Luego veremos más concretamente. Lo importante es saber que en esta patilla recogemos la señal de salida del 555.

Estas cuatro patillas son las más importantes para entender los circuitos.

Patilla 4: Reset (reset).  Si por algún motivo esta patilla no se utiliza hay que conectarla a Vcc para evitar que el 555 se "resetee".

Patilla 5: Control de voltaje (control voltaje):

Patilla 6: Umbral (threshold): Es una entrada a un comparador interno que tiene el 555 y se utiliza para poner la salida (patilla 3) a nivel bajo.

Patilla 7: Descarga (discharge): Utilizado para descargar con efectividad el condensador externo utilizado por el temporizador para su funcionamiento.

El circuito integrado 555 se puede conectar en circuitos como Monoestable o como Astable. Veamos cada caso por separado.

Funcionamiento del Circuito Integrado 555 como Monoestable.

En este modo de funcionamiento, la patilla de salida (3) puede encontrarse en 2 estados diferentes:

Estado estable: o nivel bajo, es decir en la patilla 3 tendremos 0V.

Estado inestable: o nivel alto, es decir en la patilla 3 tendremos tensiones cercanas a la de alimentación (la de la pila).

Por ejemplo si en el circuito tenemos una pila de 9V (voltios), nivel alto será cerca de 9V y nivel bajo será 0V.

Pero...¿como pasa de un estado a otro?.

   El circuito sólo saldrá del estado estable (0V) cuando desde la patilla de disparo (la 2) se provoque el cambio a estado inestable (V de alimentación), pero ojo, transcurrido un tiempo, volverá al estado anterior.

   Todo esto se puede explicar de esta forma:

   Cuando la patilla 2 está en nivel alto, que es su estado normal de reposo, la salida 3 se mantiene a nivel bajo (estado normal de reposo de 3). Si llevamos por un instante la patilla de disparo (2) a nivel bajo (0V), la patilla 3 o salida se pondrá a nivel alto (V alimentación). Transcurrido un tiempo, vuelve la salida vuelve a nivel bajo. Para que vuelva alcanzar el nivel alto necesitamos volver activar la patilla de entrada (2), poniéndola a nivel alto, como ya vimos.

   Fíjate en la curva de funcionamiento:

Desactivamos 2 (disparo) y se activa la 3 (salida) durante un tiempo. Solo hace falta desactivar 2 un momento para que se active 3 durante un tiempo. Para activar la salida de nuevo, hace falta desactivar la entrada otra vez.

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   El tiempo que estará activada la salida dependerá de la resistencia y del condensador que pongamos en el circuito.

Aplicaciones

Oscilador

Temporizador Modulador de frecuencia Divisor de frecuencia Generador de señales rectangulares y triangulares

EL CONDENSADOR

Seguro que muchos os habéis preguntado alguna vez para que sirve exactamente ese componente en forma de barrilete llamado condensador o capacitor. Nos lo podemos encontrar de todos los tamaños, desde minúsculos condensadores en placas electrónicas hasta los llamados supercondensadores para almacenamiento de energía. Veamos como funcionan y para que sirven.

¿CÓMO FUNCIONA UN CONDENSADOR?

Principalmente un condensador es un elemento capaz de almacenar energía eléctrica. Interiormente consta de dos placas conductoras separadas por un material dieléctrico, cuando conectamos el condensador a una fuente de voltaje, comienza a circular corriente por el circuito y una de las placas adquiere carga negativa y la otra positiva, al apagar la fuente de voltaje, si conectamos alguna carga (ej: una resistencia) al condensador, comenzará a circular corriente desde el condensador hacia la carga, hasta descargarse.

IV CONCLUSIONES

Terminado ya su estudio de las reglas de derivación de funciones algebraica se a llegado a la siguiente conclusión:

Que para poder derivar debemos aprender las reglas básicas de la derivación de funciones algebraica.

Tenemos que saber identificar cuando es una contantes y cuando es una variable.

Podemos decir que con el estudio de la derivación de funciones algebraica podremos realizar las integraciones indefinidas, ya que este es un proceso inverso de la derivación.

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V REFERENCIAS

Libros

[1] Granville, W. A. (2009). En G. W. Anthony, Cálculo diferencial e integral (págs. 25-41). MEXICO: LlMUSA, S.A. DE C.V.GRUPO NORIEGA EDITORES.

[2] PALMER, B. (AGOSTO 2003). MATEMATICAS PRACTICAS. En MATEMATICAS PRACTICAS SEGUNDA EDICION (pág. 255). BARCELONA: REVERTE,S.A.

VI PALABRAS CLAVES

Constante: Un número cuyo valor no varía se llama constante. Fluxiones: Lo cual se ha demostrado que es falso. el significado de los términos 'flujo' y 'fluxión' aplicados a cantidades.Arbitrarias: se determinan de manera que para t = 0 resulte la función f(x).

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