universidad estatal del sur de manabíherramientas, mediante técnicas y manipulaciones de las...

Universidad Estatal del Sur de

Manabí Creada el 7 de Febrero del año 2001, según Registro Oficial No. 261

UNIDAD ACADEMICA DE CIENCIAS INFORMATICAS Y SISTEMAS CARRERA DE INGENIERIA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES

Página 1

Asignatura: Electrónica I I

1.-Datos Generales

Unidad Académica: Ciencias Informáticas y Sistema

Carrera: Ingeniera en Sistema Computacional

Semestre: Sexto Semestre Nocturno

Eje transversal: Profesional

Área de Competencia: Electrónica II y Digitales

Tipo de asignatura: Teórico - Practica

Horas: 4

Periodo Académico: febrero 2012 – Julio 2012

Horas semanales Horas del Semestre

Teóricos: 3 60

Prácticas de laboratorio: 1 60

Autónoma: 4 120

Código: AT-901

Pre-requisitos: AT- 801

Co-requisitos: Ninguno

Equivalente a: Ninguno

Convalida con: Ninguno

2.- Descripción de la materia

Esta materia es de carácter teórico- práctica que persigue desarrollar aptitudes, habilidades en el manejode la herramienta electrónicaque les permita integrar en forma técnica y racional los objetivos, con el propósito de ser capaces de diseñar circuitos electrónicos.La Electrónicas es una área interdisciplinaria formada por la ingeniería electrónica y sistema computacionales. El estudio de este curso es de gran importancia para profundizar las nueva actitudes y herramientas, mediante técnicas y manipulaciones de las partes estructurales en forma secuencial tales como: Componentes pasivos, Diodos y transistores, Fuente de Alimentación y la Elaboración de proyectos Electrónicos y a la vez le permite diferenciar lo que es la corriente alterna y corriente continua que es lo que necesitan en su mayoría los componentes semiconductores y los componentes digitales de los sistemas computacionales

De esta manera enlaza el micro planificación del docente universitario con el mejoramiento de la calidad académica que es el diseño curricular de la universidad.




Página 2

3.-Objetivo General Capacitar y desarrollar en forma exitosa y productiva todos los procesos y pasos necesarios en la práctica de la electrónica. Capacitar al estudiante en las tecnología fundamentales involucradas en un sistema electrónicos desarrollando sobre ésta base aplicaciones con los componente electrónicos computacionales.

4.-Objetivos Específicos Al terminar la asignatura el estudiante será capaz de:

Conocer y comprender el funcionamiento de los principales componentes electrónicos. Conocer y comprender el funcionamiento de algunas de las configuraciones de fuentes de

alimentación. Analizar y desarrollar todos los procesos para diseñar y elaborar circuitos electrónicos e

impresos

5.- Relación de Unidades y tiempo asignado

Temas Horas Trabajo

Autónomo Sesiones

Unidad 01.- Componentes pasivos 20 20 10

Unidad 02.- Nociones Fundamentales de los Semiconductores 15 16 7

Unidad 03.-Fuente de alimentación 20 20 10

Unidad 04,- Elaboración de proyectos electrónicos 24 24 12

Total 120 120 60

6.-Programa detallado

Unidad 01. Componentes pasivos 1.1 Diagnóstico, generalidades de la electrónica 1.2 Ley de Ohm y ley de kirchoff 1.3 Clasificación de la resistencia, concepto de resistencia, tipo, código de colores y aplicación 1.4 Practicas 1.5 Condensadores y Bobinas, Concepto y aplicaciones 1.6 Corriente Alterna, construcción de la onda sinusoidal 1.7 Transformador - introducción

Unidad 02. Nociones fundamentales de los semiconductores 2.1 Símbolo y características técnicas del diodo 2. 2 Circuito rectificador de media onda 2. 3 prácticas de circuito rectificador de media onda 2. 4 Factor de rizo y capacitancia de filtro




Página 3

2. 5 Circuito rectificador de onda completa y capacitancia de filtro 2.6 Diodo led y diodo Zener 2.7 Constitución y funcionamiento del transistor 2.8 Formación del transistor NPN y PNP 2.9 Comprobación del transistor – medición de la resistencia dinámica Unidad 03. Fuente de Alimentación 3.1 Estructura interna de una fuente de alimentación 3.2 Fuente de alimentación fija y variable 3.3Elaboración del proyecto electrónico – fuente de energía fija y variable Unidad 04. Elaboración de proyectos electrónicos 4.1Circuito impreso 4.2 Elaboración y diseño del circuito impreso del proyecto en la baquelita 4.3 Revelada del circuito impreso 4.4 Montaje de los materiales electrónicos y componentes en el proyecto 4.5Ensamble del circuito 4.6Funcionamiento del proyecto

7.-Estrategias Metodológicas Elaborar trabajos de carácter investigativo. Aplicar técnicas activas de aprendizaje. Realizar talleres. Trabajos individuales y grupales. Practica de laboratorio

8.-Sistemas de Evaluación PARÁMETROS PUNTOS PORCENTAJES Exposición 2 20% Trabajos de investigación 2 20% Trabajos individuales 2 20% Trabajos grupales 2 20% Examen 2 20% TOTALES 10 100%

9.-Recursos Didácticos Pizarra de tiza liquida. Laptop, proyector multimedia. Materiales impresos, textos.




Página 4

Herramientas

10.-Texto Guía

Comprendió de varios libros,

11.-Bibliografía

Electrónica y teoría de circuito Robert Bolytestad Principios de electrónica Malvino Electrónica moderna Cekit Circuito y dispositivos electrónicos Lluís Prat Viñas

12.-Visado

Ing. Luis Parrales Quimis. CCAATTEEDDRRÁÁTTIICCOO

DIRECTOR DE UNIDAD ACADÉMICA

COORDINADOR DE CARRERA

DIRECCIÓN DE PLANIFICACIÓN

ACADÉMICA

DPTO. DE PLANIFICACION ACADEMICA

Ciencia Informática y sistema Ing. Karina Mera Mg Sc

Ing. . En Sistema Computacional Ing. Holger Delgado Mg Sc

Dirección General Académico Ing. Julio Cedeño Mg Sc

Director de Planificación Académica. Ing. Vidal Rivera M.

Fecha:

Fecha: Fecha: Fecha:




Página 5

INDICE Unidad 01. Conceptos, símbolos y diagramas electrónicos. 1 1.1 Conceptos. Corrientes y voltajes continuos y alternos 1 1.2 Simbología electrónica. 2 1.3 Unidades Eléctricas. 5 1.4 Esquemas eléctricos 6 1.5 Elementos de un circuito. 7 Unidad 02. Instrumentos de medidas eléctricas y técnica de soldadura. 9

2.1 Voltímetro. Conexión y Precauciones 9 2.2 Amperímetro. Conexión y Precauciones 10

2 3 Óhmetro. Conexión y Precauciones 12 2.4 Osciloscopio. Conexión y Precauciones 13 2.5 Técnica de soldadura con estaño. 18 2.6 Soldadura en circuitos impresos. 20 2.7 Practica de soldadura con estaño. 33 Unidad 03. Componentes electrónicos pasivos de un circuito. 35

3.1 Códigos de colores de las resistencias. 35 3.2Circuitos resistivos serie. 38

3.3 Circuitos resistivos paralelo. 38 3.4 Circuitos resistivos mixtos. 39 3.5 Circuitos capacitivo serie. 40 3.6 Circuitos capacitivo paralelo. 44 3.7 Código de colores de los capacitores 46 3.8 Transformador concepto y tipos. 47 3.9 Relación de Transformación. 49 3.10 Conexión de transformadores. 49

Unidad 04. Los semiconductores o dispositivos en estado sólido 50 4.1 Semiconductores. 50 4.2 Diodo. Funcionamiento y Tipos. 50 4.3 Circuitos con diodos. 53 4.4 Circuito rectificador. 53 4.5 Tipos de rectificadores. 54 Unidad 05. Fuentes de alimentación. 55 5.1 Concepto de fuente de alimentación. 55 5.2 Estructura de una fuente de alimentación. 55 5.3 Tipos de fuente de alimentación. 56 5.4 Fuente de alimentación fija. 57 5.5 Fuente de alimentación variable. 59




Página 6

UNIDAD I 1.- COMPONENTE PASIVOS Podemos definir los componentes electrónicos pasivos como aquellos que no producen amplificación y que sirven para controlarla electricidad colaborando al mejor funcionamiento de los elementos activos (los cuales son llamados genéricamente semiconductores). Los componentes pasivos están formados por elementos de diversas clases, las resistencias, los condensadores, las bobinas, los trasformadores. 1.1.- GENERALIDADES DE LA ELECTRONICA Concepto básico de la electricidad. La teoría moderna sobre la corriente eléctrica está estrechamente ligada a la teoría sobre la estructura de la materia, y esta constituida de moléculas, las cuales a su vez se forman de átomos y estos últimos se componen en lo fundamental en electrones, protones y neutrones. Solo los electrones, o sea, los portadores de cargas negativas pueden desplazarse en el interior de las sustancias, mientras que los protones y neutrones se mantienen firmemente en sus sitios en el núcleo del átomo. Corriente eléctrica continua.- es el movimiento ordenado de cargas eléctricas en una dirección determinada en el espacio, los portadores de cargas cuyo movimiento crea la corriente eléctrica, son en la mayoría de los casos los electrones libres particularmente en los metales y con menos frecuencia en los líquidos y gases los iones. Para el mantenimiento de la corriente es necesario tener una fuente de energía eléctrica, y para que la corriente eléctrica aparezca debe crearse un circuito compuestos de conductores y cargas Pero la electricidad sirve solo para la transmisión de energía, pero cuando esta llega a diferentes receptores la energía eléctrica se transforma siempre en otros tipos de energía: en los motores eléctricos se transforma en energía mecánica; en las instalaciones de alumbrados, en energía radiante; en los hornos eléctricos en calor, etc. El hombre no puede observar directamente la corriente eléctrica pero juzga su presencia por los fenómenos ya anotados. 1.2.- LEY DE OHM Y DE KIRCHOFF CORIENTE (LEY DE OHM) Quizás la ecuación más importante y útil sea la ley de ohm, que indica la relación que existe entre los tres elementos principales de un circuito: corriente, voltaje y resistencia V I = --------- (A) R V= voltaje (V) R = resistencia (Ω) Mediante esta ecuación se observara que si cambia el voltaje o la resistencia de un circuito; la corriente también bebe cambiar, por decir si se mantiene constante el valor del voltaje y se disminuye el valor de la resistencia la corriente aumenta. Al disminuir el voltaje y aumentar la resistencia resulta exactamente el efecto opuesto en la corriente, es decir la corriente disminuye. Ejemplo En la siguiente figura encuentre la corriente del circuito cuando se conecte una lámpara de 6 Ω a una batería de 12V de un automóvil.




Página 7

Si a la figura anterior se le aumenta dos bateríasde 12 V, haciendo una fuente de 24 V, que pasaría con la corriente.

Nota: aunque la lámpara se iluminara más brillante a causa de un mayor flujo de corriente, las baterías duraran la mitad porque deben de alimentar una corriente más intensa. El hombre empieza a percibir la corriente que pasa por su cuerpo, cuando la intensidad de corriente es de unos 5mA y cuando la misma llega aproximadamente a 50mA es peligrosa para la vida, por esta razón cuando se está trabajan en circuito eléctricos reales se tendrán que tomar las debidas precauciones,

a) Concentración total de lo que se está haciendo. b) No distraerse. c) No tener las manos húmedas. d) No tener recipientes o envases de agua a los lados del trabajo, etc.

Medición de la corriente.- para medir la corriente se usa el amperímetro y se conecta en serie con la carga a medir. Para medir grandes corriente se usa la magnitud del Kiloamperio KA = 1000 A Para medir las corrientes pequeñas se usa la magnitud del miliamperio mA = 1x 10-3A (milésima de amperio) y el microamperio μA = 1 x 10-6 A (millonésima de amperio). VOLTAJE (LEY DE OHM) V = I x R (V) Esta variante de la ley de ohm indica que si hay una corriente circulando por una resistencia, en sus terminales debe haber un voltaje que produzca dicha corriente. Además el voltaje presente es el resultado directo de la corriente y de la resistencia misma. Si cualquiera de ellos aumenta el diferencial de potencial en los terminales del resistor debe aumentar. Ejemplo:




Página 8

Algo muy importante se presentó en este ejercicio, primeramente tenemos resistencias en serie y para tener una resistencia total se suman las resistencias y las caídas de tensión que producen en los resistores son diferentes y también se suman, y el resultado debe ser igual al voltaje de la fuente. Vt = VR1 + VR2 = 24V + 36 V = 60 V. Por otro lado como se puede notar que la corriente total es igual en todo el circuito. Esto sucede solo en los circuitos en series. Medición del voltaje.- para medir el voltaje se utiliza el voltímetro, y se lo conecta en paralelo con la carga a medir el voltaje. Para medir el voltaje de alta tensión se usa la magnitud del Kilovoltio = 1000 V Para medir tensiones pequeñas se usa la magnitud del micro voltio μv = 1 x 10-6V POTENCIA: TENSION Y CORRIENTE P = V x I (W) P = potencia (w) V = voltaje (V) I = corriente (A) Un dispositivo eléctrico consume 1W (Watt) de potencia o energía cuando un voltaje aplicado de 1V produce una corriente de 1A. El consumo de potencia por lo común, se hace evidente por la disipación de calor. A mayor energía consumida, mayor será el calor disipado. En un circuito, si se aumenta el voltaje o la corriente, se obtiene un aumento en potencia. La ecuación básica de la potencia en cc es igualmente aplicable a un circuito de ca para determinar el costo de operación de potencia para un periodo dado. Ejemplo: Demuéstrese que el circuito de la figura (b) consume más potencia que el de la figura (a)




Página 9

En consecuencia, el circuito de la figura (b) consume 2,8 W más que el circuito de la figura (a) MEDICIÓN DE LA POTENCIA. Para medir la potencia se utiliza el vatímetro. Para medir potencia grande se usa la magnitud el Kilovoltio Kw = 1000W. Para potencias pequeñas se utiliza la magnitud del mili voltiomV = 1 x 10-3 W POTENCIA CORRIENTE Y RESISTENCIA

P = I2 x R La segunda de las tres ecuaciones para la potencia es útil cuando solo se conocen la corriente y la resistencia de un circuito P = potencia (W) I = corriente (A) R = resistencia (Ω) Ejemplo: Un medidor de corriente indica que en un circuito como el de la figura circula una corriente de 45mA. ¿Cuál debe ser la potencia nominal para que el resistor no se caliente y se queme?




Página 10

El consumo de la potencia calculado es de 1 W. Una regla general sugiere que este valor se duplique como factor de seguridad.

P = 2 x 1W = 2 W

POTENCIA: TENSION Y RESISTENCIA V2

P = -------- (W) R

Esta tercera y última de las ecuaciones de las potencias, indica que esta se puede expresarse como el cuadrado del voltaje dividido entre la resistencia. Esta expresión particular de la ecuación de potencia es muy útil, puesto que no hace necesario el conocimiento de la corriente para calcular la potencia. Esta ventaja se hace más evidente al comprobarse que no es necesario abrir el circuito para para una lectura de corriente determinada, solo se requiere conocer la lectura directa del voltaje y de la resistencia, a partir de las cuales pueden hacerse los demás cálculo Ejemplo: ¿Cuál es la potencia disipada por el resistor R3 de la figura

DIVISOR DE VOLTAJE

R2 Vsal = ----- x Vt (v)

Rt Vsal= voltaje de salida (v) R2 = Resistencia de base (Ω) Rt = resistencia total (Ω) Vt = voltaje de la fuente (v) Las redes divisoras de voltajes formadas por resistores, con frecuencia se utilizan para obtener una tensión o voltaje reducido a partir de una fuente de alimentación. Esta ecuación, conocida como el divisor de voltaje, es una herramienta útil que permite el cálculo rápido del voltaje de salida de dicha red Ejemplo: En la siguiente figura calcular la salida de voltaje Vsaldel divisor de voltaje




Página 11

DIVISOR DE CORRIENTE (LEY DE KIRCHOFF) La ley de Kirchoff se utiliza para el cálculo de circuitos eléctricos complejos y determinan íntegramente su estado eléctrico. Para los circuitos complejos se introducen los conceptos de rama, nudos y mallas. Rama.- la rama (derivación)de un circuito eléctrico es la porción del circuito compuesto de los elemento conectados en serie. Resistencia, fuente de energía eléctrica, etc. Nudo.- el nudo de un circuito eléctrico es el punto de conexión de tres o más derivaciones. Malla.- la malla de un circuito eléctrico es cualquier camino conductor cerrado que se puede recorrer desplazándose por varias de sus ramas.

En el circuito de la figura esta ley nos dice que la suma algebraica de las intensidades de corrientes en cualquier nudo de un circuito es igual a cero, considerándose como positiva las corrientes que se dirigen hacia el nudo y como negativas las que salen. De igual manera podemos calcular las corrientes de cada rama de los nudos, es decir I1 e I2. Ejemplo: Encuéntrese la corriente que pasa por R1 en la siguiente figura.




Página 12

Nótese que para encontrar I1 tomamos la resistencia opuesta R2 en el numerador. Esta fórmula solo es aplicable en circuitos paralelo, es decir, cuando el voltaje en todos los resistores es el mismo. 1.3.- CLASIFICACIÓN DE LA RESISTENCIA, CONCEPTO DE RESISTENCIA, TIPO, CÓDIGO DE COLORES Y APLICACIÓN RESISTENCIA, CONCEPTOS, TIPOS, APLICACIONES

Qué es la Resistencia eléctrica? Se denomina resistencia o resistor el componente electrónico diseñado para introducir una oposición determinada entre dos puntos de un circuito Es muy empleado en diversos circuitos, como para las planchas eléctricas y calentadores de agua. La corriente máxima de una resistencia viene condicionada por la máxima potencia que puede disipar su cuerpo. La resistencia o resistor tiene la propiedad de resistirse u oponerse al paso de la corriente. Esta capacidad de impedir que la corriente siga su camino se le conoce como impedancia y pueden ser de potencias de ½ W en adelante. En cambio las resistencias de pequeñas potencias se emplean en diversos circuitos electrónicos y se clasifican en resistencias fijas o constantes y variables.




Página 13

Resistencias fijas o constantes. Son aquellas cuyo valor óhmico no se altera frente a la variación de las magnitudes físicas. El objetivo de una resistencia es producir una caída de tensión que es proporcional a la corriente que la atraviesa; por la ley de Ohm tenemos que V = IR. Idealmente, en un mundo perfecto, el valor de tal resistencia debería ser constante independientemente del tiempo, temperatura, corriente y tensión a la que está sometida la resistencia. Pero esto no es así. Las resistencias actuales nos proporcionan una aproximación muy razonable, y válida para la gran mayoría de circuitos que se diseñan. Resistencias de hilo bobinado.- Fueron de los primeros tipos en fabricarse, y aún se utilizan cuando se requieren potencias algo elevadas de disipación. Están constituidas por un hilo conductor bobinado en forma de hélice o espiral (a modo de rosca de tornillo) sobre un sustrato cerámico.

Resistencias de película de carbón.- Este tipo es muy habitual hoy día, y es utilizado para valores de hasta 2 watios. Se utiliza un tubo cerámico como sustrato sobre el que se deposita una película de carbón tal como se aprecia en la figura.




Página 14

CÓDIGOS DE COLORES Los resistores son fabricados en una gran variedad de formas y tamaños. En las más grandes, el valor del resistor se imprime directamente en el cuerpo del mismo, pero en los más pequeños no es posible. Para poder obtener con facilidad el valor de la resistencia / resistor se utiliza el código de colores

Sobre estos resistores se pintan unas bandas de colores. Cada color representa un número que se utiliza para obtener el valor final del resistor. Las dos primeras bandas indican las dos primeras cifras del valor del resistor, la tercera banda indica cuantos ceros hay que aumentarle al valor anterior para obtener el valor final del resistor.

Tolerancia

Multiplicador

2da. Cifra significativa

1ra. Cifra significativa

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




Página 15

La cuarta banda nos indica la tolerancia y si hay quinta banda, ésta nos indica su confiabilidad Ejemplo: Si un resistor tiene las siguientes bandas de colores:

Por lo tanto según los colores esta Resistencia es de R = 24x105 Ω +/- 5% = 2400KΩ +/-5% RESISTENCIAS AJUSTABLES O VARIABLES REOTASTO Y POTENCIOMETRO Reóstato.- es un dispositivo de dos terminales que varía la resistencia en serie y la corriente total del circuito.

Potenciómetro.- es un dispositivo de tres terminales que divide el voltaje que se le aplica en los extremos. Se puede conectar un potenciómetro como un reóstato




Página 16

Resistencias dependientes de la temperatura: Aunque todas las resistencias, en mayor o menor grado, dependen de la temperatura, existen unos dispositivos específicos que se fabrican expresamente para ello, de modo que su valor en ohmios dependa "fuertemente" de la temperatura. Se les denomina termistores y como cabía esperar, poseen unos coeficientes de temperatura muy elevados, ya sean positivos o negativos.

Termistores PTC: Termistores de coeficientes positivos, estas resistencias conducen mejor la corriente eléctrica estando fría que caliente. En estas resistencias al subir la temperatura aumenta el valor óhmico. Termistores NTC: Termistores de coeficientes negativos, estas resistencias conducen mejor la corriente eléctrica estando caliente que fría. En estas resistencias al subir la temperatura disminuye el valor óhmico. FOTORRESISTENCIAS LDR. Las LDR son resistencias que varía su resistividad según la cantidad de luz que incide sobre ellas. Estas resistencias pueden ser de varias formas y tamaños pero, básicamente, constan de un cuerpo más o menos transparente y de dos hilos metálicos destinados a conectar en el circuito.

APLICACIONES. Cuando se habla de resistencia en Física, puede referirse bien a la propiedad de un material o también a un componente con aplicaciones prácticas. Los componentes resistivos son productos fabricados especialmente con una resistencia determinada, de acuerdo a las necesidades de diseño de un equipo con un propósito determinado. RESISTENCIAS EN SERIES Y PARALELOS RESISTENCIA EN SERIE: RT = R1 + R2 + R3 +…………………… + Rn




Página 17

La resistencia total de cualquier circuito en serie es igual a la suma de todas las resistencias del circuito. Casi todos los componentes electrónicos contienen cierta cantidad de resistencias. El término de resistencias se refiere a la oposición al flujo de corriente. Por ejemplo, un resistor de 5000Ω se opondrá al flujo de corriente mucho más que un resistor de 10Ω. Una manera de demostrarlo consiste en añadir resistencias en un circuito alimentado por una batería; si se conecta una lámpara en el circuito se observara que dicha lámpara tendrá menor brillo conforme aumente la resistencia que limite la circulación de corriente y se reduzca el voltaje entre los terminales de la lámpara. Al aumentar el número de los resistores en serie con la lámpara se produce una resistencia total aun mayor. Esta, a su vez, reduce la corriente finalmente a un punto en el cual la lámpara se apaga. Ejemplo: Determínese el voltaje entre los terminales de la lámpara que se muestra en la figura.

Ahora si se añade otra resistencia R3 de 400Ω al circuito, como se muestra en la figura, se observara dos cosas muy importantes: aumenta la resistencia total y disminuye el voltaje en los terminales de la lámpara. Por lo tanto disminuye la luminosidad de la lámpara tendiéndose apagar




Página 18

RESISTENCIAS EN PARALELOS R1 x R2 Rt = ------------ (Ω) R1 + R2 Esta forma particular de la ecuación para encontrar la resistencia en paralelo se lo aplica cuando en el circuito solo existen dos resistencias en paralelo. Ejemplo: Calcular la resistencia total y la corriente en el circuito en paralelo.

Ecuación para más de dos resistencias.




Página 19

1 Rt = ---------------------------------------------------------- 1/R1 + 1/R2 +………………………………+ 1/Rn 1.4 Practicas En este punto se realizó prácticas en el programa Crocodile Technology y en los modulos de laboratorios de electrónica. 1.5 CONDENSADORES, Y BOBINAS CONCEPTOS, CLASIFICACION Y APLICACION Es un elemento eléctrico que tiene la propiedad de almacenar cargas eléctricas. Tienes muchas aplicaciones en circuitos eléctricos y electrónicos Construcción.- es un elemento que se forma de dos o más placas metálicas separadas entre sí por un material dieléctrico. La rigidez eléctrica del dieléctrico (aislante) entre las armaduras del condensador limita la tensión y por lo tanto, la magnitud de la carga con que se puede cargar el condensador, a la tensión demasiada grande el dieléctrico del condensador se perforara. Si a un condensador se le aplica voltaje, se cargan las placas positivamente y negativamente a este proceso se denomina condensador cargado en forma electrostática , una ves cargado si se le abre el circuito las placas quedan cargadas, pero no por mucho tiempo indefinido, este carater se llama capacitancia “C” o capacidad electroestática. La capacitancia C.- es el valor de la carga eléctrica que puede almacenar un condensador a una tensión dada, y se mide en Faradios (F), aunque esta unidad resulta tan grande, se suelen utilizar varios de los submúltiplos, tales como microfaradios (µF=10-6F ), nano faradios (nF=10-9 F) y picofaradios (pF=10-12 F). Q C = ------------ (F) V C Culombio F = ------------ = -------------------- V Voltio F = Faradio es una unidad grande de medición, por ello generalmente se expresa en: Micro faradio 1μF = 10-6F = 0,000001 F Nano faradio 1 nF = 10-9F = 0, 000000001 F Pico faradio 1 pF = 10-12F = 0,000000000001 F Característica del capacitor.- si a un condensador se le aplica o recibe voltaje directo o continuo, este se comporta como un circuito abierto no deja pasar Vdc o corriente continua, es decir bloquea el flujo de la corriente continua se presenta como una resistencia grande. Si a un condensador se le aplica o recibe voltaje de corriente alterna Vac, este deja pasar el voltaje y la corriente alterna, se comporta como una resistencia pequeña. Esta resistencia se llama reactancia capacitiva Xc . Reactancia Capacitiva.- la reactancia capacitiva debe medirse a partir de su efecto sobre la corriente en un circuito con Vac, la unidad es el ohmio Ω pero no se puede medir con un óhmetro.




Página 20

1 1 Xc = --------- = -------------- (Ω) W x C 2x π x f x C Xc = reactancia capacitive (Ω) W = velocidad angular (2πf) C = capacitancia en (F) f = frecuencia en (Hz) Condensadores en series.- los condensadores en series se utilizan cuando el aislamiento o dieléctrico de un condensador no resiste la tensión de servicio de la instalación y son cargados a diferentes tensiones

Los condensadores en series dan una capacitancia total reducida. Condensadores en paralelo:- los condensadores se conectan en paralelo para aumentar la capacidad total, se suman directamente y son cargado a una misma tensión.

Clasificación de los condensadores.




Página 21

Condensadores electroestáticos.- estos condensadores o capacitores están hecho de papel de mica, de cerámicos, de películas (polietileno milar) y no son polarizados

Capacitores electroestáticos de código JIS vienen dado en PF

Calculo de la capacidad. 10 x 103 pF = 10000pF = 104 x10-12 F = 10-8 x 106 μF = 10-2 μF = 0,01μF Condensador electrolítico.- estos capacitores se utilizan para filtros anulan interferencias, estos capacitores son los polarizados y están hecho de papel de mica y de aluminio cilíndrico. Para instalar un capacitor se lo debe de realizar con mucho cuidado, ya que es el elemento mas peligroso, no debe cogérsele por las patitas porque están cargados cuando se le aplica un voltaje, a los capacitores polarizados no deben conectársele al revés por que explotan

BOBINAS, INDUCTANCIA, CONCEPTO, TIPOS Y APLICACIONES. Bobinas.- las bobinas se comportan como un imán cuando por ella circula una intensidad de corriente eléctrica. Si por ella circula corriente continua esta se comporta como conductora de baja resistencia, al ser corriente continua no se produce efecto de de autoinducción, por lo que deja pasar la corriente continua y no la bloquea como el condensador.




Página 22

Si a la bobina se le aplica corriente alterna aparece el efecto de autoinducción, presentando una mayor resistencia al paso de la corriente alterna, es decir lo bloquea, recibiendo el nombre de reactancia inductiva, es lo contrario al condensador. XL = W x L (Ω) XL = reactancia inductiva. W = 2. π . f f = frecuencia (Hz) L = coeficiente de autoinducción H (henrios) Inductancia en serie.- la inductancia total de bobinas conectadas en series es simplemente igual a la suma de las inductancias individuales. Lt = L1 + L2+……………………….+ Ln (H) Inductancia en paralelo.- la formula es similar a las de las resistencia en paralelo y que nos indica que al conectar mas bobinas en paralelos o inductores, la inductancia total disminuye. 1 Lt = ------------------------------------------------------- (H) 1/L1+ 1/ l2+………………………………+ 1/Ln Ejemplo: Encuéntrese la inductancia total de las figuras (a) y (b)

1.6 CORRIENTE ALTERNA, CONSTRUCCIÓN DE LA ONDA SINUSOIDAL se llama corriente alterna (o tensión alterna)toda corriente que varia periódicamente su dirección y magnitud, con la particularidad de que el valor medio de esta corriente en un periodo es igual a cero. En cada intervalo de tiempo determinado por T, que se llama periodo, las variaciones de corriente se repiten, y la duración de este periodo se mide en segundo. El numero de periodo en un segundo se llama frecuencia, por tanto la frecuencia se mide en Hertzios(Hz), o sea, la frecuencia de la corriente alterna es igual a un Hertzio, si su periodo es igual a un segundo, en nuestro Continente tenemos normalizado la frecuencia en 60 Hz Las fuentes de potencias producida por un generador, este al producir voltaje lo realiza a través de la rotación de su rotor el cual al girar lo realiza en 360º, es decir completa una revolución de w = 2.π.radianes. w = velocidad angular.




Página 23

Construcción de la onda sinusoidal.

TRANSFORMADOR, INTRODUCCIÓN. El transformador, es un dispositivo o maquina eléctrica que no tiene partes móviles, el cual transfiere la energía eléctrica de un circuito a otro, bajo el principio de inducción electromagnética. La transferencia de energía lo hace por lo general con cambios en los valores de voltaje y corriente.

V1 = voltaje primario N1 = bobina del lado primario V2 = voltaje secundario N2 = bobina del lado secundario




Página 24

Transformador elevador.- El transformador elevador recibe la potencia eléctrica a un valor de voltaje y la entrega a un valor más elevado. Transformador reductor.- En cambio el transformador reductor recibe la potencia a un valor alto de voltaje y la entrega a un valor bajo. RELACION DE TRANSFORMACION. Relación de voltaje.- En virtud de que ambas bobinas se encuentran en el mismo circuito magnético, los factores de proporcionalidad para las ecuaciones de voltajes y bobinas son iguales, por lo tanto tenemos la siguiente formula.

V1 N1 ------ = ----- V2 N2

Ejemplo: Se tiene un transformador monofásico que se usa para convertir un voltaje de 120V a 60 V, si se tiene 160 espiras en el devanado primario, calcular el número de espiras del devanado secundario. Desarrollo. V2 x N1 60V x 160 e Datos N2 = ---------- = ------------------- = 80 e V1 = 120V V1 120 V V2 = 60V N1 = 160 e N2 = .? Relación de corriente.- Si se conecta una carga al secundario del transformador el voltaje inducido E2 hace que circule una corriente I2 en el devanado secundario.

Ejemplo: Se tiene un transformador monofásico de 220/127 voltios, 60 Hz que se usa como reductor y se le conecta una carga, una resistencia de 10 Ω en el secundario. ¿Qué corriente circulara en el devanado primario? Desarrollo V2 = I2 x R Datos P1 = P2 V2 127 V V1 = 220V V1 x I1 = V2 x I2 I2 = ------- = -------- = 12,7 A V2 = 127 V V2 x I2 R 10Ω f = 60 Hz I1 = ------------ R = 10Ω V1 I1 = .? 127v x 12,7 A I1 = ----------------- = 7,33 A 220V




Página 25

Ejemplo: Calcular las corrientes a plena carga en los devanados primarios y secundario de un transformador monofásico de 5 Kw, 2400/120 voltios. UNIDAD II 2.0 NOCIONES FUNDAMENTALES DE LOS SEMICONDUCTORES.

Átomo Del latín atŏmum, un átomo es la cantidad menor de un elemento químico que tiene existencia propia

y que está considerada como indivisible. El átomo está formado por un núcleo con protones y neutrones y por varios electrones orbitales, cuyo número varía según el elemento químico. El átomo también es denominado como la partícula fundamental, gracias a su característica de no poder ser dividido mediante procesos químicos. A partir de los siglos XVI y XVII, con el desarrollo de la química, la teoría atómica comenzó a avanzar con certezas que, hasta entonces, eran imposibles de obtener los químicos lograron descubrir que cualquier líquido, gas o sólido podía descomponerse en distintos

elementos o constituyentes últimos (por ejemplo, cada molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno: H2O). Decíamos al comienzo de esta definición que el núcleo atómico está compuesto por protones y neutrones. Los protones tienen una carga energética positiva, mientras que los neutrones no presentan carga. La diferencia entre los distintos elementos químicos está dada por la cantidad de protones y neutrones de sus átomos. Por otra parte, la cantidad de protones que contiene el núcleo de un átomo recibe el nombre de número atómico. La tabla periódica de los elementos es una organización que permite distribuir los distintos elementos químicos de acuerdo a ciertas características y criterios. El núcleo más sencillo es el del hidrógeno, que tiene un único protón. Por eso aparece en el primer lugar de la tabla. El hidrógeno es seguido por el helio, que presenta dos protones y dos neutrones.

Numero atómico El número atómico es la cantidad de protones que posee el núcleo de un átomo. Debe ser un número entero. Se denomina "atom" a un átomo de un elemento determinado, debido a que en su núcleo existe esa cantidad determinada de "protones". Si tiene algunos más (o menos) se tratará de un átomo de un elemento diferente.

Como cada protón y neutrón pesa una unidad, el peso de un átomo será la suma de ambos. En consecuencia, los pesos atómicos serán todos números enteros, o sencillamente la cantidad de partículas (tanto neutrones como protones) del núcleo. A veces hay una proporción notable de átomos de un elemento determinado que poseen diferente cantidad de neutrones procedentes de la mayoría de los átomos de los mismos.




Página 26

ÁTOMO DE CARBONO 6 protones, 6 electrones Número atómico 6 Partículas en el núcleo = protones 6 neutrones 6 Peso atómico 12

ÁTOMO DE NITRÓGENO 7 protones, 7 electrones Número atómico 7 Partículas del núcleo = protones 7 neutrones 7 Peso atómico 14

ÁTOMO DE OXIGENO 8 protones, 8 electrones Número atómico 8 Partículas del núcleo = protones 8 neutrones 8 Peso atómico 16

ATOMO DE FLÚOR 9 protones, 9 electrones Número atómico 9 Partículas del núcleo -protones 9 neutrones 10 Peso atómico 19

ÁTOMO DE ALUMINIO 13 protones, 13 electrones Número atómico 13 Partículas del núcleo = protones 13 neutrones 14 Peso atómico 27

ÁTOMO DE SILICE 14 protones, 14 electrones Número atómico 14 Partículas del núcleo = protones 14 neutrones 14 Peso atómico 28

ÁTOMO DE AZUFRE 16 protones, 16 electrones Número atómico 16 Partículas del núcleo = protones 16 neutrones 16 Peso atómico 32

ÁTOMO DE POTASIO 19 protones, 19 electrones Número atómico 19 Partículas del núcleo = protones 19 neutrones 20 Paso atómico 39

ÁTOMO DE CALCIO 20 protones, 20 electrones Número atómico 20 Partículas del núcleo = protones 20 neutrones 20 Peso atómico 40

Cargas eléctricas Los nombres positiva o negativa no hacen referencia a ninguna característica añadida de las cargas eléctricas; simplemente sirven para diferenciar los dos t... La materia que nos rodea está formada por átomos que constan, a su vez, de protones, neutrones y electrones. Los protones y electrones tienen una propiedad que se conoce con el nombre de carga eléctrica. Esta carga eléctrica puede ser de dos tipos. Los protones tienen carga eléctrica positiva. Los electrones tienen carga eléctrica negativa. Normalmente, los átomos de los cuerpos tienen tantos protones como electrones, por lo que tendrán tantas cargas eléctricas positivas como negativas. Esto hace que sean neutros. Pero los átomos pueden ganar o perder electrones y convertirse en iones. De esta forma, los cuerpos neutros pueden adquirir una carga eléctrica.




Página 27

Cuando los átomos ganan electrones, el cuerpo adquiere carga eléctrica negativa. Cuando los átomos pierden electrones, entonces el cuerpo adquiere carga eléctrica positiva. Un cuerpo electrizado está cargado positiva o negativamente porque ha perdido o ganado electrones. Por consiguiente, la carga eléctrica es una magnitud física medible y cuantificable. La cantidad de electricidad «neta» de un cuerpo será igual a un número entero de veces la carga del electrón. En el Sistema Internacional, la unidad de carga eléctrica es el culombio (C), que equivale a la carga eléctrica de unos seis trillones de electrones. 1 C = 6,24 · 1018 electrones Otra unidad muy usada es el microculombio (μC): 1 μC = 10-6 C Por tanto, la carga del electrón, en culombios, será: qe = -1,602 · 10-19 C Se considera que es una carga de tipo negativo. La carga de un protón tiene el mismo valor, pero es de signo opuesto: +1,602 · 10-19 C. 2.1 SIMBOLO Y CARACTERISTICAS TECNICAS DEL DIODOS Diodo, es un componente electrónico que permite el paso de la corriente en un solo sentido. Los diodos más empleados en los circuitos electrónicos actuales son los diodos fabricados con material semiconductor. Se desarrolló como solución al problema de transformación de cualquier tipo de corriente alterna en corriente continua. Este permite el paso de la corriente en un solo sentido, a este proceso se le llama rectificación. Para esto se inserta en el circuito un dispositivo conocido como rectificador, el cual es el que permite que solo pase la corriente en un sentido, bloqueando la corriente en el otro.

Lado P y lado N del diodo

Los diodos están compuestos por dos zonas de material semiconductor (silicio, germanio) formando lo que se denominada unión P-N. La zona P se caracteriza por poseer una escasez de electrones y corresponde a la parte del ánodo (positivo). La zona N presenta un exceso de electrones y corresponde a la parte del cátodo (negativo). En el lugar de contacto de las zonas P y N en el diodo, se crea una región denominada “de transición” en donde se genera una diferencia potencial y se crean iones positivo e iones negativos en cada uno de los lados. Para que los electrones se puedan mover se necesita superar esta diferencia potencial, si esto es logrado se producirá la corriente eléctrica, circulando los electrones de la zona N a la P y la corriente de la P a la N. El diodo posee dos tipos de polarización: Directa: Cuando se le aplica una diferencia potencial proveniente de una batería o una fuente de alimentación, el polo negativo de esta debe estar conectado en el lado N y el positivo en el lado P.

El diodo semiconductor cuando se polariza en dirección directa tiene una resistencia baja, es decir esta en corto circuito y puede fluir la máxima corriente a través de el.




Página 28

Inversa: El lado negativo de la fuente alimentadora o batería debe estar en contacto con el lado P y el positivo con el lado N.

El diodo semiconductor cuando se polariza en dirección inversa, tiene resistencia infinita y no pasa corriente a través de él. El diodo conduce manteniendo en sus extremos una caída de tensión de 0.7 voltios. ANODO.- Es un material de tipo P el que se forma de un cristal de Germanio o silicio puro, con átomos de impurezas que tengan 3 electrones de valencias (Boro, Aluminio, Galio, indio). CATODO.- Es un material de tipo P se crea añadiendo todos aquellos elementos de impurezas que tengan 5 electrones de valencia (Antimonio, Arsenio).

Aplicaciones del diodo El diodo semiconductor tiene muchas aplicaciones en la electrónica, como un rectificador, detector, fijador, limitador e interruptor lógico, pero una de las más comunes es el proceso de conversión de corriente alterna (C.A.) a corriente continua (C.C.). En este caso se utiliza el diodo como rectificador. Aplicaciones del diodo

Rectificador de media onda Rectificador de onda completa Rectificador en paralelo Doblador de tensión

Tipos de diodos Diodos rectificadores Estos diodos tienen su principal aplicación es la conversión de corriente alterna AC, en corriente continua DC. Símbolo Aspecto físico

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

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

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

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

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




Página 29

2.2 CIRCUITO RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA. Circuitos rectificadores.- de les llamas a la conversión de una corriente alterna a una corriente directa. El circuito rectificador de media onda se lo realiza con un diodo aplicando AC a la entrada de este y a la salida tenemos corriente directa pulsante.

A la entrada es corriente alterna, en el primer paso en el diodo pasa corriente + el diodo esta en polarización directa. En el segundo paso en el diodo no pasa corriente por lo tanto el diodo esta en polarización inversa. En el tercer paso pasa corriente en el diodo y vuelve a estar en polarización directa, por lo tanto la onda de la corriente directa pulsante quedaría como el de la figura (b). Por lo tanto la fórmula del voltaje promedio pulsante quedaría de la siguiente manera. Vdc p = 0,318 Vp. Y la corriente de entrada I 0 está dado por la formula Vdcp

I 0 = --------

Rc Ejemplo: En un circuito rectificador de media onda, este está alimentado por un transformador monofásico cuyo primario es de 120V a 60 Hz y cuyo secundario entrega al circuito 24 Vrms, el mismo que alimenta a un diodo rectificador. ¿ calcular?.

1) Vdcp = .? promedio pulsante 2) Corriente de entrada I0 = .? si se tiene una carga de 1KΩ. 3) Voltaje de entrada pico Vp = .? que debe soportar el diodo. 4) La frecuencia de entrada fin = .? .




Página 30

1) Vdc p = 0,318 Vp. Vrms = 24 V = 24 V

Vp = √2 x Vrms = 1,414 x 24V = 34V = 34 – 0.7V = 33,3V Vdc p = 0,318 Vp. = 0,318 x 33,3V = 10,5 V promedio pulsante.

Vdcp 10,5 V

2) I 0 = -------- = ------------ = 0,0105 A

Rc 1000Ω

I 0 = 0,0105 A + 50% = 0,0105 A + 0,0052 A = 0,0157 A; que debe soportar el diodo.

3) Vp = √2 x Vrms = 1.414 x 24V = 34 V – 0.7V = 33,3V; este es el voltaje que se carga el diodo

4) Fin = 60 Hz

Caída de tensión en los diodos. Cuando un diodo está conduciendo tiene una caída de tensión entre 0,7 V, por lo tanto el voltaje Vrms será el valor rms menos la caída de tensión en el diodo, Nota: El Vp es el que aparece en la carga debido al diodo rectificador producto de la media onda rectificada, cuyo voltaje no sirve para alimentar ningún circuito electrónico, ya que todavía existe un gran voltaje de corriente alterna, para eliminar este voltaje debemos colocar un capacitor en paralelo con la carga. 2.3 PRACTICAS DE CIRCUITOS DE MEDIA ONDA. Se realizó prácticas en el programa crocodile y en laboratorio. 2.4 FACTOR DE RIZO Y CAPACITANCIA DE FILTRO. Vrizo rms Fr = -------------- Vdcp

El propósito fundamental de cualquier fuente de alimentación de cc es proporcionar un voltaje de cc para hacer funcionar otro circuito. Una salida de cc pura tendría un factor de rizo de 0. La magnitud de rizo puede tolerarse en algunos circuitos pero no por otros. Por ejemplo, un amplificador de audio de alta ganancia, convertiría ese rizo en un zumbido audible. Una computadora digital podría interpretar este nivel de rizo como dato y produciría errores en los cálculos. Para resolver este problema, debe utilizarse un capacitor de filtrado más grande, además del ya existente calculado, para reducir el factor de rizo. Ejemplo:




Página 31

En el ejercicio anterior a la salida del circuito rectificador le colocamos un capacitor de 100µF en paralelo con la carga, ¿calcular?

5) Corriente de la carga Ic = .? si se tiene una carga de 1KΩ. 6) El periodo de la onda T =.? 7) El voltaje de rizo Vpp rizo = .? 8) El factor rizo Fr = .?

Vp 33,3V

5) Ic = ----- = ----------- = 0,0333 A Rc 1000KΩ

1 1 6) T = ----- = -------------- = 0,0166 seg = 16,66 mseg (periodo de la onda)

F 60 (1/seg)

Ic x t 0,0333 x 0,0166 seg

7) Vpp rizo = --------------------- = ---------------------- = 5,5 V C 100 x 10-6F

V rms rizo Vpprizo 5,5V

8) Fr = -------------- = ------------------ = ---------------------- = 0,185 = 0,185 x 100 = 18,5% Vdcp √2 x 2 x Vdcp 1,414 x 2 x 10,5 V Nota: como vemos tenemos un factor de rizo bien alto, debemos utilizar un capacitor de filtro más grande, además del ya existente, para reducir el factor rizo. Para bajar este factor rizo haremos la prueba en el ejercicio anterior con un voltaje Vrms rizo = 0,031V Y calculamos el capacitor.




Página 32

Ic x t 0,0333 x 0,0166 seg 0,0333 x 0,0166 seg C = ------------- = -------------------- = --------------------- = 6,305 x 10-3 F = 6,305 x 10-3 x 106 = 6305 µF Vpp rizo 2 x √2 x Vrms rizo 2 x 1,414 x 0,031 V C = 6600 µF el más comercial

Como vemos según el grafico con el capacitor de 6600 µF el osciloscopio nos da a ver casi una línea recta, que es el voltaje de corriente continuo casi puro que es lo que necesitan los equipos electrónicos, En este circuito de rectificación de media onda también vemos que tenemos una descarga bien pronunciada, esto se debe a que la rectificación lo hace un solo diodo, para evitar esto utilizaremos un rectificador de onda completa. 2.5 CIRCUITO RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA Y CAPACITANCIA DE FILTRO. Circuito rectificador de onda completa.- se lo puede realizar con dos diodos o 4 diodos rectificadores. De la tensión de corriente alterna aplicada a la entrada obtenemos a la salida toda la onda rectificada. Ejemplo: En un circuito rectificador de onda completa, este está alimentado por un transformador monofásico cuyo primario es de 120V a 60 Hz y cuyo secundario entrega al circuito 24 Vrms, el mismo que alimenta a un puente rectificador. ¿ Calcular?.

1) Vdcp = .? promedio pulsante 2) Corriente de entrada I0 = .? si se tiene una carga de 1KΩ. 3) Voltaje de entrada pico Vp =? que debe soportar el diodo. 4) La frecuencia de entrada fin =?




Página 33

1) Vdcp = 2 x 0,318 Vp

Vrms = 24 V

Vp = √2 x Vrms = 1.414 x 24V = 34 V = 34V – 1,4V = 32, 6 V Vdc p = 2 x 0,318 Vp. = 0,636 x 32,6V = 20,7 V promedio pulsante.

Vdcp 20,7 V

2) I 0 = -------- = ------------ = 0,0207 A

Rc 1000Ω

I 0 = 0,0207 A + 50% = 0,0207 A + 0,0103 A = 0,0310 A; que debe soportar el diodo.

3) Vp = √2 x Vrms = 1.414 x 24V = 34 V = 34V – 1,4V = 32,6V; este es el voltaje que se carga el diodo

4) Fin = 2 x f 0 = 2 x 60 Hz = 120 Hz

Nota: El Vp es el que aparece en la carga debido a los diodo rectificadores producto de la onda completa, cuyo voltaje no sirve para alimentar ningún circuito electrónico, ya que todavía existe un gran voltaje de corriente alterna, para eliminar este voltaje debemos colocar un capacitor en paralelo con la carga.




Página 34

CAPACITANCIA DE FILTRO I x T C = ----------- (F) Vrizopp C = capacitancia de filtro (F) I = corriente de carga (A) T = tiempo de rizo (sg) Vrizopp = voltaje rizo pico a pico (V) Esta ecuación destaca un hecho muy importante, cuando se tiene rectificación de onda completa, solo se requiere la mitad de la capacitancia de filtro que cuando solo se tiene rectificación de media onda Ejemplo En el ejercicio anterior a la salida del circuito rectificador le colocamos un capacitor de 100µF en paralelo con la carga, ¿calcular?

5) Corriente de la carga Ic = .? si se tiene una carga de 1KΩ. 6) El periodo de la onda T =.? 7) El voltaje de rizo Vpp rizo = .? 8) El factor rizo Fr = .?

Vp 32,6V

5) Ic = ----- = ----------- = 0,0326 A Rc 1000KΩ

1 1 6) T = ----- = -------------- = 0,00833 seg = 8,333 mseg (periodo de la onda)

F 120 (1/seg)




Página 35

Ic x T 0,0326A x 0,00833 seg 1) Vrizopp = --------------------- = -------------------------- = 2,7 V

C 100 x 10-6F Nota: como vemos tenemos un voltaje de rizo pico a pico bien alto, debemos utilizar un capacitor de filtro más grande, además del ya existente, para reducir el voltaje rizo pico a pico. Para bajar este voltaje rizo haremos la prueba tomando datos del ejercicio del rectificador de media onda del voltaje Vrms rizo = 0,031V, Y calculamos el capacitor. Ic x t 0,0326A x 0,00833seg 0,0326A x 0,00833seg C = ----------- = ----------------------- = --------------------- ------ = 3,097 x 10-3 F = 3,097 x 10-3 x 106 = 3097 µF Vpp rizo 2 x √2 x Vrms rizo 2 x 1,414 x 0,031 V C = 3300 µF el más comercial

Como vemos según el grafico con el capacitor de 3300 µF el osciloscopio nos da a ver una línea recta, que es el voltaje de corriente continuo puro que es lo que necesitan los equipos electrónicos, En este circuito de rectificación de onda completa no vemos que tenemos una descarga pronunciada, como en el circuito de media onda, esto se debe a que la rectificación de onda completa lo hacemos con un puente rectificador de 4 diodos rectificadores. 2.6 DIODO LED Y DIODO ZENER. Diodo led. (diodo emisor de luz)




Página 36

Un led (de la sigla inglesa LED: Light-Emitting Diode: "diodo emisor de luz", también "diodo luminoso") es un diodo semiconductor que emite luz. Se usan como indicadores en muchos dispositivos para indicar que los dispositivos están activo o dan señal de peligro , y cada vez con mucha más frecuencia, en iluminación.

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. Este dispositivo semiconductor está comúnmente encapsulado en una cubierta de plástico de mayor resistencia que las de vidrio que usualmente se emplean en las lámparas incandescentes.

Símbolo del LED

En general, los LED suelen tener mejor eficiencia cuanto menor es la corriente que circula por

ellos, con lo cual, en su operación de forma optimizada, se suele buscar un compromiso entre la

intensidad luminosa que producen (mayor cuanto más grande es la intensidad que circula por

ellos) y la eficiencia (mayor cuanto menor es la intensidad que circula por ellos).

ESTRUCTURA DEL LED

1. Lente que forma parte del encapsulado o envoltura

protectora del LED.

2. Encapsulado de resina epoxy (transparente o del mismo

color de la luz que emite el chip).

3. Chip o diodo semiconductor emisor de luz.

4. Copa reflectora.

5. Yunque.

6. Base.

7. Marca plana que identifica el terminal correspondiente al

cátodo del chip.

8. Terminal de conexión externa negativo (–). Correspondiente

al cátodo (de tamaño más corto que el conectado al ánodo).

9. Terminal de conexión externa positivo (+)

correspondiente al ánodo.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diodos_LED.svg?uselang=es

http://www.asifunciona.com/fisica/ke_led/ke_led_2.htm

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Simbolo_Electrico_diodo_LED.svg?uselang=es




Página 37

10. Alambre de oro muy fino conectado al ánodo del chip y al terminal positivo de conexión

externa.

FUNCIONAMIENTO FISICO DEL LED

El funcionamiento físico consiste en que, en los materiales semiconductores, un electrón al

pasar de la banda de conducción a la de valencia, pierde energía; esta energía perdida se puede

manifestar en forma de un fotón desprendido, con una amplitud, una dirección y una fase

aleatoria. El que esa energía se manifieste en (calor por ejemplo) va a depender principalmente

del tipo de material semiconductor. Cuando al polarizar directamente un diodo LED

conseguimos que por la unión PN sean inyectados huecos en el material tipo N y electrones en

el material tipo P; O sea los huecos de la zona p se mueven hacia la zona n y los electrones de la

zona n hacia la zona p, produciéndose por consiguiente, una inyección de portadores

minoritarios.

Ambos desplazamientos de cargas constituyen la corriente que circula por el diodo. Si los

electrones y huecos están en la misma región, pueden recombinarse, es decir, los electrones

pueden pasar a "ocupar" los huecos, "cayendo" desde un nivel energético superior a otro

inferior más estable

Diodo emisor de luz con la unión polarizada en sentido directa

CONEXIÓN DE LOS LED

El diodo LED es un componente que tiene polaridad, por eso debemos conectarlo

correctamente. En la siguiente imagen, vemos como identificar sus terminales, tanto en un

esquema como físicamente:




Página 38

Todo diodo LED tiene que llevar asociado en serie una resistencia para limitar la corriente que

pase por él. Sin esta resistencia, el diodo LED podría quemarse. Veamos ahora como se conecta

mediante la siguiente imagen:

La diferencia de potencial (d. d. p.) varía de acuerdo a las especificaciones relacionadas con el

color y la potencia soportada.

En términos generales, pueden considerarse de forma aproximada los siguientes valores de

diferencia de potencial:

Rojo = 1,8 a 3 voltios.

Anaranjado = 2,1 a 2,2 voltios.

Amarillo = 2,1 a 2,4 voltios.

Verde = 2 a 3,5 voltios.

Azul = 3,5 a 3,8 voltios.

Blanco = 3,6 voltios.

Luego mediante la ley de Ohm, puede calcularse la resistencia R adecuada para nuestro LED.

Donde:

R es la resistencia limitadora.

Vcc es la tensión de alimentación.

Vf es la tensión típica de alimentación del diodo LED.




Página 39

If es la corriente típica del diodo LED.

Por ejemplo, tenemos una alimentación de 12V y queremos poner un diodo LED rojo con Vf =

1,2V y If = 5mA. La resistencia limitadora R será:

R = 2200Ω = 2,2KΩ usando un valor estándar de resistencia. Ejemplo En nuestro proyecto para verificar si el circuito rectificador está funcionando debemos colocar un diodo led de señalización en paralelo con el capacitor y la carga. En el ejercicio anterior calcular la resistencia limitadora y la potencia que ha de proteger al diodo led rojo de corriente directa 50mA. Vcc = 32, 6 V Vf = 3 V If = 30mA Vcc - Vf 32,6V – 3V 29, 6 V R = ------------- = ----------------- = ------------ = 986Ω = 1KΩ If 30mA 0,03A

Hasta aqui se quedo




Página 40

Diodo Tener:

Un diodo Tener, es un diodo de silicio que se ha construido para que funcione en las zonas de rupturas.

Estabilizador Tener Limitador Circuito fijador Multiplicador de tensión Divisor de tensión

2.2 EL TRANSISTOR SIN POLARIZACIÓN. El transistor está compuesto por tres zonas de dopado, como se ve en la figura:

La zona superior es el "Colector", la zona central es la "Base" y la zona inferior es el "Emisor". El Emisor está muy impurificado, la Base tiene una impurificación muy baja, mientras que el Colector posee una impurificación intermedia. En este ejemplo concreto el transistor es un dispositivo npn, aunque también podría ser un pnp. En principio es similar a dos diodos Un transistor es similar a dos diodos, el transistor tiene dos uniones: una entre el emisor y la base y la otra entre la base y el colector. El emisor y la base forman uno de los diodos, mientras que el colector y la base forman el otro. Estos diodos son denominados: "Diodo de emisor" (el de la izquierda en este caso) y "Diodo de colector" (el de la derecha en este caso).

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

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

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

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




Página 41

Antes y después de la difusión Vamos a hacer un estudio del transistor npn, primeramente cuando está sin polarizar (sin pilas y en circuito abierto) se produce una "Difusión" (como un gas en una botella), donde los electrones cruzan de la zona n a la zona p, se difunden, encuentran un hueco y se recombinan. Esto hace que en las uniones entre las zonas n y p se creen iones positivos y negativos.

Esta difusión y recombinación se da hasta llegar al equilibrio, hasta conseguir una barrera de potencial de 0,7 V (para el Si). Se crean 2 z.c.e., una en la unión E-B (WE) y otra en la unión C-B 2.3 EL TRANSISTOR POLARIZADO. Si se conectan fuentes de tensión externas para polarizar al transistor, se obtienen resultados nuevos e inesperados. Hay 3 configuraciones:

Base común (BC). Emisorcomún (EC). Colectorcomún (CC).

Cada una de estas configuraciones a su vez puede trabajar en 4 zonas diferentes:

Zona ACTIVA: UE en Directa y UC en Inversa. AMPLIFICADORES

Zona de SATURACIÓN: UE en Directa y UC en Directa. CONMUTACIÓN

Zona de CORTE: UE en Inversa y UC en Inversa. CONMUTACIÓN

Zona ACTIVA INVERTIDA: UE en Inversa y UC en Directa. SIN UTILIDAD




Página 42

Con esto vemos que el transistor puede trabajar de 12 formas diferentes 2.4 CORRIENTES EN UN TRANSISTOR.

El convenio que teníamos con el diodo era:

En el transistor también tomamos criterios, todas la corrientes entrantes, es como un nudo.

EJEMPLO: IE = 100 mA, se recombinan el 1 % y no se recombinan el 99 %. Por lo tanto: IB = 1 mA y IC = 99 mA. Los signos como siempre, si va a favor del electrón es negativo y si va en contra positivo.

En los problemas por comodidad se suele cambiar de dirección a IE para que sea positivo.

2.5 CONFIGURACIÓN DEL TRANSISTOR. CONFIGURACIONES DE CONEXIÓN DE TRANSISTORES 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. A su

Corrientes en un transistor




Página 43

vez, por lo regular la base es la terminal más cercana a, o que se encuentra en, el potencial de tierra. A lo largo de este libro todas las direcciones de corriente harán referencia al flujo convencional (huecos) en lugar de hacerlo respecto al flujo de electrones. Para el transistor la flecha en el símbolo gráfico define la dirección de la corriente del emisor (flujo convencional) a través del dispositivo. Para describir en su totalidad el comportamiento de un dispositivo de tres terminales, como los amplificadores de base común se requiere de dos conjuntos de características, uno para el punto de excitación o parámetros de entrada y el otro para el lado de la salida. El conjunto de entrada para el amplificador de base común relacionará la corriente de entrada (IE). el conjunto de características de la salida o colector tiene tres regiones básicas de interés: la regiones activa, de corte y de saturación. La región activa es la que suele utilizarse para los amplificadores lineales (sin distorsión). En particular: En la región activa la unión base - colector se polariza inversamente, mientras que la unión emisor - base se polariza directamente. La región activa se define mediante los arreglos de polarización de la figura D. En el extremo más bajo de la región activa, la corriente del emisor (IE) es cero; esa es la verdadera corriente del colector, y se debe a la corriente de saturación inversa ICO, como lo señala la figura E. La corriente ICO real es tan pequeña (microamperes) en magnitud si se compara con la escala vertical de IC = 0. Las condiciones del circuito que existen cuando IE = 0 para la configuración de base común se muestra en la figura 4.19. La notación que con más frecuencia se utiliza para ICO en los datos y las hojas de especificaciones es, como se indica en la figura F., ICBO. Debido a las mejoras en las técnicas de fabricación, el nivel de ICBO para los transistores de propósito general (en especial los de silicio) en los rangos de potencia baja y mediana, por lo regular es tan bajo que puede ignorarse su efecto. Sin embargo, para las unidades de mayor potencia ICBO, así como Is, para el diodo (ambas corrientes de fuga inversas) son sensibles a la temperatura. A mayores temperaturas, el efecto de ICBO puede convertirse en un factor importante debido a que aumenta muy rápidamente con la temperatura. 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 emisor - base están en polarización directa.

Figura D. Símbolos utilizados con la configuración común: a) transistor pnp; b) transistor npn. Configuración de Emisor Común

La configuración de transistor que se encuentra más a menudo aparece en la figura G. para los transistores pnp y npn. 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). Una vez más, 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.




Página 44

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) Figura G. símbolos utilizados con la configuración de emisor común: a) transistor npn; b) transistor pnp.

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, contrariamente a alas de las configuraciones de base común y de un emisor común. La figura H muestra una configuración de circuito de colector común con la resistencia de carga conectada del emisor a la tierra. Obsérvese que el colector se encuentra conectado a la tierra aunque el transistor esté conectado de manera similar a la configuración del emisor común. Desde un punto de vista de diseño, no se requiere de un conjunto de características de colector común para elegir los parámetros del circuito de la figura H puede diseñarse utilizando las características de salida para la configuración de colector común son la mismas que para la configuración de emisor común. Figura H. Configuración de colector común utilizado para propósitos de acoplamiento de impedancia.

2.6 APLICACIONES DEL TRANSISTOR. El transistor como interruptor: El transistor funciona como interruptor cerrado cuando aplicamos una corriente a la base El transistor funciona como interruptor abierto cuando no aplicamos una corriente a la base. EL TRANSISTOR COMO AMPLIFICADOR: Esto significa que pequeñas corrientes se pueden transformar en otras mas fuertes =>amplificación Por medio de una pequeña corriente aplicada a la base se pueden gobernar otra mucho más intensa entre colector y emisor UNIDAD V




Página 45

FUENTES DE ALIMENTACIÒN 5.1 ESTRUCTURA INTERNA DE UNA FUENTE DE ALIMENTACIÒN

Es el componente eléctrico/electrónico que transforma la corriente de la red eléctrica, a través de unos procesos electrónicos en el que se consigue reducir la tensión de entrada a la fuente (220v o 125v) que son los que nos otorga la red eléctrica por medio un transformador en bobina a 5 a 12 voltios, que es lo que necesita nuestro PC.

La corriente que nos ofrece las compañías eléctricas es alterna, o lo que es lo mismo sufre variaciones en su línea de tiempo (picos). Como es comprensible, no nos sirve para alimentar a los componentes de un PC, ya que si le estamos dando 12 voltios con corriente alterna a un componente de nuestro PC, no funcionará ya que no es continua. A través de un componente que se llama puente rectificador o de Graetz,o se logra que el voltaje no baje de 0 voltios, y siempre se mantenga por encima de esta cifra. Una vez que se dispone de corriente continua, no es suficiente ya no nos serviría para alimentar a

ningún circuito. Seguidamente se pasa a la fase de filtrado, que procede en allanar al máximo la señal, para que no se den oscilaciones (picos), lo cual se consigue por medio de uno o varios condensadores, que retienen la corriente a modo de batería y la suministran constante.

Una vez que tenemos una señal continua solo falta estabilizarla, para que cuando aumente o descienda la corriente de entrada a la fuente, no afecte a la salida de la misma, lo cual se consigue por medio de un regulador. Hay que tener cuidado con no tocar el interruptor selector de voltaje que algunas fuentes llevan, este interruptor sirve para indicarle a la fuente si nuestra casa tiene corriente de 220v o 125v si elegimos la que no es, estropearemos algún componente. Es conveniente, revisar el estado del ventilador de la fuente, ya que si no tenemos instalado en la parte posterior del equipo un ventilador adicional, es nuestra única salida de aire. Si el ventilador de la fuente se encuentra defectuoso puede significar el final del equipo, al elevar la temperatura del sistema por encima de la habitual y produciendo un fallo general del sistema. 5.2 TIPOS DE FUENTE DE ALIMENTACION




Página 46

Cuando abrimos el gabinete de la PC, podemos encontrarnos con dos tipos de fuentes:

AT ATX (AT extended).

La fuente AT tiene tres tipos de conectores de salida. El primer tipo, del cual hay dos, son los que alimentan la placa madre. Los dos tipos restantes, de los cuales hay una cantidad variable, alimentan a los periféricos no enchufados en un slot de la placa madre, como ser unidades de discos duros, unidades de CD-ROM, disqueteras, etc. La conexión a la placa madre es a través de dos conectores de 6 pines cada uno, los cuales deben ir enchufados de modo que los cables negros de ambos queden unidos en el centro.

La fuente ATX es muy similar a la AT, pero tiene una serie de diferencias, tanto en su funcionamiento como en los voltajes entregados a la placa madre. La fuente ATX consta en realidad de dos partes: una fuente principal, que corresponde a la vieja fuente AT (con algunos agregados), y una auxiliar. La principal diferencia en el funcionamiento se nota en el interruptor de encendido, que en vez de conectar y desconectar la alimentación de 220VAC,

como hace el de la fuente AT, envía una señal a la fuente principal, indicándole que se encienda o apague, permaneciendo siempre encendida la auxiliar, y siempre conectada la alimentación de 220VAC, permitiendo poder realizar conexiones/desconexiones por software (es "Hibernar" de Windows por ejemplo).

La conexión a la placa madre es a través de un solo conector de 20 pines. En las conexiones de fuentes AT, existía un problema: tenían dos conectores para enchufar en la placa madre, dando lugar a confusiones y cortocircuitos, ello se soluciona dejando en el centro los cables negros que tienen los conectores. Sin embargo, en las fuentes ATX al existir un solo conector a enchufar en la

placa madre, se evitaba ese problema, ya que existe una sola forma de conectarlo. 5.3 FUENTE DED ALIMENTACION VARIABLE Fuente alimentación regulable de 15V 15A

http://www.alegsa.com.ar/Dic/placa%20madre.php

http://www.alegsa.com.ar/Dic/slot.php

http://www.alegsa.com.ar/Dic/placa%20madre.php

http://www.alegsa.com.ar/Dic/disco%20duro.php

http://www.alegsa.com.ar/Dic/cd-rom.php

http://www.alegsa.com.ar/Dic/disquete.php

http://www.alegsa.com.ar/Dic/pin.php

http://www.alegsa.com.ar/Dic/software.php

http://www.alegsa.com.ar/Dic/windows.php




Página 47

Esta fuente para taller proporciona una salida cuya tensión puede ser ajustada entre 1.5 y 15 voltios y entrega una corriente de 15 amperios. Como ve observa en el esquema eléctrico la fuente proporciona semejante cantidad de corriente gracias al trabajo en paralelo de cuatro transistores de potencia, los cuales deben ser montados en un buen disipador de calor. El ajuste de tensión lo realiza el integrado LM317 , el cual también debe ser disipado mecánicamente. El transformador debe tener un primario acorde a la red eléctrica, mientras que el secundario debe proporcionar 16 voltios y 15 amperios. Los condensadores electrolíticos deben ser montados en paralelo para sumarse entre sí. El puente rectificador debe ser de al menos 50 voltios y 20 amperios. Se recomienda usar uno metálico y montarlo sobre el disipador de calor. Por medio del potenciómetro lineal se ajusta la tensión de salida. Las resistencias conectadas a los emisores de los transistores deben ser de al menos 10 vatios. Dado el tamaño de los componentes una alternativa válida para el montaje de esta fuente es hacerlo sobre una regla de terminales, soldando los componentes pasivos sobre ella, mientras que los transistores, el integrado y el puente rectificador se montan sobre un generoso disipador de calor. Alimentación:

V max: red eléctrica I max:

5.4FUENTE DE ALIMENTACIÒN FIJA

Esta fuente de alimentación nos servirá para alimentar circuitos como amplificadores operacionales cuya tensión de alimentación sea simétrica. Montar la fuente siguiendo el esquema y teniendo precaución con la colocación de los condensadores ya que éstos tienen polaridad. El voltaje de salida depende del transformador utilizado. Para un transformador de 9V 0 9V se obtendría

http://www.electronicafacil.net/datasheets/buscar.php?componente=LM317




Página 48

una tensión de salida de +13 y -13V y para uno de 32V 0 32V se obtendría una tensión de +42 y -42. Por ello hay que hacer un pequeño cálculo del transformador a utilizar. Alimentación:

V max: red eléctrica I max:

UNIDAD VIEJERCICIOS DE CIRCUITOS ELECTRONICOS

EJERCICIO #1

OBJETIVO GENERAL "Comprender el funcionamiento de un circuito eléctrico básico". OBJETIVOS ESPECÍFICOS Repasar el uso del Multímetro digital. Utilizar la Breadboard. Determinar las partes esenciales de un circuito. Comprender el concepto de "caída de voltaje" normal y anormal. Medir caídas de voltaje. PARTES Y MATERIALES: Multímetro digital. Fuente de 5 VDC. Focos incandescentes. Breadboard. Alambre #22 para puentes. Existen tres formas típicas de representar un circuito: el diagrama de bloques (Figura 1), el diagrama esquemático (figura 2) y el diagrama pictórico (figura 3), tal como se muestra a continuación: DIAGRAMA DE BLOQUES

http://www.monografias.com/trabajos7/elec/elec.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/flujograma/flujograma.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtml




Página 49

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

DIAGRAMA PICTÓRICO

PROCEDIMIENTO DEL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA 1. Montar el circuito eléctrico básico del diagrama esquemático de la figura 5 utilizando la Breadboard.

Al cerrar el switch la lámpara encenderá. Al abrir el switch la lámpara se apagara. Si el circuito está abierto en algún punto, la lámpara no encenderá, no importa en que punto está abierto. La función del switch es abrir y cerrar el circuito.

http://www.monografias.com/trabajos12/desorgan/desorgan.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/flujograma/flujograma.shtml

http://www.monografias.com/trabajos7/swich/swich.shtml#swi




Página 50

2. Con el circuito cerrado (switch cerrado – switch "ON") y luego con el circuito abierto (switch abierto – switch "OFF"), realizar las modificaciones de voltaje indicadas en la figura 5 y anotarlas en la tabla 1.

Medición Valor medido (Switch cerrado) Valor medido(Switch abierto)

V1 6.0 VDC 0 VDC

V2 0 VDC 0 VDC

V3 0 VDC 6.0 VDC

V4 6.0 VDC 6.0 VDC

CONCLUSIÓN La investigación teórica fue indispensable para comprender los aspectos realizados en la práctica. Asimismo, la investigación teórica fue complementada por la realización práctica del circuito eléctrico. El aprendizaje adquirido ha sido de gran beneficio e importancia para nuestro grupo y servirá en el futuro para la realización de proyectos de electricidad.

http://www.monografias.com/trabajos11/norma/norma.shtml

http://www.monografias.com/trabajos54/la-investigacion/la-investigacion.shtml

http://www.monografias.com/trabajos5/teap/teap.shtml

http://www.monografias.com/trabajos5/teap/teap.shtml

universidad estatal del sur de manabíherramientas, mediante técnicas y manipulaciones de las...

Documents