Electrónica
analógica.
La
electrónica analógica es una parte de la electrónica que estudia los
sistemas en los cuales sus variables; tensión, corriente,..., varían de una
forma continua en el tiempo, pudiendo tomar infinitos valores (teóricamente al
menos). En contraposición se encuentra la electrónica digital donde las
variables solo pueden tomar valores discretos, teniendo siempre un estado
perfectamente definido. Pongamos un ejemplo: Disponemos de una medida real
concreta; la longitud total de un coche, por ejemplo. En un sistema
digital esta medida podría ser de 4 metros o de 4 metros y 23 centímetros.
Podremos darle la precisión que queramos pero siempre serán cantidades
enterasen un sistema analógico la medida sería la real; es decir
4,233648596... En teoría hasta que llegásemos a la mínima cantidad de
materia existente (siempre que el sistema de medida sea lo suficientemente
exacto)
Electrónica
digital.
La
electrónica digital es una parte de la electrónica que se encarga de
sistemas electrónicos en los cuales la información está codificada en dos
únicos estados. A dichos estados se les puede llamar "
verdadero" o " falso" o más comúnmente 1 y 0,
refiriéndose a que en un circuito electrónico digital hay dos niveles de
tensión. Electrónicamente se les asigna a cada uno un voltaje o rango
de voltaje determinado, a los que se les denomina niveles lógicos, típicos en
toda señal digital. Por lo regular los valores de voltaje en circuitos
electrónicos pueden ir desde 1.5, 3, 5, 9 y 18 voltios dependiendo de
la aplicación, así por ejemplo, en una radio de transistores convencional las
tensiones de voltaje son por lo regular de 5y 12 voltios al igual que se
utiliza en los discos duros IDE de computadora. Se diferencia de la
electrónica analógica en que, para la electrónica digital un valor de
voltaje codifica uno de estos dos estados, mientras que para la electrónica
analógica hay una infinidad de estados de información que codificar según el
valor del voltaje. Esta particularidad permite que, usando Álgebra Booleana y
un sistema de numeración binario, se puedan realizar complejas operaciones
lógicas o aritméticas sobre las señales de entrada, muy costosas de hacer
empleando métodos analógicos. La electrónica digital ha alcanzado una gran
importancia debido a que es utilizada para realizar autómatas y por ser la
piedra angular de los sistemas micro programador como son los
ordenadores o computadoras
Diodo.
Un
diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la
circulación de la corriente eléctrica a través de él en un único sentido;
en el sentido contrario no lo permite. Este término generalmente se usa para
referirse al diodo semiconductor, el más común en la actualidad; consta de
una pieza de cristal semiconductor conectada a dos terminales eléctricos.
El diodo de vacío (que actualmente ya no se usa, excepto para tecnologías
de alta potencia) es un tubo de vacío con dos electrodos: una lámina como
ánodo, y un cátodo. De forma simplificada, la curva característica de un diodo
(I-V) consta de dos regiones: por debajo de cierta diferencia de
potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima
de ella como un circuito cerrado con una resistencia eléctrica muy pequeña.
Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya
que son dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de cualquier
señal, como paso inicial para convertir una corriente alterna en corriente
continua. Su principio de funcionamiento está basado en los experimentos dele
De Foréstalos primeros diodos eran válvulas o tubos de vacío, también llamados
válvulas termoiónicas constituidos por dos electrodos rodeados de vacío en un
tubo de cristal, con un aspecto similar alde las lámparas incandescentes.
El invento fue desarrollado en 1904 por John Ambrose Fleming, empleado de la
empresa Marconi, basándose en observaciones realizadas por Thomas AlvaEdison.Al
igual que las lámparas incandescentes, los tubos de vacío tienen un
filamento (el cátodo) a través del cual circula la corriente, calentándolo por
efecto Joule. El filamento está tratado con óxido de bario, de modo que
al calentarse emite electrones al vacío circundante los cuales son
conducidos electrostáticamente hacia una placa, curvada por un muelle
doble, cargada positivamente (el ánodo), produciéndose así la conducción.
Evidentemente, si el cátodo no recalienta, no podrá
ceder
electrones. Por esa razón, los circuitos que utilizaban válvulas de vacío
requerían un tiempo para que las válvulas se calentaran antes de poder
funcionar y las válvulas se quemaban con mucha facilidad.
Diodo
emisor de luz.
Un led
(de la sigla inglesa LED: Light-Emitting Diode: diodo
emisor de luz) es un diodo semiconductor que emite luz. Se usan como
indicadores en muchos dispositivos, y
Cada
vez con mucha más frecuencia, en iluminación. Presentado como un
componente electrónico en 1962, los primeros ledes emitían luz roja de
baja intensidad, pero los dispositivos actuales emiten luz de alto
brillo en el espectro infrarrojo, visible y ultravioleta. Cuando un led
se encuentra en polarización directa, los electrones pueden
recombinarse con los huecos en el dispositivo, liberando energía en forma de
fotones. Este efecto es llamado electroluminiscencia y el color de la luz
(correspondiente a la energía del fotón) se determina a partir de la banda de
energía del semiconductor. Por lo general, el área de un led es
muy pequeña (menor a 1 mm), y se pueden usar componentes ópticos
integrados para formar su patrón de radiación. Los ledes presentan muchas
ventajas sobre las fuentes de luz incandescente como un consumo de
energía mucho menor, mayor tiempo de vida, tamaño más pequeño, gran durabilidad
fiabilidad. Los ledes que pueden iluminar un cuarto son relativamente costosos
y requieren una corriente más precisa y una protección térmica a comparación de
las lámparas fluorescentes. Los ledes se usan en aplicaciones tan diversas como
iluminación de aviación, iluminación automotriz (específicamente las luces de posición
trasera, direccional e indicadores) así como en las señales de tráfico. El
tamaño compacto, la posibilidad de encenderse rápido, y la gran fiabilidad de
los ledes han permitido el desarrollo de nuevas pantallas de texto y
vídeo, mientras que sus altas frecuencias de operación son también útiles en
tecnologías avanzadas de comunicaciones. Los ledes infrarrojo también se
usan en unidades de control remoto de muchos productos comerciales
incluyendo televisores, reproductores de DVD, entre otras aplicaciones
domésticas.
Transistor.
El transistor es un dispositivo electrónico
semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o
rectificador. El término "transistor" es la contracción en
inglés de
Transfer
resistor ("resistencia de transferencia"). Actualmente se los
encuentra prácticamente en todos los aparatos domésticos de uso diario: radios,
televisores, grabadoras, reproductores de audio y video, hornos
de microondas, lavadoras, automóviles, equipos de refrigeración,
alarmas, relojes de cuarzo, ordenadores, calculadoras, impresoras,
lámparas fluorescentes, equipos de rayos X, tomógrafos, ecógrafos,
reproductores mp3, teléfonos móviles, etc.
SCR
Y TRIAC.
Sucres
un dispositivo de tres terminales que se comporta como un disco
rectificador, conduce en directo y no produce en inverso pero adicionalmente Para entrar en conducción debe inyectarse en
la compuerta de una corriente mínima (lGmin?) que es
diferente para cada referencia de SCR, la aplicación de la corriente de compuerta cuando el SCR
esta en directo para que entre en conducción se le llama disparo del SCR una vez que
el SCR ha entrado en conducción se
mantiene así todo el tiempo que el
circuito externo mantenga una
corriente atreves del SCR mayor que una
corriente mínima de sostenimiento .
Cuando la corriente del SCR se hace menor que en la corriente de
sostenimiento esta baja de conducir a
este proceso se le llama conmutación apagado.
Conmutación de encendido: cuando el circuito de carga por los voltajes aplicados hace que la
corriente sea menor que la de sostenimiento
Conmutación forzada: cuando se coloca un circuito adicional que
induzca la conmutación, hay tres formas
típicas:
a) Colocar un
interruptor normalmente abierto en
paralelo el cerrarlo la corriente
se va por el interruptor y la
corriente del SCR se vuelve cero apagándose
b) Colocar el
interruptor normalmente cerrado en
serie al abrirlo la corriente se hace
cero y apa el SCR
c) Cuando circuito que inyecta una corriente de cátodo
hacia ánodo de forma
que la suma de las corrientes inyectada
y de carga se haga menor que la corriente de sostenimiento .Cuando el voltaje de ánodo a cátodo varia en el tiempo (dv/dt)muy
rápido el SCR puede entrar en
conducción sin corriente de compuesta , esta es la una situación
indeseada y se debe de evitar pues
produce estados de conducción no
deseados .
Las características SCR:
I
Tmax : Máxima corriente que puede conducir (pico, RMS o promedio)
V
Dmax? : Máximo voltaje entre ánodo o cátodo (inverso o directo en no
conducción).
IG
Tmin? : Corriente de compuerta mínima para producir el disparo.
VG
Max: Voltaje compuerta cátodo máximo
Ihold
min: Corriente de sostenimiento mínima.
VFON:
Voltaje ánodo cátodo cuando está en conducción
Dv/dt
Max: Máxima variación de voltaje admisible sin dispar
APLICACIONES
DE SCR:
Existen
muchas aplicaciones de SCR de las cuales se indican aquí unas pocas.
DISPARO
DE UNA ALARMA
El
reed switch se cierra en presencia de un campo magnético, ejemplo un imán,
a través de R pasa la corriente de compuerta, el SCR entra
en conducción y el relé se cierra activando la sirena, aunque el
campo magnético se retire y el reed switch se abra el SCR ya que está
en conducción y se mantendrá así hasta que se abra el circuito usado el
pulsador normalmente cerrado (NC).En la parte de SCR se escoge de forma que
soporte la corriente que requiere la bobina del relé, la resistencia se escoge
de forma que por ella pase una corriente mayor que IG Tmin.R máx }V / IG T min
PRINCIPIO
DE FUNCIONAMIENTO
APLICACIONES
DEL TRIAC :
Control de
voltaje RMS sobre una carga monofásica. Se usa especialmente
para control de iluminación con lámparas incandescentes o control de velocidades de
motores universales .En cada semi ciclo al ir aumentando el voltaje pasa una corriente
muy pequeña por la carga que no la activa pero esa corriente va por el potenciómetro
y es suficiente para cargar el condensador ,cuando el condensador se ha cargado a unos
2 o 3 voltios la compuerta
entra en conducción descargando el
condensador y ésta es la corriente de compuerta que dispara el Triac y
enciende la carga. En el semi ciclo positivo el condensador se carga positivo y el Triac
dispara en el cuadrante I,en el semi ciclo negativo el condensador se carga
negativo y el Triac se dispara en el cuadrante III.Modificando
el resistencia del potenciómetro se hace más rápida o más lenta la carga del
condensador con lo que
se varía el tiempo de disparo el valor RMS de voltaje en la carga varia .Algunos Triacs requieren de mayor corriente de
compuerta en el cuadrante III que en el I,
esto hace que el tiempo de disparo en el
semi ciclo negativo sea mayor, el voltaje positivo aplicado a lacarga resulta
mayor que el negativo y en muchos casos inestabilidad en el circuito o
variaciones bruscas el voltaje RMS en la carga. Para solucionar esta situación
se agrega en la compuerta un dispositivo llamado DIAC,
necesario, en el mercado se consigue el Triac con Diac incluido y se llama Quádrac.
Compuertas
lógicas.
Las
computadoras digitales utilizan el sistema de números binarios, que tiene
dos dígitos 0 y 1. Un dígito binario se denomina un bit. La información está representada en las
computadoras digitales en grupos de bits. Utilizando diversas técnicas de
codificación los grupos de bits pueden hacer seque representen no solamente
números binarios sino también otros símbolos discretos cualesquiera, tales como
dígitos decimales o letras de alfabeto. Utilizando arreglos binarios y diversas
técnicas de codificación, los dígitos binarios o grupos de bits pueden
utilizarse para desarrollar conjuntos completos de instrucciones para
realizar diversos tipos de cálculos. La información binaria se representa
en un sistema digital por cantidades físicas denominadas señales, Las
señales eléctricas tales como voltajes existen a través del sistema
digital en cualquiera de dos valores reconocibles y representan una
variable binaria igual a 1 o 0. Por ejemplo, un sistema digital
particular puede emplear una señal de 3 volts para representar el binario
"1" y 0.5volts para el binario "0". La siguiente
ilustración muestra un ejemplo de una señal binaria
Como
se muestra en la figura, cada valor binario tiene una desviación aceptable
del valor nominal. La región intermedia entre las dos regiones
permitidas se cruza solamente durante la transición de estado. Los
terminales de entrada de un circuito digital aceptan señales binarias dentro de
las tolerancias permitidas y los circuitos responden en los terminales de
salida con señales binarias que caen dentro de las tolerancias permitidas. La
lógica binaria tiene que ver con variables binarias y con operaciones que
toman un sentido lógico. La manipulación de información binaria se hace por
circuitos lógicos que se denominan
Compuertas.
Las
compuertas son bloques del hardware que producen señales en binario 1 o 0
cuando se satisfacen los requisitos de entrada lógica. Las diversas compuertas
lógicas se encuentran comúnmente en sistemas de computadoras digitales. Cada
compuerta tiene un símbolo gráfico diferente y su operación puede describirse
por medio de una función algebraica. Las relaciones entrada - salida de las
variables binarias para cada compuerta pueden representarse en forma tabular en
una tabla de verdad. A continuación se detallan los nombres, símbolos,
gráficos, funciones algebraicas, y tablas de verdad de las compuertas más
usadas
Tablas de verdad
Una tabla de verdad, o tabla de valores de
verdad, es una tabla que despliega el valor de verdad de
una proposición compuesta, para cada combinación de valores de verdad que
se pueda asignar a sus componentes.1 Fue desarrollada por Charles
Sanders Peirce por los años 1880, pero el formato más popular es el
que introdujo Ludwig Wittgenstein en su Tractatus logico-philosophicus,
publicado en 1921.
Temporizadores
Un Temporizador o minutero
Es
un dispositivo, con frecuencia programable, que permite medir el tiempo. La
primera generación fueron los relojes de arena, que fueron
sustituidos por relojes convencionales y más tarde por un
dispositivo íntegramente electrónico.
Cuando trascurre el tiempo
configurado se hace saltar una alarma o alguna otra función a modo de advertencia
Contadores
En
electrónica digital, Un contador ( counter en inglés) es un circuito secuencial construido a
partir de biestables y puertas lógicas capaz de realizar el cómputo de
los impulsos que recibe en la entrada destinada a tal efecto, almacenar
datos o actuar como divisor de frecuencia. Habitualmente, el cómputo se
realiza en un código binario, que con frecuencia será el binario natural o
el BCD natural (contador de décadas).Clasificación de los contadores
Según
la forma en que conmutan los biestables, podemos hablar de contadores sín
cronos(todos los biestables conmutan a la vez, con una señal de reloj
común) o asíncronos (el reloj no es común y los biestables conmutan
uno tras otro).Según el sentido de la cuenta, se distinguen
en ascendentes, descendentes y UP-DOWN(ascendentes o descendentes según
la señal de control).Según la cantidad de números que pueden contar, se
puede hablar de contadores binarios de n bits (cuentan todos los números
posibles de n bits, desde 0 hasta 2 N
1),
contadores BCD (cuentan del 0 al 9) y contadores Módulo N (cuentan desde
el 0 hasta el N-cuarto.
El número
máximo de estados por los que pasa un contador se denomina módulo del contador. Este número viene determinado por la
expresión 2^n donde n indica el número de bits del contador. Ejemplo, un contador de módulo 4 pasa por 4 estados, y contaría del 0 al 3. Si necesitamos un contador con un módulo distinto de
2^n, lo que haremos es añadir un circuito combi nacional
Sumadores.
En
electrónica un sumador Es un circuito lógico que
calcula la operación suma. En los computadores modernos se encuentra en lo
que se denomina Unidad aritmético lógica (ALU).Generalmente realizan las
operaciones aritméticas en código binario decimal o BCD exceso 3, por regla
general los sumadores emplean el sistema binario. En los casos en los que
se esté empleando un complemento a dos para representar números negativos
el sumador se convertirá en u sumador-substractor ( Adder-subtracter
).Las entradas son A,B,Cin que son la entradas de bits A y B,
y Cin es la entrada de acarreo. Por otraparte, la salida es S y Cout es la
salida de acarreo. En la siguiente tabla muestra los resultados de este
circuito
La forma de las funciones para el acarreo y
la suma respectivamente son:
S = a'b'C0 + a'bC0' + ab'C0' + abC0
C1 = ab + bC0 + aC0
También se
puede poner la salida S en función de C1:
S = C0C1' +
bC1' + aC1' + abC1
Además, como
lo único que se hace para incluir el acarreo en la suma es añadirlo a la operación ,este mismo circuito se puede formar
anidando dos semisumadores, de manera que, la salida S del primer semisumador
se conecte a una de las entradas del segundo semisumador, la entrada C0 seconecte
con la otra entrada del semisumador, las salidas de acarreo se conectan a un or paraproporcionar la salida del acarreo total de
la suma (C1) y la salida S del segundo semisumador sequeda como
resultado total de la operación
No hay comentarios:
Publicar un comentario