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Electronica
Analogica
Fernando Lopez Lopez
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La corriente eléctrica.
La corriente eléctrica consiste en el movimiento
ordenado de cargas eléctricas por un
material.
Las cargas que se mueven por los aparatos
eléctricos que usamos a diario son las cargas
negativas.
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Resistencia Electrica
La resistencia eléctrica, es una propiedad de un objeto o
sustancia que hace que se resista u oponga al paso de
una corriente eléctrica. La resistencia de un circuito
eléctrico determina (según la llamada ley de Ohm)
cuánta corriente fluye en el circuito cuando se le aplica
un voltaje determinado. La unidad de resistencia es el
ohmio, que es la resistencia de un conductor si es
recorrido por una corriente de un amperio cuando se le
aplica una tensión de 1 voltio.
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Codigo de Colores
Una amplia variedad de resistores, fijos o variables, son suficientemente
grande para que se imprima su valor resistivo en ohms en su encapsulado.
No obstante, hay algunos demasiado pequeños para que puedan
imprimirse números en ellos. Para los resistores moldeados fijos de
composición se imprimen cuatro bandas de color en un extremo del forro
exterior.. Cada color tiene el valor numérico.. Las bandas de color se leen
siempre de izquierda a derecha desde el extremo que tiene la banda más
cercana a él,
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Circuitos eléctricos y sus
Componentes.
Un circuito eléctrico es el trayecto o ruta de una corriente eléctrica. El
término se utiliza principalmente para definir un trayecto continuo
compuesto por conductores y dispositivos conductores, que incluye una
fuente de fuerza electromotriz que transporta la corriente por el circuito
(Figura 2). Un circuito de este tipo se denomina circuito cerrado, y
aquéllos en los que el trayecto no es continuo se denominan abiertos.
Un cortocircuito es un circuito en el que se efectúa una conexión directa,
sin resistencia, inductancia ni capacitancia apreciables, entre los
terminales de la fuente de fuerza electromotriz.
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Ley de Ohm.
La ley básica del flujo de la corriente es la ley de Ohm, así llamada en honor a
su descubridor, el físico alemán Georg Ohm. Según la ley de Ohm, la
cantidad de corriente que fluye por un circuito formado por resistencias
puras es directamente proporcional a la fuerza electromotriz aplicada al
circuito, e inversamente proporcional a la resistencia total del circuito. Esta
ley suele expresarse mediante la fórmula I = V/R, siendo I la intensidad de
corriente en amperios, V la fuerza electromotriz en voltios y R la resistencia
en ohmios. La ley de Ohm se aplica a todos los circuitos eléctricos, tanto a
los de corriente continua (CC) como a los de corriente alterna (CA), aunque
para el análisis de circuitos complejos y circuitos de CA deben emplearse
principios adicionales que incluyen inductancias y capacitancias.
V = I x R (8)
Donde:
V: diferencia de potencial o voltaje aplicado a la resistencia, Voltios
I: corriente que atraviesa la resistencia, Amperios
R: resistencia, Ohmios
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Potencia electrica
Al circular la corriente, los electrones que la componen colisionan con los
atomos del conductor y ceden energía, que aparece en la forma de calor.
La cantidad de energía desprendida en un circuito se mide en julios. La
potencia consumida se mide en vatios; 1 vatio equivale a 1 julio por
segundo. La potencia "P" consumida por un circuito determinado puede
calcularse a partir de la expresión:
(9)
Donde:
V: diferencia de potencial o voltaje aplicado a la resistencia, Voltios
I: corriente que atraviesa la resistencia, Amperios
R: resistencia, Ohmios
P: potencia eléctrica, Watios
Para cuantificar el calor generado por una resistencia eléctrica al ser
atravesada por una corriente eléctrica, se usa el siguiente factor de
conversión:
1 Watt = 0,2389 calorías / segundo
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Circuito serie-paralelo.
Un circuito en serie es aquél en que los dispositivos o elementos del circuito están dispuestos de tal manera que la totalidad de la
corriente pasa a través de cada elemento sin división ni derivación (Figura 3). Cuando en un circuito hay dos o más
resistencias en serie, la resistencia total se calcula sumandolos valores de dichas resistencias. Si las resistencias están en
serie, el valor total de la resistencia del circuito se obtiene mediante la fórmula:
(10)
Donde:
Re: resistencia equivalente de la disposición, ohmios
Ri: resistencia individual i, ohmios
En un circuito en paralelo los dispositivos eléctricos, por ejemplo las lámparas incandescentes o las celdas de una batería, están
dispuestos de manera que todos los polos, electrodos y terminales positivos (+) se unen en un único conductor, y todos los
negativos (-) en otro, de forma que cada unidad se encuentra, en realidad, en una derivación paralela. El valor de dos
resistencias iguales en paralelo es igual a la mitad del valor de las resistencias componentes y, en cada caso, el valor de las
resistencias en paralelo es menor que el valor de la más pequeña de cada una de las resistencias implicadas. Si las
resistencias están en paralelo, el valor total de la resistencia del circuito se obtiene mediante la fórmula:
(11)
Donde:
Re: resistencia equivalente de la disposición, ohmios
Ri: resistencia individual i, ohmios
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Leyes de Kirchhoff
Si un circuito tiene un número de derivaciones interconectadas, es necesario aplicar otras dos leyes para obtener el
flujo de corriente que recorre las distintas derivaciones. Estas leyes, descubiertas por el físico alemán Gustav
Robert Kirchhoff, son conocidas como las leyes de Kirchhoff. La primera, la ley de los nudos, enuncia que en
cualquier unión en un circuito a través del cual fluye una corriente constante, la suma de las intensidades que
llegan a un nudo es igual a la suma de las intensidades que salen del mismo. La segunda ley, la ley de las mallas
afirma que, comenzando por cualquier punto deuna red y siguiendo cualquier trayecto cerrado de vuelta al punto
inicial, la suma neta de las fuerzas electromotrices halladas será igual a la suma neta de los productos de las
resistencias halladas y de las intensidades que fluyen a través de ellas. Esta segunda ley es sencillamente una
ampliación de la ley de Ohm.
Reglas de los nodos
En todo nodo se cumple:
(19)
"Las corrientes que entran a un nodo son iguales a las corrientes que salen"
Regla de las mallas
En toda malla se cumple:
(20)
"La sumatoria de las fuerzas electromotrices en una malla menos la sumatoria de las caídas de potencial en los
resistores presentes es igual a cero"
Regla de signos:
Al pasar a través de una pila del terminal positivo al negativo se considera positivo la f.e.m
Al pasar a través de una pila del terminal negativo al positivo se considera negativa la f.e.m
Al pasar a través de un resistor de mayor a menor potencial se considerará la existencia de una caída
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LED
Un led1 (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, 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 espectroinfrarrojo, visible y ultravioleta.
Compuesto
arseniuro de galio (GaAs)
arseniuro de galio y aluminio
(AlGaAs)
arseniuro fosfuro de galio
(GaAsP)
fosfuro de galio (GaP)
nitruro de galio (GaN)
seleniuro de zinc (ZnSe)
nitruro de galio e indio (InGaN)
carburo de silicio (SiC)
diamante (C)
silicio (Si)
Color
Long. de
onda
Infrarrojo
rojo e infrarrojo
940 nm
890 nm
rojo, anaranjado y
amarillo
verde
verde
azul
azul
azul
ultravioleta
en desarrollo
630 nm
555 nm
525 nm
450 nm
480 nm
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Rojo = 1,8 a 2,2 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.
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Calculo de resistencia de
un LED
Refiere al valor de corriente para la intensidad luminosa que necesitamos. Lo
común es de 10 miliamperios para ledes de baja luminosidad y 20 mA para
ledes de alta luminosidad; un valor superior puede inutilizar el led o reducir
de manera considerable su tiempo de vida.
Otros ledes de una mayor capacidad de corriente conocidos como ledes de
potencia (1 W, 3 W, 5 W, etc.), pueden ser usados a 150 mA, 350 mA, 750
mA o incluso a 1000 mA dependiendo de las características opto-eléctricas
dadas por el fabricante.
Cabe recordar que también pueden conectarse varios en serie, sumándose las
diferencias de potencial en cada uno. También se pueden hacer
configuraciones en paralelo, aunque este tipo de configuraciones no son
muy recomendadas para diseños de circuitos con ledes eficientes.
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Diodo
Luego mediante la ley de Ohm, puede calcularse la resistencia R adecuada
para la tensión de la fuente Vfuente que utilicemos. El término I, en la
fórmula, se reUn diodo es un componente electrónico de dos terminales
que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo
sentido. Este término generalmente se usa para referirse al diodo
semiconductor, el más común en la actualidad; consta de una pieza de
cristalsemiconductor 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.
Un diodo semiconductor moderno está hecho de cristal semiconductor como el
silicio con impurezas en él para crear una región que contiene portadores
de carga negativos (electrones), llamado semiconductor de tipo n, y una
región en el otro lado que contiene portadores de carga positiva (huecos),
llamado semiconductor tipo p. Las terminales del diodo se unen a cada
región. El límite dentro del cristal de estas dos regiones, llamado una unión
PN, es donde la importancia del diodo toma su lugar. El cristal conduce una
corriente de electrones del lado n (llamado cátodo), pero no en la dirección
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Polarizacion directa de un
diodo
En este caso, la batería disminuye la barrera de potencial de la zona de carga espacial, permitiendo el
paso de la corriente de electrones a través de la unión; es decir, el diodo polarizado directamente
conduce la electricidad.
Para que un diodo esté polarizado directamente, se debe conectar el polo positivo de la batería al
ánodo del diodo y el polo negativo al cátodo. En estas condiciones podemos observar que:
El polo negativo de la batería repele los electrones libres del cristal n, con lo que estos
electrones se dirigen hacia la unión p-n.
El polo positivo de la batería atrae a los electrones de valencia del cristal p, esto es equivalente
a decir que empuja a los huecos hacia la unión p-n.
Cuando la diferencia de potencial entre los bornes de la batería es mayor que la diferencia de
potencial en la zona de carga espacial, los electrones libres del cristal n, adquieren la energía
suficiente para saltar a los huecos del cristal p, los cuales previamente se han desplazado hacia
la unión p-n.
Una vez que un electrón libre de la zona n salta a la zona p atravesando la zona de carga
espacial, cae en uno de los múltiples huecos de la zona p convirtiéndose en electrón de
valencia. Una vez ocurrido esto el electrón es atraído por el polo positivo de la batería y se
desplaza de átomo en átomo hasta llegar al final del cristal p, desde el cual se introduce en el
hilo conductor y llega hasta la batería.
De este modo, con la batería cediendo electrones libres a la zona n y atrayendo electrones de
valencia de la zona p, aparece a través del diodo una corriente eléctrica constante hasta el final.
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Polarizacion inversa
En este caso, el polo negativo de la batería se conecta a la zona p y el polo positivo a la zona n, lo que hace aumentar la zona de
carga espacial, y la tensión en dicha zona hasta que se alcanza el valor de la tensión de la batería, tal y como se explica a
continuación:
El polo positivo de la batería atrae a los electrones libres de la zona n, los cuales salen del cristal n y se introducen en el
conductor dentro del cual se desplazan hasta llegar a la batería. A medida que los electrones libres abandonan la zona n,
los átomos pentavalentes que antes eran neutros, al verse desprendidos de su electrón en el orbital de conducción,
adquieren estabilidad (8 electrones en la capa de valencia, ver semiconductor y átomo) y una carga eléctrica neta de +1,
con lo que se convierten en iones positivos.
El polo negativo de la batería cede electrones libres a los átomos trivalentes de la zona p. Recordemos que estos átomos
sólo tienen 3 electrones de valencia, con lo que una vez que han formado los enlaces covalentes con los átomos de
silicio, tienen solamente 7 electrones de valencia, siendo el electrón que falta el denominado hueco. El caso es que
cuando los electrones libres cedidos por la batería entran en la zona p, caen dentro de estos huecos con lo que los
átomos trivalentes adquieren estabilidad (8 electrones en su orbital de valencia) y una carga eléctrica neta de -1,
convirtiéndose así en iones negativos.
Este proceso se repite una y otra vez hasta que la zona de carga espacial adquiere el mismo potencial eléctrico que la
batería.
En esta situación, el diodo no debería conducir la corriente; sin embargo, debido al efecto de la temperatura se formarán pares
electrón-hueco (ver semiconductor) a ambos lados de la unión produciendo una pequeña corriente (del orden de 1 μA)
denominada corriente inversa de saturación. Además, existe también una denominada corriente superficial de fugas la
cual, como su propio nombre indica, conduce una pequeña corriente por la superficie del diodo; ya que en la superficie, los
átomos de silicio no están rodeados de suficientes átomos para realizar los cuatro enlaces covalentes necesarios para
obtener estabilidad. Esto hace que los átomos de la superficie del diodo, tanto de la zona n como de la p, tengan huecos en
su orbital de valencia con lo que los electrones circulan sin dificultad a través de ellos. No obstante, al igual que la corriente
inversa de saturación, la corriente superficial de fuga es despreciable.
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Capacitores
Un condensador (en inglés, capacitor, nombre por el cual se le conoce
frecuentemente en el ámbito de la electrónica y otras ramas de la física
aplicada), es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica,
capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado
por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o
placas, en situación de influencia total (esto es, que todas laslíneas de
campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un
material dieléctrico o por el vacío. Las placas, sometidas a unadiferencia de
potencial, adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de
ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de carga total.
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Transistores
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 encuentran prácticamente en todos los
aparatos electrónicos de uso diario: radios, televisores, reproductores de
audio y video, relojes de cuarzo, computadoras, lámparas fluorescentes,
tomógrafos, teléfonos celulares, etc.
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Fototransistor
Los fototransistores son sensibles a la radiación electromagnética en
frecuencias cercanas a la de la luz visible; debido a esto su flujo de
corriente puede ser regulado por medio de la luz incidente. Un fototransistor
es, en esencia, lo mismo que un transistor normal, sólo que puede trabajar
de 2 maneras diferentes:
Como un transistor normal con la corriente de base (IB) (modo común);
Como fototransistor, cuando la luz que incide en este elemento hace las
veces de corriente de base. (IP) (modo de iluminación).
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Tiristor
El tiristor ([[Idioma ingles ç |gr.]]: puerta) es un componente electrónico constituido por elementos
semiconductores que utiliza realimentacióninterna para producir una conmutación. Los materiales
de los que se compone son de tipo semiconductor, es decir, dependiendo de la temperatura a la
que se encuentren pueden funcionar como aislantes o como conductores. Son dispositivos
unidireccionales porque solamente transmiten la corriente en un único sentido. Se emplea
generalmente para el control de potencia eléctrica.
El dispositivo consta de un ánodo y un cátodo, donde las uniones son de tipo PNPN entre los mismos.
Por tanto se puede modelar como 2 transistores típicos PNP y NPN, por eso se dice también que
el tiristor funciona con tensión realimentada. Se crean así 3 uniones (denominadas J1, J2, J3
respectivamente), el terminal de puerta está conectado a la unión J2 (unión NP).
El tiristor es un conmutador biestable, es decir, es el equivalente electrónico de los interruptores
mecánicos; por tanto, es capaz de dejar pasar plenamente o bloquear por completo el paso de la
corriente sin tener nivel intermedio alguno, aunque no son capaces de soportar grandes
sobrecargas de corriente. Este principio básico puede observarse también en el diodo Shockley.
El diseño del tiristor permite que éste pase rápidamente a encendido al recibir un pulso momentáneo
de corriente en su terminal de control, denominada puerta (o en inglés, gate) cuando hay una
tensión positiva entre ánodo y cátodo, es decir la tensión en el ánodo es mayor que en el cátodo.
Solo puede ser apagado con la interrupción de la fuente de voltaje, abriendo el circuito, o bien,
haciendo pasar una corriente en sentido inverso por el dispositivo. Si se polariza inversamente en
el tiristor existirá una débil corriente inversa de fugas hasta que se alcance el punto de tensión
inversa máxima, provocándose la destrucción del elemento (por avalancha en la unión).
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Circuito Integrado
Un circuito integrado (CI), también conocido como chip o microchip, es una pastilla pequeña de material
semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre la que se fabrican circuitos electrónicos
generalmente mediante fotolitografía y que está protegida dentro de un encapsulado de plástico o cerámica. El
encapsulado posee conductores metálicos apropiados para hacer conexión entre la pastilla y un circuito impreso.
Existen al menos tres tipos de circuitos integrados:
Circuitos monolíticos: Están fabricados en un solo monocristal, habitualmente de silicio, pero también existen
en germanio, arseniuro de galio, silicio-germanio, etc.
Circuitos híbridos de capa fina: Son muy similares a los circuitos monolíticos, pero, además, contienen
componentes difíciles de fabricar con tecnología monolítica. Muchos conversores A/D y conversores D/A se
fabricaron en tecnología híbrida hasta que los progresos en la tecnología permitieron fabricar resistores
precisos.
Circuitos híbridos de capa gruesa: Se apartan bastante de los circuitos monolíticos. De hecho suelen
contener circuitos monolíticos sin cápsula, transistores, diodos, etc, sobre un sustrato dieléctrico,
interconectados con pistas conductoras. Los resistores se depositan por serigrafía y se ajustan haciéndoles
cortes con láser. Todo ello se encapsula, en cápsulas plásticas o metálicas, dependiendo de la disipación de
energía calórica requerida. En muchos casos, la cápsula no está "moldeada", sino que simplemente se cubre el
circuito con una resinaepoxi para protegerlo. En el mercado se encuentran circuitos híbridos para aplicaciones
en módulos de radio frecuencia (RF), fuentes de alimentación, circuitos de encendido para automóvil, etc.
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Reles
El relé o relevador es un dispositivo electromecánico. Funciona como un
interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una
bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que
permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Fue
inventado por Joseph Henry en 1835.
Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia
que el de entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un
amplificador eléctrico. Como tal se emplearon en telegrafía, haciendo la
función de repetidores que generaban una nueva señal con corriente
procedente de pilas locales a partir de la señal débil recibida por la línea.
Se les llamaba "relevadores". De ahí "relé".
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Electronica
Digital
Fernando lopez Lopez
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Que es???
Obviamente es una ciencia que estudia las señales eléctricas, pero en este
caso son señales discretas, es decir, están bien identificadas, razón por la
cual a un determinado nivel de tensión se lo llama estado alto (High) o Uno
lógico; y a otro, estado bajo (Low) o Cero lógico.
Suponte que las señales eléctricas con que trabaja un sistema digital son 0V y
5V. Es obvio que 5V será el estado alto o uno lógico, pero bueno, habrá
que tener en cuenta que existe la Lógica Positiva y la Lógica Negativa,
veamos cada una de ellas.
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Logica positiva
En esta notación al 1 lógico le corresponde el nivel más alto de tensión
(positivo, si quieres llamarlo así) y al 0 lógico el nivel mas bajo (que bien
podría ser negativo), pero que ocurre cuando la señal no está bien
definida...?. Entonces habrá que conocer cuales son los límites para cada
tipo de señal (conocido como tensión de histéresis), en este gráfico se
puede ver con mayor claridad cada estado lógico y su nivel de tensión.
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Logica Positiva
Aquí ocurre todo lo contrario, es decir, se representa al estado "1" con los
niveles más bajos de tensión y al "0" con los niveles más altos.
Por lo general se suele trabajar con lógica positiva, y así lo
haremos en este tutorial, la forma más sencilla de
representar estos estados es como se puede ver en el
siguiente gráfico.
De ahora en más ya sabrás a que nos referimos con
estados lógicos 1 y 0
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Compuertas logicas
Las compuertas lógicas son dispositivos que operan con aquellos estados
lógicos mencionados en la página anterior y funcionan igual que una
calculadora, de un lado ingresas los datos, ésta realiza una operación, y
finalmente, te muestra el resultado.
Cada una de las compuertas lógicas se las representa mediante un
Símbolo, y la operación que realiza (Operación lógica) se
corresponde con una tabla, llamada Tabla de Verdad, vamos con la
primera
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Compuerta Not
Se trata de un inversor, es decir, invierte el dato de
entrada, por ejemplo; si pones su entrada a 1 (nivel alto)
obtendrás en su salida un 0 (o nivel bajo), y viceversa.
Esta compuerta dispone de una sola entrada. Su
operación lógica es s igual a a invertida
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Compuerta AND
Una compuerta AND tiene dos entradas como mínimo y su
operación lógica es un producto entre ambas, no es un
producto aritmético, aunque en este caso coincidan.
*Observa que su salida será alta si sus dos entradas están
a nivel alto*
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Compuertas OR
Al igual que la anterior posee dos entradas como mínimo y
la operación lógica, será una suma entre ambas...
Bueno, todo va bien hasta que 1 + 1 = 1, el tema es que
se trata de una compuerta O Inclusiva es como a y/o b
*Es decir, basta que una de ellas sea 1 para que su salida
sea también 1*
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Compuertas EX-OR
Es OR EXclusiva en este caso con dos entradas (puede tener mas, claro...!) y
lo que hará con ellas será una suma lógica entre a por b invertida y a
invertida por b.
*Al ser O Exclusiva su salida será 1 si una y sólo una de sus entradas es 1*
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MOTORES DE
CORRIENTE DIRECTA
Los motores eléctricos de corriente continua son el tema de base que se
amplia en el siguiente trabajo, definiéndose en el mismo los temas de más
relevancia para el caso de los motores eléctricos de corriente continua,
como lo son: su definición, los tipos que existen, su utilidad, distintas partes
que los componen, clasificación por excitación, la velocidad, la caja de
bornes y otros mas.
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FUNDAMENTOS DE OPERACIÓN
DE LOS MOTORES ELÉCTRICOS
En magnetismo se conoce la existencia de dos polos: polo norte (N) y polo sur (S), que son las regiones donde se
concentran las líneas de fuerza de un imán. Un motor para funcionar se vale de las fuerzas de atracción y
repulsión que existen entre los polos. De acuerdo con esto, todo motor tiene que estar formado con polos
alternados entre el estator y el rotor, ya que los polos magnéticos iguales se repelen, y polos magnéticos
diferentes se atraen, produciendo así el movimiento de rotación.
Un motor eléctrico opera primordialmente en base a dos principios: El de inducción, descubierto por Michael Faraday
en 1831; que señala, que si un conductor se mueve a través de un campo magnético o está situado en las
proximidades de otro conductor por el que circula una corriente de intensidad variable, se induce una corriente
eléctrica en el primer conductor. Y el principio que André Ampére observo en 1820, en el que establece: que si una
corriente pasa a través de un conductor situado en el interior de un campo magnético, éste ejerce una fuerza
mecánica o f.e.m. (fuerza electromotriz), sobre el conductor.
El movimiento giratorio de los motores de C.C. se basa en el empuje derivado de la repulsión y atracción entre polos
magnéticos. Creando campos constantes convenientemente orientados en estator y rotor, se origina un par de
fuerzas que obliga a que la armadura (también le llamamos así al rotor) gire buscando "como loca" la posición de
equilibrio.
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LOS MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA
PUEDEN SER DE TRES TIPOS:
MOTOR SERIE: es un tipo de motor eléctrico de corriente continua en el cual el devanado de campo
(campo magnético principal) se conecta en serie con la armadura. Este devanado está hecho con
un alambre grueso porque tendrá que soportar la corriente total de la armadura.
Debido a esto se produce un flujo magnético proporcional a la corriente de armadura (carga del
motor). Cuando el motor tiene mucha carga, el campo de serie produce un campo magnético
mucho mayor, lo cual permite un esfuerzo de torsión mucho mayor. Sin embargo, la velocidad de
giro varía dependiendo del tipo de carga que se tenga (sin carga o con carga completa). Estos
motores desarrollan un par de arranque muy elevado y pueden acelerar cargas pesadas
rápidamente.
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MOTOR SHUNT O MOTOR PARALELO: es un motor de corriente continua
cuyo bobinado inductor principal está conectado en derivación con el
circuito formado por los bobinados inducidos e inductor auxiliar.
Al igual que en las dinamos shunt, las bobinas principales están constituidas
por muchas espiras y con hilo de poca sección, por lo que la resistencia del
bobinado inductor principal es muy grande.
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MOTOR COMPOUND: es un motor de corriente continua cuya excitación es originada por dos bobinados
inductores independientes; uno dispuesto en serie con el bobinado inducido y otro conectado en derivación
con el circuito formado por los bobinados inducido, inductor serie e inductor auxiliar.
Los motores compuestos tienen un campo serie sobre el tope del bobinado del campo shunt. Este campo serie, el
cual consiste de pocas vueltas de un alambre grueso, es conectado en serie con la armadura y lleva la
corriente de armadura.
El flujo del campo serie varia directamente a medida que la corriente de armadura varía, y es directamente
proporcional a la carga. El campo serie se conecta de manera tal que su flujo se añade al flujo del campo
principal shunt. Los motores compound se conectan normalmente de esta manera y se denominan como
compound acumulativo.
Esto provee una característica de velocidad que no es tan "dura" o plana como la del motor shunt, ni tan "suave"
como la de un motor serie. Un motor compound tiene un limitado rango de debilitamiento de campo; la
debilitación del campo puede resultar en exceder la máxima velocidad segura del motor sin carga. Los
motores de corriente continua compound son algunas veces utilizados donde se requiera una respuesta
estable de par constante para un rango de velocidades amplio.
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LAS PARTES FUNDAMENTALES DE UN
MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA SON:
ESTATOR:
Es el que crea el campo magnético fijo, al que le llamamos Excitación. En los
motores pequeños se consigue con imanes permanentes. Cada vez se
construyen imanes más potentes, y como consecuencia aparecen en el
mercado motores de excitación permanente, mayores.
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ROTOR
También llamado armadura. Lleva las bobinas cuyo campo
crea, junto al del estator, el par de fuerzas que le hace
girar.
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ESCOBILLAS
Normalmente son dos tacos de grafito que hacen contacto
con las bobinas del rotor. A medida que éste gira, la
conexión se conmuta entre unas y otras bobinas, y
debido a ello se producen chispas que generan calor.
Las escobillas se fabrican normalmente de grafito, y su
nombre se debe a que los primeros motores llevaban en
su lugar unos paquetes hechos con alambres de cobre
dispuestos de manera que al girar el rotor "barrían",
como pequeñas escobas, la superficie sobre la que
tenían que hacer contacto.
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COLECTOR
:
Los contactos entre escobillas y bobinas del rotor se llevan a cabo intercalando
una corona de cobre partida en sectores. El colector consta a su vez de dos
partes básicas:
DELGAS: Son los sectores circulares, aislados entre sí, que tocan con las
escobillas y a su vez están soldados a los extremos de los conductores que
conforman las bobinas del rotor.
MICAS: Son láminas delgadas del mismo material, intercaladas entre las
delgas de manera que el conjunto forma una masa compacta y
mecánicamente robusta.
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Motoreductor
Un motor reductor no es mas que un metodo de reduccion de velocidad de un
motor de combustion o un motor electrico estos por lo regular usan
sistemas de engranajes son algo parecido a una transmision y algunos
parecen un servomotor hidraulico estos trabajan ya sea por metodos
hidraulicos o mecanicos en sistemas piñon-corona entre otros los hay en
veriones que varian el par con sistemas de engranajes haciendo uso de
sistemas de engranes tipo satelite-corona u orbita. en el caso de estos el
par varia en proporcion a la velocidad la verdad no conosco la forma de
calcular la relacion de fuerzas de forma analitica la una forma como yo e
visto que hacen ese calculo es haciendo uso de herramientas de banco
como una que e visto funcionar que le llaman freno prony y otro que se
llama electrodinamometro en ellos primero checan el par del motor y luego
lo vuleven a checar pero ya con el motoreductor en operacion luego con
esa informacion calculan la relacion entre el par y velocidad las formulas de
calculo matematico las e visto en libros de motores electricos y mecanicos
solo que no los tengo a la mano pero recuerdo que para el caso electrico la
informacion la vi en los capitulos 1 y 6 me parece que en el libro de
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Servomotor
Un servomotor (también llamado servo) es un dispositivo similar a un motor de corriente continua que tiene la
capacidad de ubicarse en cualquier posición dentro de su rango de operación, y mantenerse estable en dicha
posición.1
Un servomotor es un motor eléctrico que consta con la capacidad de ser controlado, tanto en velocidad como en
posición.
Los servos se utilizan frecuentemente en sistemas de radio control y en robótica, pero su uso no está limitado a estos.
Es posible modificar un servomotor para obtener un motor de corriente continua que, si bien ya no tiene la
capacidad de control del servo, conserva la fuerza, velocidad y baja inercia que caracteriza a estos dispositivos.
Está conformado por un motor, una caja reductora y un circuito de control. También potencia proporcional para cargas
mecánicas. Un servo, por consiguiente, tiene un consumo de energía reducido.
La corriente que requiere depende del tamaño del servo. Normalmente el fabricante indica cual es la corriente que
consume. La corriente depende principalmente del par, y puede exceder un amperio si el servo está enclavado,
pero no es muy alto si el servo está libre moviéndose todo el tiempo.
Un servomotor son mecanismos. En otras palabras, un servomotor es un motor especial al que se ha añadido un
sistema de control (tarjeta electrónica), un potenciometro y un conjunto de engranajes. Con anterioridad los
servomotores no permitían que el motor girara 360 grados, solo aproximadamente 180; sin embargo, hoy en día
existen servomotores en los que puede ser controlada su posición y velocidad en los 360 grados. Los
servomotores son comúnmente usados en modelismo como aviones, barcos, helicópteros y trenes para controlar
de manera eficaz los sistemas motores y los de dirección.
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TRANSFORMADORES
Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que
permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito
eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia.
La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un
transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la
que se obtiene a la salida. Las máquinas reales
presentan un pequeño porcentaje de pérdidas,
dependiendo de su diseño, tamaño, etc.
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Sensores
El sensor de proximidad es un transductor que detecta
objetos o señales que se encuentran cerca del elemento
sensor.
Existen varios tipos de sensores de proximidad según el
principio físico que utilizan. Los más comunes son los
interruptores de posición, losdetectores capacitivos, los
inductivos y los fotoeléctricos, como el de infrarrojos.
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Capacitivos
La función del detector capacitivo consiste en señalar un cambio de estado, basado en la
variación del estímulo de un campo eléctrico. Los sensores capacitivos detectan
objetos metálicos, o no metálicos, midiendo el cambio en la capacitancia, la cual
depende de la constante dieléctrica del material a detectar, su masa, tamaño, y
distancia hasta la superficie sensible del detector. Los detectores capacitivos están
construidos en base a un oscilador RC. Debido a la influencia del objeto a detectar, y
del cambio de capacitancia, la amplificación se incrementa haciendo entrar en
oscilación el oscilador. El punto exacto de ésta función puede regularse mediante un
potenciómetro, el cual controla la realimentación del oscilador. La distancia de
actuación en determinados materiales, pueden por ello, regularse mediante el
potenciómetro. La señal de salida del oscilador alimenta otro amplificador, el cual a
su vez, pasa la señal a la etapa de salida. Cuando un objeto conductor se acerca a la
cara activa del detector, el objeto actúa como un condensador. El cambio de la
capacitancia es significativo durante una larga distancia. Si se aproxima un objeto no
conductor, (>1) solamente se produce un cambio pequeño en la constante
dieléctrica, y el incremento en su capacitancia es muy pequeño comparado con los
materiales conductores.
Este detector se utiliza comúnmente para detectar material no metálico: papel, plástico,
madera, etc. ya que funciona como un condensador.
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Fotoelectricos
El receptor de rayos infrarrojos suele ser un fototransistor o un fotodiodo. El
circuito de salida utiliza la señal del receptor para amplificarla y adaptarla a
una salida que el sistema pueda entender. la señal enviada por el emisor
puede ser codificada para distinguirla de otra y así identificar varios
sensores a la vez esto es muy utilizado en la robótica en casos en que se
necesita tener más de un emisor infrarrojo y solo se quiera tener un
receptor.
Existen tres tipos de sensores fotoeléctricos, los sensores por barrera de luz,
reflexión sobre espejo o reflexión sobre objetos.
Infrarrojos
El receptor de rayos infrarrojos suele ser un fototransistor o un fotodiodo. El
circuito de salida utiliza la señal del receptor para amplificarla y adaptarla a
una salida que el sistema pueda entender. La señal enviada por el emisor
puede ser codificada para distinguirla de otra y así identificar varios
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uLTRASONICOS
Los sensores de ultrasonidos son detectores de proximidad que trabajan libres
de roces mecánicos y que detectan objetos a distancias de hasta 8m. El
sensor emite impulsos ultrasónicos. Estos reflejan en un objeto, el sensor
recibe el eco producido y lo convierte en señales eléctricas, las cuales son
elaboradas en el aparato de valoración. Estos sensores trabajan solamente
en el aire, y pueden detectar objetos con diferentes formas, colores,
superficies y de diferentes materiales. Los materiales pueden ser sólidos,
líquidos o polvorientos, sin embargo han de ser deflectores de sonido. Los
sensores trabajan según el tiempo de transcurso del eco, es decir, se
valora la distancia temporal entre el impulso de emisión y el impulso del
eco.
Este sensor al no necesitar el contacto físico con el objeto ofrece la posibilidad
de detectar objetos frágiles, como pintura fresca, además detecta cualquier
material, independientemente del color, al mismo alcance, sin ajuste ni
factor de corrección. Los sensores ultrasónicos tienen una función de
aprendizaje para definir el campo de detección, con un alcance mínimo y
máximo de precisión de 6 mm. El problema que presentan estos
dispositivos son las zonas ciegas y el problema de las falsas alarmas. La
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Magnetico
Los sensores de proximidad magnéticos son
caracterizados por la posibilidad de distancias grandes
de la conmutación, disponible de los sensores con
dimensiones pequeñas. Detectan los objetos
magnéticos (imanes generalmente permanentes) que se
utilizan para accionar el proceso de la conmutación. Los
campos magnéticos pueden pasar a través de muchos
materiales no magnéticos, el proceso de la conmutación
se puede también accionar sin la necesidad de la
exposición directa al objeto. Usando los conductores
magnéticos (ej. hierro), el campo magnético se puede
transmitir sobre mayores distancias para, por ejemplo,
poder llevarse la señal de áreas de alta temperatura.
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Transformadores
Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que
permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito
eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia.
La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un
transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la
que se obtiene a la salida. Las máquinas reales
presentan un pequeño porcentaje de pérdidas,
dependiendo de su diseño, tamaño, etc.
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FUNCIONEMIENTO
Si se aplica una fuerza electromotriz alterna en el
devanado primario, circulará por éste una corriente
alterna que creará a su vez un campo
magnéticovariable. Este campo magnético variable
originará, por inducción electromagnética, la aparición
de una fuerza electromotriz en los extremos del
devanado secundario.
Electronica
Analogica
Fernando Lopez Lopez
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La corriente eléctrica.
La corriente eléctrica consiste en el movimiento
ordenado de cargas eléctricas por un
material.
Las cargas que se mueven por los aparatos
eléctricos que usamos a diario son las cargas
negativas.
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Resistencia Electrica
La resistencia eléctrica, es una propiedad de un objeto o
sustancia que hace que se resista u oponga al paso de
una corriente eléctrica. La resistencia de un circuito
eléctrico determina (según la llamada ley de Ohm)
cuánta corriente fluye en el circuito cuando se le aplica
un voltaje determinado. La unidad de resistencia es el
ohmio, que es la resistencia de un conductor si es
recorrido por una corriente de un amperio cuando se le
aplica una tensión de 1 voltio.
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Codigo de Colores
Una amplia variedad de resistores, fijos o variables, son suficientemente
grande para que se imprima su valor resistivo en ohms en su encapsulado.
No obstante, hay algunos demasiado pequeños para que puedan
imprimirse números en ellos. Para los resistores moldeados fijos de
composición se imprimen cuatro bandas de color en un extremo del forro
exterior.. Cada color tiene el valor numérico.. Las bandas de color se leen
siempre de izquierda a derecha desde el extremo que tiene la banda más
cercana a él,
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Circuitos eléctricos y sus
Componentes.
Un circuito eléctrico es el trayecto o ruta de una corriente eléctrica. El
término se utiliza principalmente para definir un trayecto continuo
compuesto por conductores y dispositivos conductores, que incluye una
fuente de fuerza electromotriz que transporta la corriente por el circuito
(Figura 2). Un circuito de este tipo se denomina circuito cerrado, y
aquéllos en los que el trayecto no es continuo se denominan abiertos.
Un cortocircuito es un circuito en el que se efectúa una conexión directa,
sin resistencia, inductancia ni capacitancia apreciables, entre los
terminales de la fuente de fuerza electromotriz.
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Ley de Ohm.
La ley básica del flujo de la corriente es la ley de Ohm, así llamada en honor a
su descubridor, el físico alemán Georg Ohm. Según la ley de Ohm, la
cantidad de corriente que fluye por un circuito formado por resistencias
puras es directamente proporcional a la fuerza electromotriz aplicada al
circuito, e inversamente proporcional a la resistencia total del circuito. Esta
ley suele expresarse mediante la fórmula I = V/R, siendo I la intensidad de
corriente en amperios, V la fuerza electromotriz en voltios y R la resistencia
en ohmios. La ley de Ohm se aplica a todos los circuitos eléctricos, tanto a
los de corriente continua (CC) como a los de corriente alterna (CA), aunque
para el análisis de circuitos complejos y circuitos de CA deben emplearse
principios adicionales que incluyen inductancias y capacitancias.
V = I x R (8)
Donde:
V: diferencia de potencial o voltaje aplicado a la resistencia, Voltios
I: corriente que atraviesa la resistencia, Amperios
R: resistencia, Ohmios
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Potencia electrica
Al circular la corriente, los electrones que la componen colisionan con los
atomos del conductor y ceden energía, que aparece en la forma de calor.
La cantidad de energía desprendida en un circuito se mide en julios. La
potencia consumida se mide en vatios; 1 vatio equivale a 1 julio por
segundo. La potencia "P" consumida por un circuito determinado puede
calcularse a partir de la expresión:
(9)
Donde:
V: diferencia de potencial o voltaje aplicado a la resistencia, Voltios
I: corriente que atraviesa la resistencia, Amperios
R: resistencia, Ohmios
P: potencia eléctrica, Watios
Para cuantificar el calor generado por una resistencia eléctrica al ser
atravesada por una corriente eléctrica, se usa el siguiente factor de
conversión:
1 Watt = 0,2389 calorías / segundo
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Circuito serie-paralelo.
Un circuito en serie es aquél en que los dispositivos o elementos del circuito están dispuestos de tal manera que la totalidad de la
corriente pasa a través de cada elemento sin división ni derivación (Figura 3). Cuando en un circuito hay dos o más
resistencias en serie, la resistencia total se calcula sumandolos valores de dichas resistencias. Si las resistencias están en
serie, el valor total de la resistencia del circuito se obtiene mediante la fórmula:
(10)
Donde:
Re: resistencia equivalente de la disposición, ohmios
Ri: resistencia individual i, ohmios
En un circuito en paralelo los dispositivos eléctricos, por ejemplo las lámparas incandescentes o las celdas de una batería, están
dispuestos de manera que todos los polos, electrodos y terminales positivos (+) se unen en un único conductor, y todos los
negativos (-) en otro, de forma que cada unidad se encuentra, en realidad, en una derivación paralela. El valor de dos
resistencias iguales en paralelo es igual a la mitad del valor de las resistencias componentes y, en cada caso, el valor de las
resistencias en paralelo es menor que el valor de la más pequeña de cada una de las resistencias implicadas. Si las
resistencias están en paralelo, el valor total de la resistencia del circuito se obtiene mediante la fórmula:
(11)
Donde:
Re: resistencia equivalente de la disposición, ohmios
Ri: resistencia individual i, ohmios
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Leyes de Kirchhoff
Si un circuito tiene un número de derivaciones interconectadas, es necesario aplicar otras dos leyes para obtener el
flujo de corriente que recorre las distintas derivaciones. Estas leyes, descubiertas por el físico alemán Gustav
Robert Kirchhoff, son conocidas como las leyes de Kirchhoff. La primera, la ley de los nudos, enuncia que en
cualquier unión en un circuito a través del cual fluye una corriente constante, la suma de las intensidades que
llegan a un nudo es igual a la suma de las intensidades que salen del mismo. La segunda ley, la ley de las mallas
afirma que, comenzando por cualquier punto deuna red y siguiendo cualquier trayecto cerrado de vuelta al punto
inicial, la suma neta de las fuerzas electromotrices halladas será igual a la suma neta de los productos de las
resistencias halladas y de las intensidades que fluyen a través de ellas. Esta segunda ley es sencillamente una
ampliación de la ley de Ohm.
Reglas de los nodos
En todo nodo se cumple:
(19)
"Las corrientes que entran a un nodo son iguales a las corrientes que salen"
Regla de las mallas
En toda malla se cumple:
(20)
"La sumatoria de las fuerzas electromotrices en una malla menos la sumatoria de las caídas de potencial en los
resistores presentes es igual a cero"
Regla de signos:
Al pasar a través de una pila del terminal positivo al negativo se considera positivo la f.e.m
Al pasar a través de una pila del terminal negativo al positivo se considera negativa la f.e.m
Al pasar a través de un resistor de mayor a menor potencial se considerará la existencia de una caída
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LED
Un led1 (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, 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 espectroinfrarrojo, visible y ultravioleta.
Compuesto
arseniuro de galio (GaAs)
arseniuro de galio y aluminio
(AlGaAs)
arseniuro fosfuro de galio
(GaAsP)
fosfuro de galio (GaP)
nitruro de galio (GaN)
seleniuro de zinc (ZnSe)
nitruro de galio e indio (InGaN)
carburo de silicio (SiC)
diamante (C)
silicio (Si)
Color
Long. de
onda
Infrarrojo
rojo e infrarrojo
940 nm
890 nm
rojo, anaranjado y
amarillo
verde
verde
azul
azul
azul
ultravioleta
en desarrollo
630 nm
555 nm
525 nm
450 nm
480 nm
•
•
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•
•
Rojo = 1,8 a 2,2 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.
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Calculo de resistencia de
un LED
Refiere al valor de corriente para la intensidad luminosa que necesitamos. Lo
común es de 10 miliamperios para ledes de baja luminosidad y 20 mA para
ledes de alta luminosidad; un valor superior puede inutilizar el led o reducir
de manera considerable su tiempo de vida.
Otros ledes de una mayor capacidad de corriente conocidos como ledes de
potencia (1 W, 3 W, 5 W, etc.), pueden ser usados a 150 mA, 350 mA, 750
mA o incluso a 1000 mA dependiendo de las características opto-eléctricas
dadas por el fabricante.
Cabe recordar que también pueden conectarse varios en serie, sumándose las
diferencias de potencial en cada uno. También se pueden hacer
configuraciones en paralelo, aunque este tipo de configuraciones no son
muy recomendadas para diseños de circuitos con ledes eficientes.
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Diodo
Luego mediante la ley de Ohm, puede calcularse la resistencia R adecuada
para la tensión de la fuente Vfuente que utilicemos. El término I, en la
fórmula, se reUn diodo es un componente electrónico de dos terminales
que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo
sentido. Este término generalmente se usa para referirse al diodo
semiconductor, el más común en la actualidad; consta de una pieza de
cristalsemiconductor 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.
Un diodo semiconductor moderno está hecho de cristal semiconductor como el
silicio con impurezas en él para crear una región que contiene portadores
de carga negativos (electrones), llamado semiconductor de tipo n, y una
región en el otro lado que contiene portadores de carga positiva (huecos),
llamado semiconductor tipo p. Las terminales del diodo se unen a cada
región. El límite dentro del cristal de estas dos regiones, llamado una unión
PN, es donde la importancia del diodo toma su lugar. El cristal conduce una
corriente de electrones del lado n (llamado cátodo), pero no en la dirección
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Polarizacion directa de un
diodo
En este caso, la batería disminuye la barrera de potencial de la zona de carga espacial, permitiendo el
paso de la corriente de electrones a través de la unión; es decir, el diodo polarizado directamente
conduce la electricidad.
Para que un diodo esté polarizado directamente, se debe conectar el polo positivo de la batería al
ánodo del diodo y el polo negativo al cátodo. En estas condiciones podemos observar que:
El polo negativo de la batería repele los electrones libres del cristal n, con lo que estos
electrones se dirigen hacia la unión p-n.
El polo positivo de la batería atrae a los electrones de valencia del cristal p, esto es equivalente
a decir que empuja a los huecos hacia la unión p-n.
Cuando la diferencia de potencial entre los bornes de la batería es mayor que la diferencia de
potencial en la zona de carga espacial, los electrones libres del cristal n, adquieren la energía
suficiente para saltar a los huecos del cristal p, los cuales previamente se han desplazado hacia
la unión p-n.
Una vez que un electrón libre de la zona n salta a la zona p atravesando la zona de carga
espacial, cae en uno de los múltiples huecos de la zona p convirtiéndose en electrón de
valencia. Una vez ocurrido esto el electrón es atraído por el polo positivo de la batería y se
desplaza de átomo en átomo hasta llegar al final del cristal p, desde el cual se introduce en el
hilo conductor y llega hasta la batería.
De este modo, con la batería cediendo electrones libres a la zona n y atrayendo electrones de
valencia de la zona p, aparece a través del diodo una corriente eléctrica constante hasta el final.
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Polarizacion inversa
En este caso, el polo negativo de la batería se conecta a la zona p y el polo positivo a la zona n, lo que hace aumentar la zona de
carga espacial, y la tensión en dicha zona hasta que se alcanza el valor de la tensión de la batería, tal y como se explica a
continuación:
El polo positivo de la batería atrae a los electrones libres de la zona n, los cuales salen del cristal n y se introducen en el
conductor dentro del cual se desplazan hasta llegar a la batería. A medida que los electrones libres abandonan la zona n,
los átomos pentavalentes que antes eran neutros, al verse desprendidos de su electrón en el orbital de conducción,
adquieren estabilidad (8 electrones en la capa de valencia, ver semiconductor y átomo) y una carga eléctrica neta de +1,
con lo que se convierten en iones positivos.
El polo negativo de la batería cede electrones libres a los átomos trivalentes de la zona p. Recordemos que estos átomos
sólo tienen 3 electrones de valencia, con lo que una vez que han formado los enlaces covalentes con los átomos de
silicio, tienen solamente 7 electrones de valencia, siendo el electrón que falta el denominado hueco. El caso es que
cuando los electrones libres cedidos por la batería entran en la zona p, caen dentro de estos huecos con lo que los
átomos trivalentes adquieren estabilidad (8 electrones en su orbital de valencia) y una carga eléctrica neta de -1,
convirtiéndose así en iones negativos.
Este proceso se repite una y otra vez hasta que la zona de carga espacial adquiere el mismo potencial eléctrico que la
batería.
En esta situación, el diodo no debería conducir la corriente; sin embargo, debido al efecto de la temperatura se formarán pares
electrón-hueco (ver semiconductor) a ambos lados de la unión produciendo una pequeña corriente (del orden de 1 μA)
denominada corriente inversa de saturación. Además, existe también una denominada corriente superficial de fugas la
cual, como su propio nombre indica, conduce una pequeña corriente por la superficie del diodo; ya que en la superficie, los
átomos de silicio no están rodeados de suficientes átomos para realizar los cuatro enlaces covalentes necesarios para
obtener estabilidad. Esto hace que los átomos de la superficie del diodo, tanto de la zona n como de la p, tengan huecos en
su orbital de valencia con lo que los electrones circulan sin dificultad a través de ellos. No obstante, al igual que la corriente
inversa de saturación, la corriente superficial de fuga es despreciable.
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Capacitores
Un condensador (en inglés, capacitor, nombre por el cual se le conoce
frecuentemente en el ámbito de la electrónica y otras ramas de la física
aplicada), es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica,
capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado
por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o
placas, en situación de influencia total (esto es, que todas laslíneas de
campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un
material dieléctrico o por el vacío. Las placas, sometidas a unadiferencia de
potencial, adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de
ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de carga total.
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Transistores
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 encuentran prácticamente en todos los
aparatos electrónicos de uso diario: radios, televisores, reproductores de
audio y video, relojes de cuarzo, computadoras, lámparas fluorescentes,
tomógrafos, teléfonos celulares, etc.
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Fototransistor
Los fototransistores son sensibles a la radiación electromagnética en
frecuencias cercanas a la de la luz visible; debido a esto su flujo de
corriente puede ser regulado por medio de la luz incidente. Un fototransistor
es, en esencia, lo mismo que un transistor normal, sólo que puede trabajar
de 2 maneras diferentes:
Como un transistor normal con la corriente de base (IB) (modo común);
Como fototransistor, cuando la luz que incide en este elemento hace las
veces de corriente de base. (IP) (modo de iluminación).
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Tiristor
El tiristor ([[Idioma ingles ç |gr.]]: puerta) es un componente electrónico constituido por elementos
semiconductores que utiliza realimentacióninterna para producir una conmutación. Los materiales
de los que se compone son de tipo semiconductor, es decir, dependiendo de la temperatura a la
que se encuentren pueden funcionar como aislantes o como conductores. Son dispositivos
unidireccionales porque solamente transmiten la corriente en un único sentido. Se emplea
generalmente para el control de potencia eléctrica.
El dispositivo consta de un ánodo y un cátodo, donde las uniones son de tipo PNPN entre los mismos.
Por tanto se puede modelar como 2 transistores típicos PNP y NPN, por eso se dice también que
el tiristor funciona con tensión realimentada. Se crean así 3 uniones (denominadas J1, J2, J3
respectivamente), el terminal de puerta está conectado a la unión J2 (unión NP).
El tiristor es un conmutador biestable, es decir, es el equivalente electrónico de los interruptores
mecánicos; por tanto, es capaz de dejar pasar plenamente o bloquear por completo el paso de la
corriente sin tener nivel intermedio alguno, aunque no son capaces de soportar grandes
sobrecargas de corriente. Este principio básico puede observarse también en el diodo Shockley.
El diseño del tiristor permite que éste pase rápidamente a encendido al recibir un pulso momentáneo
de corriente en su terminal de control, denominada puerta (o en inglés, gate) cuando hay una
tensión positiva entre ánodo y cátodo, es decir la tensión en el ánodo es mayor que en el cátodo.
Solo puede ser apagado con la interrupción de la fuente de voltaje, abriendo el circuito, o bien,
haciendo pasar una corriente en sentido inverso por el dispositivo. Si se polariza inversamente en
el tiristor existirá una débil corriente inversa de fugas hasta que se alcance el punto de tensión
inversa máxima, provocándose la destrucción del elemento (por avalancha en la unión).
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Circuito Integrado
Un circuito integrado (CI), también conocido como chip o microchip, es una pastilla pequeña de material
semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre la que se fabrican circuitos electrónicos
generalmente mediante fotolitografía y que está protegida dentro de un encapsulado de plástico o cerámica. El
encapsulado posee conductores metálicos apropiados para hacer conexión entre la pastilla y un circuito impreso.
Existen al menos tres tipos de circuitos integrados:
Circuitos monolíticos: Están fabricados en un solo monocristal, habitualmente de silicio, pero también existen
en germanio, arseniuro de galio, silicio-germanio, etc.
Circuitos híbridos de capa fina: Son muy similares a los circuitos monolíticos, pero, además, contienen
componentes difíciles de fabricar con tecnología monolítica. Muchos conversores A/D y conversores D/A se
fabricaron en tecnología híbrida hasta que los progresos en la tecnología permitieron fabricar resistores
precisos.
Circuitos híbridos de capa gruesa: Se apartan bastante de los circuitos monolíticos. De hecho suelen
contener circuitos monolíticos sin cápsula, transistores, diodos, etc, sobre un sustrato dieléctrico,
interconectados con pistas conductoras. Los resistores se depositan por serigrafía y se ajustan haciéndoles
cortes con láser. Todo ello se encapsula, en cápsulas plásticas o metálicas, dependiendo de la disipación de
energía calórica requerida. En muchos casos, la cápsula no está "moldeada", sino que simplemente se cubre el
circuito con una resinaepoxi para protegerlo. En el mercado se encuentran circuitos híbridos para aplicaciones
en módulos de radio frecuencia (RF), fuentes de alimentación, circuitos de encendido para automóvil, etc.
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Reles
El relé o relevador es un dispositivo electromecánico. Funciona como un
interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una
bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que
permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Fue
inventado por Joseph Henry en 1835.
Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia
que el de entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un
amplificador eléctrico. Como tal se emplearon en telegrafía, haciendo la
función de repetidores que generaban una nueva señal con corriente
procedente de pilas locales a partir de la señal débil recibida por la línea.
Se les llamaba "relevadores". De ahí "relé".
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Electronica
Digital
Fernando lopez Lopez
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Que es???
Obviamente es una ciencia que estudia las señales eléctricas, pero en este
caso son señales discretas, es decir, están bien identificadas, razón por la
cual a un determinado nivel de tensión se lo llama estado alto (High) o Uno
lógico; y a otro, estado bajo (Low) o Cero lógico.
Suponte que las señales eléctricas con que trabaja un sistema digital son 0V y
5V. Es obvio que 5V será el estado alto o uno lógico, pero bueno, habrá
que tener en cuenta que existe la Lógica Positiva y la Lógica Negativa,
veamos cada una de ellas.
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Logica positiva
En esta notación al 1 lógico le corresponde el nivel más alto de tensión
(positivo, si quieres llamarlo así) y al 0 lógico el nivel mas bajo (que bien
podría ser negativo), pero que ocurre cuando la señal no está bien
definida...?. Entonces habrá que conocer cuales son los límites para cada
tipo de señal (conocido como tensión de histéresis), en este gráfico se
puede ver con mayor claridad cada estado lógico y su nivel de tensión.
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Logica Positiva
Aquí ocurre todo lo contrario, es decir, se representa al estado "1" con los
niveles más bajos de tensión y al "0" con los niveles más altos.
Por lo general se suele trabajar con lógica positiva, y así lo
haremos en este tutorial, la forma más sencilla de
representar estos estados es como se puede ver en el
siguiente gráfico.
De ahora en más ya sabrás a que nos referimos con
estados lógicos 1 y 0
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Compuertas logicas
Las compuertas lógicas son dispositivos que operan con aquellos estados
lógicos mencionados en la página anterior y funcionan igual que una
calculadora, de un lado ingresas los datos, ésta realiza una operación, y
finalmente, te muestra el resultado.
Cada una de las compuertas lógicas se las representa mediante un
Símbolo, y la operación que realiza (Operación lógica) se
corresponde con una tabla, llamada Tabla de Verdad, vamos con la
primera
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Compuerta Not
Se trata de un inversor, es decir, invierte el dato de
entrada, por ejemplo; si pones su entrada a 1 (nivel alto)
obtendrás en su salida un 0 (o nivel bajo), y viceversa.
Esta compuerta dispone de una sola entrada. Su
operación lógica es s igual a a invertida
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Compuerta AND
Una compuerta AND tiene dos entradas como mínimo y su
operación lógica es un producto entre ambas, no es un
producto aritmético, aunque en este caso coincidan.
*Observa que su salida será alta si sus dos entradas están
a nivel alto*
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Compuertas OR
Al igual que la anterior posee dos entradas como mínimo y
la operación lógica, será una suma entre ambas...
Bueno, todo va bien hasta que 1 + 1 = 1, el tema es que
se trata de una compuerta O Inclusiva es como a y/o b
*Es decir, basta que una de ellas sea 1 para que su salida
sea también 1*
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Compuertas EX-OR
Es OR EXclusiva en este caso con dos entradas (puede tener mas, claro...!) y
lo que hará con ellas será una suma lógica entre a por b invertida y a
invertida por b.
*Al ser O Exclusiva su salida será 1 si una y sólo una de sus entradas es 1*
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MOTORES DE
CORRIENTE DIRECTA
Los motores eléctricos de corriente continua son el tema de base que se
amplia en el siguiente trabajo, definiéndose en el mismo los temas de más
relevancia para el caso de los motores eléctricos de corriente continua,
como lo son: su definición, los tipos que existen, su utilidad, distintas partes
que los componen, clasificación por excitación, la velocidad, la caja de
bornes y otros mas.
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FUNDAMENTOS DE OPERACIÓN
DE LOS MOTORES ELÉCTRICOS
En magnetismo se conoce la existencia de dos polos: polo norte (N) y polo sur (S), que son las regiones donde se
concentran las líneas de fuerza de un imán. Un motor para funcionar se vale de las fuerzas de atracción y
repulsión que existen entre los polos. De acuerdo con esto, todo motor tiene que estar formado con polos
alternados entre el estator y el rotor, ya que los polos magnéticos iguales se repelen, y polos magnéticos
diferentes se atraen, produciendo así el movimiento de rotación.
Un motor eléctrico opera primordialmente en base a dos principios: El de inducción, descubierto por Michael Faraday
en 1831; que señala, que si un conductor se mueve a través de un campo magnético o está situado en las
proximidades de otro conductor por el que circula una corriente de intensidad variable, se induce una corriente
eléctrica en el primer conductor. Y el principio que André Ampére observo en 1820, en el que establece: que si una
corriente pasa a través de un conductor situado en el interior de un campo magnético, éste ejerce una fuerza
mecánica o f.e.m. (fuerza electromotriz), sobre el conductor.
El movimiento giratorio de los motores de C.C. se basa en el empuje derivado de la repulsión y atracción entre polos
magnéticos. Creando campos constantes convenientemente orientados en estator y rotor, se origina un par de
fuerzas que obliga a que la armadura (también le llamamos así al rotor) gire buscando "como loca" la posición de
equilibrio.
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LOS MOTORES DE CORRIENTE DIRECTA
PUEDEN SER DE TRES TIPOS:
MOTOR SERIE: es un tipo de motor eléctrico de corriente continua en el cual el devanado de campo
(campo magnético principal) se conecta en serie con la armadura. Este devanado está hecho con
un alambre grueso porque tendrá que soportar la corriente total de la armadura.
Debido a esto se produce un flujo magnético proporcional a la corriente de armadura (carga del
motor). Cuando el motor tiene mucha carga, el campo de serie produce un campo magnético
mucho mayor, lo cual permite un esfuerzo de torsión mucho mayor. Sin embargo, la velocidad de
giro varía dependiendo del tipo de carga que se tenga (sin carga o con carga completa). Estos
motores desarrollan un par de arranque muy elevado y pueden acelerar cargas pesadas
rápidamente.
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MOTOR SHUNT O MOTOR PARALELO: es un motor de corriente continua
cuyo bobinado inductor principal está conectado en derivación con el
circuito formado por los bobinados inducidos e inductor auxiliar.
Al igual que en las dinamos shunt, las bobinas principales están constituidas
por muchas espiras y con hilo de poca sección, por lo que la resistencia del
bobinado inductor principal es muy grande.
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MOTOR COMPOUND: es un motor de corriente continua cuya excitación es originada por dos bobinados
inductores independientes; uno dispuesto en serie con el bobinado inducido y otro conectado en derivación
con el circuito formado por los bobinados inducido, inductor serie e inductor auxiliar.
Los motores compuestos tienen un campo serie sobre el tope del bobinado del campo shunt. Este campo serie, el
cual consiste de pocas vueltas de un alambre grueso, es conectado en serie con la armadura y lleva la
corriente de armadura.
El flujo del campo serie varia directamente a medida que la corriente de armadura varía, y es directamente
proporcional a la carga. El campo serie se conecta de manera tal que su flujo se añade al flujo del campo
principal shunt. Los motores compound se conectan normalmente de esta manera y se denominan como
compound acumulativo.
Esto provee una característica de velocidad que no es tan "dura" o plana como la del motor shunt, ni tan "suave"
como la de un motor serie. Un motor compound tiene un limitado rango de debilitamiento de campo; la
debilitación del campo puede resultar en exceder la máxima velocidad segura del motor sin carga. Los
motores de corriente continua compound son algunas veces utilizados donde se requiera una respuesta
estable de par constante para un rango de velocidades amplio.
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LAS PARTES FUNDAMENTALES DE UN
MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA SON:
ESTATOR:
Es el que crea el campo magnético fijo, al que le llamamos Excitación. En los
motores pequeños se consigue con imanes permanentes. Cada vez se
construyen imanes más potentes, y como consecuencia aparecen en el
mercado motores de excitación permanente, mayores.
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ROTOR
También llamado armadura. Lleva las bobinas cuyo campo
crea, junto al del estator, el par de fuerzas que le hace
girar.
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ESCOBILLAS
Normalmente son dos tacos de grafito que hacen contacto
con las bobinas del rotor. A medida que éste gira, la
conexión se conmuta entre unas y otras bobinas, y
debido a ello se producen chispas que generan calor.
Las escobillas se fabrican normalmente de grafito, y su
nombre se debe a que los primeros motores llevaban en
su lugar unos paquetes hechos con alambres de cobre
dispuestos de manera que al girar el rotor "barrían",
como pequeñas escobas, la superficie sobre la que
tenían que hacer contacto.
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COLECTOR
:
Los contactos entre escobillas y bobinas del rotor se llevan a cabo intercalando
una corona de cobre partida en sectores. El colector consta a su vez de dos
partes básicas:
DELGAS: Son los sectores circulares, aislados entre sí, que tocan con las
escobillas y a su vez están soldados a los extremos de los conductores que
conforman las bobinas del rotor.
MICAS: Son láminas delgadas del mismo material, intercaladas entre las
delgas de manera que el conjunto forma una masa compacta y
mecánicamente robusta.
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Motoreductor
Un motor reductor no es mas que un metodo de reduccion de velocidad de un
motor de combustion o un motor electrico estos por lo regular usan
sistemas de engranajes son algo parecido a una transmision y algunos
parecen un servomotor hidraulico estos trabajan ya sea por metodos
hidraulicos o mecanicos en sistemas piñon-corona entre otros los hay en
veriones que varian el par con sistemas de engranajes haciendo uso de
sistemas de engranes tipo satelite-corona u orbita. en el caso de estos el
par varia en proporcion a la velocidad la verdad no conosco la forma de
calcular la relacion de fuerzas de forma analitica la una forma como yo e
visto que hacen ese calculo es haciendo uso de herramientas de banco
como una que e visto funcionar que le llaman freno prony y otro que se
llama electrodinamometro en ellos primero checan el par del motor y luego
lo vuleven a checar pero ya con el motoreductor en operacion luego con
esa informacion calculan la relacion entre el par y velocidad las formulas de
calculo matematico las e visto en libros de motores electricos y mecanicos
solo que no los tengo a la mano pero recuerdo que para el caso electrico la
informacion la vi en los capitulos 1 y 6 me parece que en el libro de
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Servomotor
Un servomotor (también llamado servo) es un dispositivo similar a un motor de corriente continua que tiene la
capacidad de ubicarse en cualquier posición dentro de su rango de operación, y mantenerse estable en dicha
posición.1
Un servomotor es un motor eléctrico que consta con la capacidad de ser controlado, tanto en velocidad como en
posición.
Los servos se utilizan frecuentemente en sistemas de radio control y en robótica, pero su uso no está limitado a estos.
Es posible modificar un servomotor para obtener un motor de corriente continua que, si bien ya no tiene la
capacidad de control del servo, conserva la fuerza, velocidad y baja inercia que caracteriza a estos dispositivos.
Está conformado por un motor, una caja reductora y un circuito de control. También potencia proporcional para cargas
mecánicas. Un servo, por consiguiente, tiene un consumo de energía reducido.
La corriente que requiere depende del tamaño del servo. Normalmente el fabricante indica cual es la corriente que
consume. La corriente depende principalmente del par, y puede exceder un amperio si el servo está enclavado,
pero no es muy alto si el servo está libre moviéndose todo el tiempo.
Un servomotor son mecanismos. En otras palabras, un servomotor es un motor especial al que se ha añadido un
sistema de control (tarjeta electrónica), un potenciometro y un conjunto de engranajes. Con anterioridad los
servomotores no permitían que el motor girara 360 grados, solo aproximadamente 180; sin embargo, hoy en día
existen servomotores en los que puede ser controlada su posición y velocidad en los 360 grados. Los
servomotores son comúnmente usados en modelismo como aviones, barcos, helicópteros y trenes para controlar
de manera eficaz los sistemas motores y los de dirección.
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TRANSFORMADORES
Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que
permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito
eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia.
La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un
transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la
que se obtiene a la salida. Las máquinas reales
presentan un pequeño porcentaje de pérdidas,
dependiendo de su diseño, tamaño, etc.
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Sensores
El sensor de proximidad es un transductor que detecta
objetos o señales que se encuentran cerca del elemento
sensor.
Existen varios tipos de sensores de proximidad según el
principio físico que utilizan. Los más comunes son los
interruptores de posición, losdetectores capacitivos, los
inductivos y los fotoeléctricos, como el de infrarrojos.
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Capacitivos
La función del detector capacitivo consiste en señalar un cambio de estado, basado en la
variación del estímulo de un campo eléctrico. Los sensores capacitivos detectan
objetos metálicos, o no metálicos, midiendo el cambio en la capacitancia, la cual
depende de la constante dieléctrica del material a detectar, su masa, tamaño, y
distancia hasta la superficie sensible del detector. Los detectores capacitivos están
construidos en base a un oscilador RC. Debido a la influencia del objeto a detectar, y
del cambio de capacitancia, la amplificación se incrementa haciendo entrar en
oscilación el oscilador. El punto exacto de ésta función puede regularse mediante un
potenciómetro, el cual controla la realimentación del oscilador. La distancia de
actuación en determinados materiales, pueden por ello, regularse mediante el
potenciómetro. La señal de salida del oscilador alimenta otro amplificador, el cual a
su vez, pasa la señal a la etapa de salida. Cuando un objeto conductor se acerca a la
cara activa del detector, el objeto actúa como un condensador. El cambio de la
capacitancia es significativo durante una larga distancia. Si se aproxima un objeto no
conductor, (>1) solamente se produce un cambio pequeño en la constante
dieléctrica, y el incremento en su capacitancia es muy pequeño comparado con los
materiales conductores.
Este detector se utiliza comúnmente para detectar material no metálico: papel, plástico,
madera, etc. ya que funciona como un condensador.
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Fotoelectricos
El receptor de rayos infrarrojos suele ser un fototransistor o un fotodiodo. El
circuito de salida utiliza la señal del receptor para amplificarla y adaptarla a
una salida que el sistema pueda entender. la señal enviada por el emisor
puede ser codificada para distinguirla de otra y así identificar varios
sensores a la vez esto es muy utilizado en la robótica en casos en que se
necesita tener más de un emisor infrarrojo y solo se quiera tener un
receptor.
Existen tres tipos de sensores fotoeléctricos, los sensores por barrera de luz,
reflexión sobre espejo o reflexión sobre objetos.
Infrarrojos
El receptor de rayos infrarrojos suele ser un fototransistor o un fotodiodo. El
circuito de salida utiliza la señal del receptor para amplificarla y adaptarla a
una salida que el sistema pueda entender. La señal enviada por el emisor
puede ser codificada para distinguirla de otra y así identificar varios
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uLTRASONICOS
Los sensores de ultrasonidos son detectores de proximidad que trabajan libres
de roces mecánicos y que detectan objetos a distancias de hasta 8m. El
sensor emite impulsos ultrasónicos. Estos reflejan en un objeto, el sensor
recibe el eco producido y lo convierte en señales eléctricas, las cuales son
elaboradas en el aparato de valoración. Estos sensores trabajan solamente
en el aire, y pueden detectar objetos con diferentes formas, colores,
superficies y de diferentes materiales. Los materiales pueden ser sólidos,
líquidos o polvorientos, sin embargo han de ser deflectores de sonido. Los
sensores trabajan según el tiempo de transcurso del eco, es decir, se
valora la distancia temporal entre el impulso de emisión y el impulso del
eco.
Este sensor al no necesitar el contacto físico con el objeto ofrece la posibilidad
de detectar objetos frágiles, como pintura fresca, además detecta cualquier
material, independientemente del color, al mismo alcance, sin ajuste ni
factor de corrección. Los sensores ultrasónicos tienen una función de
aprendizaje para definir el campo de detección, con un alcance mínimo y
máximo de precisión de 6 mm. El problema que presentan estos
dispositivos son las zonas ciegas y el problema de las falsas alarmas. La
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Magnetico
Los sensores de proximidad magnéticos son
caracterizados por la posibilidad de distancias grandes
de la conmutación, disponible de los sensores con
dimensiones pequeñas. Detectan los objetos
magnéticos (imanes generalmente permanentes) que se
utilizan para accionar el proceso de la conmutación. Los
campos magnéticos pueden pasar a través de muchos
materiales no magnéticos, el proceso de la conmutación
se puede también accionar sin la necesidad de la
exposición directa al objeto. Usando los conductores
magnéticos (ej. hierro), el campo magnético se puede
transmitir sobre mayores distancias para, por ejemplo,
poder llevarse la señal de áreas de alta temperatura.
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Transformadores
Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que
permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito
eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia.
La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un
transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la
que se obtiene a la salida. Las máquinas reales
presentan un pequeño porcentaje de pérdidas,
dependiendo de su diseño, tamaño, etc.
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FUNCIONEMIENTO
Si se aplica una fuerza electromotriz alterna en el
devanado primario, circulará por éste una corriente
alterna que creará a su vez un campo
magnéticovariable. Este campo magnético variable
originará, por inducción electromagnética, la aparición
de una fuerza electromotriz en los extremos del
devanado secundario.