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FUNDAMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA
Andrés Fernando Perea Castillo 10-5
Angie Sophie Medina Ibarra 10-5
Juan Sebastián Sánchez Valencia 10-5
María José Pareja Ramírez 10-5
Valentina Mosquera Arenas 10-5
Jacobo Paredes Rico 10-5
Institución Educativa Liceo Departamental
Santiago de Cali / Valle del Cauca
Tecnología e Informática
Guillermo Mondragón
28 de Febrero del 2021
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Contenido
-Fundamentos de la Electricidad y la Electrónica ……………………. 3
-Transporte de Corriente Eléctrica ……………………………………. 4
-Términos Básicos de la Electrónica ………………………………….. 8
-La Electrónica ………………………………………………………. 11
-Resistencias ………………………………………………………….. 13
-Resistencias Variables ……………………………………………….. 15
-Condensadores ………………………………………………………. 17
-Diodos ……………………………………………………………...... 21
-Transitores ………………………………………………………….... 25
-Motores …………………………………………………………….... 27
-Servomotores ………………………………………………………... 30
-Relés ……………………………………………………………….... 31
-La Electricidad y la Electrónica …………………………………….. 32
-Ley de Watt …………………………………………………………. 33
-Ley de OHM ………………………………………………………… 35
-Problemas con Circuitos …………………………………………….. 38
-Código de Colores …………………………………………………… 41
-Sensores ……………………………………………………………… 44
-Manejo de Protoboard ……………………………………………….. 52
-Tester o Multímetro ………………………………………………….. 56
-Tarjeta Arduino ………………………………………………………. 64
-Conclusión …………………………………………………………… 68
-Referencias ………………………………………………………….. 70
-Link de Blogs ………………………………………………………… 75
-Evidencias …………………………………………………………… 76
3
4
Transporte de la corriente eléctrica
¿Qué es?
El transporte de corriente eléctrica, comúnmente conocido como transporte de energía eléctrica,
es básicamente la manera en la que la energía viaja a través de los cables, un proceso que
consiste en transportar mediante cables de alta tensión, la corriente, generalmente alterna,
generada en las centrales eléctricas y la dirige hacia un generador donde se recupere la que se
perdió a través de los cables durante el trayecto, este proceso se encarga de que la energía que
producen las centrales eléctricas, de las cuales, algunas de sus principales fuentes de generación
de energía son el petróleo y el carbón, el ciclo combinado, la energía nuclear, la energía
hidroeléctrica, eólica y solar, llegue a los centros de consumos como lo son nuestros hogares y
cualquier . Además, este no es solo un proceso, es más bien toda la trayectoria que atraviesa la
electricidad desde que se genera hasta que se distribuye.
La red de transportes de corriente eléctrica comprende los distintos elementos que son claves y
necesarios para que la energía viaje a través de grandes distancias y llegue a los puntos de
consumo. Por esto, esta red hace parte del conjunto de medios y elementos útiles para la
generación, transporte y distribución de energía eléctrica, este conjunto recibe el nombre de
sistema de suministro eléctrico.
Dicho en otras, palabras, el transporte de corriente eléctrica es la red de reparto que hace que la
energía, por medios de los cables de alta tensión, los transformadores elevadores y reductores y
la llevan hasta los puntos de consumo, como lo son la industria pesada, la industria ligera, el
transporte y nuestro hogar.
5
Ilustración 1. En ésta imagen podemos observara una red de transporte de energía, gracias a este mecanismo se
puede llevar la electricidad a muchas partes del mundo.
¿Cómo funciona?
El transporte de la energía eléctrica funciona a través de una agrupación de instalaciones, que se
encargan para transformar distintos tipos de energía en electricidad. Primero, las centrales
eléctricas producen entre 15.000V y 25.000V de corriente alterna, que luego se conduce, por
medio de cableado de alta tensión a los transformadores elevadores, estos pueden elevar el
voltaje entre 138.000V y 756.000V, después de esto esta corriente viaja por las líneas
conductoras y llega a las subestaciones o transformadores reductoras para que se disminuya para
adecuarse a las líneas de distribución, luego atraviesan las líneas de distribución, por último,
llegan a las subestaciones de transformación que se sitúan en el entorno de los puntos de
consumo y adecuan el voltaje a la necesidad del consumidor.
6
Ilustración 2. En ésta imagen podemos observarel proceso que se lleva a cabo para llevar la electricidad a los
hogares.
Como todo, el transporte de corriente eléctrica también tiene sus inconvenientes, por ejemplo, es
que la corriente no puede ser almacenada en grandes cantidades, por lo que se debe producir
constantemente, lo que además de ser un proceso complicado, también genera mucha
contaminación ambiental. Aunque son varias las fuentes de generación de energía, las que se
usan comúnmente son las más contaminantes, por ejemplo, las centrales térmicas que trabajan
con combustibles y las centrales hidroeléctricas, por una parte, las centrales térmicas generan
gases tóxicos y contaminantes que contribuyen al efecto invernadero y al cambio climático, tales
como dióxido de carbono, dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, hollín y material particulado,
por otra parte las hidroeléctricas, a pesar de que no generan en gran cantidad dichos gases tienen
otros tipos de impactos negativos como lo pueden ser, el desperdicio del agua, que es una
sustancia vital y que es limitada para los seres humanos, cambios en los ecosistemas, entre otros.
Por su parte, los otros tipos de fuentes generadoras de energía como la energía eólica y solar, son
mucho más amigables con el medio ambiente, aunque los procesos que se realizan previos a
7
estas también contaminan, se reduce en
una gran cantidad la contaminación en
comparación con otras fuentes de energía,
sin embargo, estos procesos son un poco
más lentos y costosos, lo que se ha
convertido en el motivo por el que las
empresas eligen los métodos y las fuentes
más contaminantes, pero eficaces.
Ilustración 3. En ésta imagen podemos observarla clara
contaminación que producen las centrales térmicas
8
Términos Básicos de la Electricidad
¿Qué es?
La energía eléctrica es una forma de energía resultante de la diferencia de potencial que existe
entre dos puntos y que al conectarse una carga se producirá una corriente, haciendo uso de ella
puede generarse energía mecánica, luminosa y térmica entre las más destacables.
Para conocer de manera más detallada la importancia, funcionamiento y precauciones que deben
tomarse cuando se manipule algún equipo, instalación o sistema eléctrico se deben de conocer y
comprender de forma precisa los conceptos básicos de la electricidad.
¿Cuáles son los Términos Básicos de la Electrónica?
Tensión o voltaje: Es la fuerza capaz de producir un flujo de electrones.
Tensión continua: Su polaridad no cambia en el tiempo.
Tensión alterna: Es aquella en la que su polaridad cambia con el tiempo y cuya magnitud es
variable.
Corriente: La corriente eléctrica es producto del flujo de electrones que es excitado por el voltaje,
y que se transfiere a través de un conductor que otorga baja oposición al flujo de electrones su
unidad de medida es el Ampere (A).
Intensidad de corriente: Es el flujo de electrones que circula por segundo, a través de una sección
del conductor. Es además, el desplazamiento ordenado de electrones o cargas eléctricas. Es un
efecto de la tensión.
9
Corriente continua: Es aquella en la que su valor o magnitud permanece constante en el tiempo y
además, su sentido no varía.
Corriente alterna: Es aquella en la que su sentido de movimiento varía con el tiempo y sus
calores o magnitudes no permanecen constantes.
Importancia de la resistividad: Permite conocer qué materiales nos ofrecen mayor y menor
resistencia al paso de la corriente, y así también conocer el terreno adecuado para la puesta a
tierra.
Energía eléctrica: Se define como la potencia consumida por una instalación eléctrica en un
determinado tiempo. Se representa con la letra E.
Conexión serie: Resistencia total = suma de las resistencias. La corriente es la misma en todo el
circuito. En cada resistencia se produce una caída de tensión. El voltaje aplicado es igual a las
caídas de tensión en cada resistencia.
Conexión paralelo: El voltaje es el mismo en todo el circuito. La resistencia equivalente es la
resistencia total del circuito, la cual siempre es menor que la resistencia más pequeña conectada.
La corriente total es la suma de las corrientes parciales.
Voltaje: Tensión, fuerza electromotriz o diferencia de potencial, es correcto llamarlo con alguno
de estos términos, se entiende como el trabajo por unidad de carga eléctrica que ejerce sobre una
partícula un campo eléctrico, para lograr moverla entre dos puntos determinados su unidad de
medida es el Volt (V).
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Resistencia: Resistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un
circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas
eléctricas o electrones. Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un circuito eléctrico
representa en sí una carga, resistencia u obstáculo para la circulación de la corriente eléctrica.
Potencia: La potencia eléctrica es la magnitud utilizada para cuantificar el consumo generación
de energía eléctrica, potencia es un parámetro que indica la cantidad de energía eléctrica
transferida de una fuente generadora a un elemento consumidor por unidad de tiempo. Esto
significa que la potencia es la cantidad de energía que se entrega por segundo de una fuente de
energía a un consumidor.
Ilustración 4. En ésta imagen podemos observarla unidad de medida y
sus ecuaciones de la potencia, el voltaje, la corriente y la resistencia.
11
La Electrónica
¿Qué es?
La electrónica es definida como parte de la física que se encarga del estudio del electrón y de sus
aplicaciones, siendo también la física la ciencia que estudia las cualidades y el comportamiento
de la materia. Obviamente también se estudia la aplicación del electrón en diversos medios
(vacío, gases, campos eléctricos y magnéticos, entre otros).
¿Para qué sirve?
La electrónica desarrolla en la actualidad una gran variedad de tareas. Los principales usos de los
circuitos electrónicos son el control, el procesado, la distribución de información, la conversión y
la distribución de la energía eléctrica. La electrónica es muy importante en la capacidad del ser
humano de construir implementos complejos y herramientas autónomas que le permiten
comunicarse a lo largo de enormes distancias, automatizar diversas tareas de su cotidianidad o
hacérselas en todo caso más fácil.
Historia de la Electrónica
En la Antigüedad (2.500 años atrás aproximadamente), la electrónica no era conocida en si como
hoy en día, el fenómeno electromagnético descubierto más antiguo conocido fue el que se
produjo con la magnetita, que es un mineral con la propiedad de ser un imán natural. Pero esto
pasó prácticamente desapercibido por lo menos hasta el siglo XVIII y todo el siglo XIX, donde
los aportes a este campo por parte de genios dieron a la humanidad el conocimiento de las
propiedades eléctricas y magnéticas de las sustancias, porque recordemos que la electrónica al
estar relacionada con la física, las sustancias también deben ser estudiadas.
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Entre personajes históricos que dieron aportes podemos destacar a:
Ilustración 5. Alejandro Volta Ilustración 6. Miguel Faraday (Creador
(Creador de la primera pila eléctrica) del transformador y condensadoreléctrico)
Ilustración 7. Georg Simón Ohm Ilustración 8. Nikola Tesla (Creador de los primeros
(Creó la Ley de Ohm) modelos de motor eléctrico)
Ilustración 9. Thomas Edison (Creador de la bombilla eléctrica)
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Resistencias Eléctricas
Resistencia Eléctrica
Se le denomina resistencia eléctrica a la oposición al flujo de corriente eléctrica a través de un
conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa
con la letra griega omega (Ω), en honor al físico alemán Georg Simon Ohm, quien descubrió el
principio que ahora lleva su nombre.
Ilustración 10. En ésta imagen podemos observarlos símbolos de la
resistencia eléctrica en un circuito.
Conductancia
Si la resistencia nos da idea de lo difícil que es para un conductor conducir la electricidad, la
conductancia nos permite medir su facilidad de conducción.
Denominamos conductancia (G) a la inversa de la resistencia.
G=1R
Su unidad de medida en el Sistema Internacional (S.I.) es el siemens (S=Ω-1)
Resistividad
La resistividad es una magnitud propia de cualquier material que depende directamente de su
naturaleza y de su temperatura. Matemáticamente se puede obtener a partir de la temperatura del
material por medio de la siguiente expresión:
ρ=ρ0⋅(1+α⋅ΔT)
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Donde:
● ρ0 es la resistividad a la temperatura ambiente, normalmente 20ºC. Su unidad en el S.I. es
el ohmio por metro, Ω · m
● α es un coeficiente propio de cada material, y nos da una idea de lo sensible que es la
resistividad del material a los cambios de temperatura. Normalmente se mide en ºC-1
● ΔT es la diferencia de temperatura considerada (Tf o temperatura final) con respecto a la
temperatura ambiente (Tamb), es decir ΔT = Tf - Tamb. Como normalmente la
temperatura ambiente es de 20º C, nos quedaría ΔT = Tf – 20.
Resistencias enCircuitos eléctricos
Todos los conductores ofrecen una resistencia al paso de la corriente eléctrica, aunque como
hemos visto, unos más que otros. En ocasiones, es interesante introducir en los circuitos
eléctricos unos dispositivos llamados resistencias cuya única misión es oponerse al paso de la
corriente eléctrica con el fin, entre otras cosas, de disminuir la intensidad de corriente que circula
por una determinada sección del circuito. Normalmente se emplea carbono en su fabricación y el
valor de su resistencia R en ohmios viene expresado por medio de un código de colores.
Ilustración 11. En ésta figura observamos que con las franjas podemos leer la intensidad de la corriente.
15
Resistencias Variables
¿Qué es?
Una resistencia ajustable o potenciómetro es una resistencia cuyo valor podemos modificar
moviendo su eje o cursor. Entre los extremos del potenciómetro el valor siempre es el mismo;
pero entre un extremo y el punto intermedio tendremos una resistencia variable desde 0 al valor
especificado.
Ilustración 12. En ésta imagen podemos observarmúltiples estilos de las resistencias variables, cada uno cumple
una función diferente.
Las resistencias variables tienen tres contactos, dos de ellos están conectados a los extremos de la
superficie resistiva y el otro está conectado a un cursor que se puede deslizar a lo largo del
elemento resistivo. Estos resistores pueden variar su valor dentro de unos límites. Para ello se les
ha añadido un tercer terminal unido a un contacto móvil que puede desplazarse sobre el elemento
resistivo proporcionando variaciones en el valor de la resistencia. Este tercer terminal puede
tener un desplazamiento angular (giratorio) o longitudinal (deslizante).
Ilustración 13. En ésta imagen podemos observarlos símbolos de una resistencia variable.
16
Resistencias Variables Según su Función
Según su función en el circuito estos resistores se denominan:
Potenciómetros: se aplican en circuitos donde la variación de resistencia la efectúa el usuario
desde el exterior (controles de audio, video, etc.).
Trimmers, o resistores ajustables: se diferencian de las anteriores en que su ajuste es definitivo
en el circuito donde van aplicadas. Su acceso está limitado al personal técnico (controles de
ganancia, polarización, etc.).
Reostatos: son resistores variables en los que uno de sus terminales extremos está eléctricamente
anulado. Tanto en un potenciómetro como un trimmer, al dejar unos de sus terminales extremos
al aire, su comportamiento será el de un reóstato, aunque estos están diseñados para soportar
grandes corrientes.
Resistencias Variables Según su el Material usado para su Fabricación
Los materiales usados para la fabricación de estos resistores suelen ser los mismos que los
utilizados para los resistores fijas, es decir, mezclas de carbón y grafito, metales y aleaciones
metálicas. La diferencia fundamental, a parte de las aplicaciones, está en los aspectos
constructivos. Tomando este criterio podemos hacer la siguiente clasificación:
DE CAPA:
- Carbón.
- Metálica.
- Cermet.
BOBINADAS:
- Pequeña disipación.
- Potencia.
- Precisión.
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Condensadores
¿Qué es?
Un condensador también conocido como capacitor, es un componente eléctrico que almacena
carga eléctrica en forma de diferencia potencial (ddp) para liberarla posteriormente.
Está compuesto por superficies conductoras separadas
por un material dieléctrico (aislante). Cuando se
someten las superficies a una diferencia de potencial,
una adquiere carga eléctrica positiva, mientras que la
otra adquiere carga eléctrica negativa.
Ilustración 14. Condensador Eléctrico.
Composición de un condensador eléctrico
En su forma más sencilla, un condensador está formado por dos placas metálicas o armaduras
paralelas, de la misma superficie y encaradas, separadas por una lámina no conductora o
dieléctrico. Al conectar una de las placas a un generador, ésta se carga e induce una carga de signo
opuesto en la otra placa.
Ilustración 15. Componentes de un condensador.
18
¿Cómo Funciona un Condensador?
El funcionamiento de un condensador se basa en dos láminas metálicas separadas por un aislante
eléctrico o material dieléctrico. Cuando conectamos estas laminas a una fuente de energía o la
sometemos a una diferencia de potencial, una lámina comienza a cargarse negativamente (se
llena de electrones) haciendo que la otra tenga que liberar electrones, y quedando así cargada
positivamente.
Ilustración 16. Funcionamiento de un condensador.
Al desconectar la fuente de energía las placas se mantienen cargadas muy cerca entre una y otra
gracias al material aislante. Esto hace que las cargas tiendan a atraerse y se mantengan en las
placas, almacenando energía eléctrica para ser utilizada cuando se requiera.
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Historia del Condensador
En el año 1745, Ewald Georg von Kleist, descubrió que la carga eléctrica se podía almacenar, para
ello, conectó un generador electrostático a un volumen de agua en un recipiente de vidrio mediante
un cable. Un año después, Pieter van Musschenbroek, diseñó un condensador similar, llamado
botella de Leyden. La primera persona en combinar varias de estas botellas fue Daniel Gralath,
con el fin de aumentar la capacidad de almacenamiento de carga.
Tipos de Condensadores
Electrolítico: Este tipo de condensador utiliza líquido iónico como una de sus placas. Estos
condensadores tienen más capacidad de almacenamiento y son utilizados en circuitos de alta
corriente y baja frecuencia.
Ilustración 17. Condensador Electrolítico.
Poliéster: Este tipo de condensador utiliza poliéster sobre el que se deposita aluminio. Esto permite
a diferencia de los otros condensadores, absorber variaciones de frecuencias grandes y veloces.
Ilustración 18. Condensador de Poliéster.
20
Cerámicos: En este caso el material aislante es la cerámica. Estos tienen muy poca capacidad de
almacenamiento, pero son utilizados para frecuencias extremadamente altas.
Ilustración 19. Condensadorde Cerámica.
21
Diodos
¿Qué es?
Es un dispositivo semiconductor que cuenta con dos terminales, un ánodo (+) y un cátodo (-), y
solo permiten el flujo de la electricidad en un solo sentido. Debido a esto, el diodo presenta las
mismas características que un interruptor. Su funcionamiento se le debe al popular inventor
estadounidense Lee de Forest, de quien John Fleming tomó algunos principios para la creación.
Los primeros diodos que aparecieron eran válvulas o tubos vacíos llamados válvulas
termoiónicas y que se encontraban construidos por medio de dos electrodos rodeados de vacío en
un tubo de cristal, muy similares a las lámparas incandescentes.
Ilustración 20. Sistema tecnológico llamado Diodos.
¿Qué compone un Diodo?
Para poder hablar de la composición de un diodo, primero debemos de conocer la diferencia
entre un material tipo “P” y “N”.
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MATERIAL TIPO P: un semiconductor tipo P se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado,
añadiendo átomos al semiconductor para aumentar el número de portadores de cargas (en este
caso cargas positivas o huecos).
MATERIAL TIPO N: un semiconductor tipo N se obtiene llevando a cabo un proceso de
dopado, añadiendo átomos al semiconductor para aumentar el número de portadores de cargas
(en este caso negativas o electrones).
El diodo semiconductor está constituido fundamentalmente por una unión P-N, añadiendo un
terminal de conexión a cada uno de los contactos metálicos de sus extremos y una capsula que
aloja todo el conjunto, dejando el exterior las terminales que corresponden al ánodo (Zona P) y el
cátodo (Zona N).
Ilustración 21. Zona P y la Zona N que constituyen un diodo.
23
Polarización de un Diodo
Existen dos tipos de polarización para un diodo, directa e inversa
Directa: El ánodo se conecta al terminal positivo de la batería y el cátodo al terminal negativo.
Una de las características de la polarización directa es que el diodo conduce con una caída de
tensión, el voltaje aplicado supera el potencial de contacto y reduce la región de agotamiento. El
ánodo, en efecto, se convierte en una fuente de huecos y el cátodo en una fuente de electrones, de
modo que los huecos y los electrones se generan continuamente en la unión. La corriente
aumenta exponencialmente conforme al voltaje aplicado.
Ilustración 22. Paso de la corriente en una polarización directa.
Inversa: El ánodo se conecta al silicio tipo N y el cátodo al silicio tipo P, la región de
agotamiento aumenta, lo que inhibe la difusión de electrones y por tanto la corriente. Aunque
fluye una corriente de saturación inversa (Io).
Ilustración 23. Paso de la corriente en una polarización inversa.
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Tipos de Diodos
Diodo led: Un diodo LED es un dispositivo que permite el paso de corriente en un solo sentido y
que al ser polarizado emite un haz de luz.
Ilustración 24. Componentes de un Diodo tipo Led.
Diodo Zener: El Diodo Zener tiene un voltaje de ruptura inversa bien definido, cuando se
polariza inversamente y llegamos a Vz, el diodo conduce y mantiene la tensión Vz constante,
aunque nosotros sigamos aumentando la tensión en el circuito.
Ilustración 25. Ánodo y Cátodo de un Diodo tipo Zener.
25
Transistores
¿Qué son?
Un transistor es un dispositivo que regula el flujo de corriente o de tensión sobre un circuito
actuando como un interruptor y/o amplificador para señales eléctricas o electrónicas (tensiones y
corrientes).
Ilustración 26. Transistor.
¿Qué compone un transistor?
El transistor tiene tres partes, Una que emite electrones (emisor), otra que los recibe o recolecta
(colector) y otra con la que se modula el paso de dichos electrones (base). Una pequeña señal
eléctrica aplicada entre la base y el emisor modula la corriente que circula entre emisor y
receptor.
Ilustración 27. Componentes de un Transistor.
26
Estados de un Transistor
Un transistor puede tener 3 estados o zonas de trabajo posibles dentro de un circuito:
- En corte: No hay corriente por la base, o es demasiado pequeña y no pasa la corriente entre el
colector y el emisor (Ic-e = cero).
- En activa: deja pasar más o menos corriente entre el colector y el emisor (Ic-e = corriente
variable), dependiendo de la corriente de la base.
- En saturación: Entre el colector y el emisor pasa la máxima corriente posible.
Ilustración 28. Los tres estados en los que puede estarun transistor.
27
Motores
¿Qué es?
Son la parte sistemática de una máquina capaz de hacer funcionar el sistema, transformando
cualquier tipo de energía (eléctrica, de combustibles fósiles, etcétera.), en energía mecánica
capaz de hacer un trabajo. En los carros este impacto es una fuerza que genera el desplazamiento.
Existen diversos tipos, siendo de los más comunes los siguientes:
Motores Térmicos: Un motor térmico es una máquina térmica que transforma calor en trabajo
mecánico por medio del aprovechamiento del gradiente de temperatura entre una fuente de calor
y un sumidero de calor.
Ilustración 29. Componentes de un motor térmico.
Motores de Combustión Interna: Son motores térmicos en los que se crea una combustión del
fluido del motor, transformando su energía química en energía térmica, desde la cual se recibe
energía mecánica.
28
Ilustración 30. Componentes de un motor de combustión interna.
Motor de Combustión Externa: Son motores térmicos en los que se genera una combustión en un
fluido diferente al fluido motor. El fluido motor alcanza un estado térmico de más grande fuerza
viable de llevar es por medio de la transmisión de energía por medio de una pared.
Ilustración 31. Componentes de un motor de combustión externa.
29
Motores Eléctricos: Una vez que el trabajo se recibe desde una corriente eléctrica. Usan la
inducción electromagnética que crea la electricidad para crear desplazamiento, según sea la
constitución del motor: núcleo con cable arrollado, sin cable arrollado, monofásico, trifásico, con
imanes permanentes o sin ellos; la potencia es dependiente del calibre del alambre, las vueltas
del alambre y la tensión eléctrica aplicada.
Ilustración 32. Componentes de un motor eléctrico.
30
ServoMotores
¿Qué son?
Son dispositivos de accionamiento para controlar la exactitud de rapidez, par motor y postura.
Conforman un mejor manejo y exactitud ante accionamientos por medio de convertidores de
frecuencia, debido a que éstos no nos dan control de postura y resultan poco efectivos en bajas
velocidades. Es ese que tiene en su interior un codificador rotatorio, conocido como
decodificador, que convierte el desplazamiento mecánico (giros del eje) en pulsos digitales
interpretados por un controlador de desplazamiento.
Ilustración 33. Componentes de un servomotor.
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Relés
Es un aparato eléctrico que funciona como interruptor, abriendo y cerrando el paso de la
corriente eléctrica, pero accionado eléctricamente. El relé permite abrir o cerrar contactos
mediante un electroimán, por eso también se llaman relés electromagnéticos o relevador. La
primera, por la izquierda es un relé real, la segunda un circuito controlado por un relé, y la
tercera el símbolo usado en los esquemas eléctricos para los relés.
Ilustración 34. Relé electromagnético y sus componentes.
32
33
Ley de Watt
¿Qué es?
La Ley de Watt hace referencia a la potencia eléctrica de un componente electrónico o un aparato
y se define como la potencia consumida por la carga es directamente proporcional al voltaje
suministrado y a la corriente que circula por este. La unidad de la potencia es el Watt. El símbolo
para representar la potencia es “P”.
Para encontrar la potencia eléctrica (P) podemos emplear las siguientes formulas:
Conociendo el voltaje y corriente:
P = V x I
Conociendo la resistencia eléctrica y corriente:
P = R x I2
Conociendo el voltaje y la resistencia eléctrica:
P =V2/R
En las anteriores fórmulas únicamente se sustituyeron las incógnitas correspondientes empleando
la fórmula de la ley de Ohm.
34
Si la potencia eléctrica es positiva (+P) quiere decir que el componente electrónico está
consumiendo energía. Si la potencia eléctrica es negativa (-P) quiere decir que el componente
electrónico produce o genera energía (Baterías, generadores, etc.).
Triángulo de la Ley de Watt
El triángulo de la ley de watt permite obtener las ecuaciones dependiendo de la variable a
encontrar, es una forma visual y fácil de interpretar.
Ilustración 35. Triángulo de la ley de Watt.
35
La Ley de Ohm
¿Qué es?
La ley de ohm es una de las leyes básicas y fundamentales de la electrónica y los circuitos
eléctricos y contribuyó demasiado en la comprensión y explicación de cómo funcionan los
circuitos eléctricos. Esta fue planteada en 1827 por Georg Simon Ohm, quien fue un científico y
matemático alemán. Para comprender esta ley primero debemos conocer los tres elementos
básicos que la conforman, estos son: la corriente, que se representa con I (referencia a la
intensidad de la corriente) y se mide en amperios, cada amperio es la cantidad de electrones que
fluye por segundo en un circuito; el voltaje, que se representa con V y que es la fuerza que
mueve los electrones, por esto, entre mayor voltaje, mayor corriente; por último, la resistencia
que se representa con R y es lo que limita al voltaje y la corriente y se mide en ohmios. Lo que
plantea la ley de ohm son fórmulas que explican de manera simple la relación que existe entre
estos tres y propone que la intensidad de la corriente es proporcional al voltaje y es inversamente
proporcional a la resistencia. Además, esta ley puede ser aplicada en todo un circuito o solo en
un fragmento de este.
La fórmula que fue planteada como la fórmula general de Ohm es en realidad una igualdad que
se representa de la siguiente manera:
I=V/R
Entonces, si el voltaje aumentase, el resultado sería mayor, por lo que la intensidad también
aumentaría, sin embargo, en el caso de la resistencia, si esta aumenta, el resultado sería menor,
por lo que la intensidad disminuiría.
36
Lo que nos permite esta relación es obtener cualquiera de las tres magnitudes que la componen
que la componen si conocemos las otros dos, lo que es posible con las siguientes fórmulas:
Ilustración 36. Expresión de cada término con su respectivo triángulo, (Voltios, Amperios, Ohmios).
En caso de necesitar esta ley, se puede usar de manera sencilla ubicando la fórmula general en un
triángulo, luego se cubre o simplemente se ignora la letra que represente la magnitud que
necesitemos conocer y nos fijamos en que operación forman las otras dos. Por ejemplo, si no
conocemos la V, la ignoramos, nos sobran la I y la R y en el triángulo vemos que por su
ubicación entre estas se forma una multiplicación, el resultado de esa será la V que nos faltaba.
Ilustración 37. Triángulo de la Ley de Ohm.
37
Cabe mencionar que esta ley no funciona en todos los casos, pues no incluye todos los elementos
o magnitudes de la electricidad, los cuales, sí están incluidos en las leyes de Kirchhoff, sin
embargo, esta tampoco explica el funcionamiento de los circuitos en su totalidad, a diferencia de
las leyes de maxwell que si lo hacen. Con esto, lo que podemos decir, es que la ley de Ohm no es
suficiente a la hora de diseñar muchos circuitos.
La ley de Ohm puede aplicarse para comprobar:
-Valores estáticos de los componentes del circuito.
-Niveles de corriente.
-Suministros de voltaje.
-Caídas de tensión.
38
Problemas con Circuitos
¿Qué es?
Un circuito eléctrico es el grupo de recursos eléctricos conectados entre sí que permiten producir,
trasladar y usar la energía eléctrica con el fin de transformarla de otro tipo de energía como,
ejemplificando, energía calorífica (estufa) energía lumínica (bombilla) o energía mecánica
(motor). Los recursos que emplea para lograr conseguirlo son los siguientes:
· Generador: Un generador es una máquina eléctrica rotativa que transforma energía mecánica en
energía eléctrica. Lo consigue debido a la relación de ambos recursos primordiales que lo
conforman: la parte móvil llamada rotor, y la parte estática que se llama estator.
· Conductor: Es un material que permite la transmisión de electricidad. Esta capacidad está dada
por la poca resistencia que desempeña frente al desplazamiento de la carga eléctrica.
· Resistencia Eléctrica: Son recursos del circuito que se oponen al paso de la corriente eléctrica
· Interruptor: Factor que posibilita abrir o cerrar el paso de la corriente eléctrica. Si el interruptor
está abierto no transitan los electrones y si está cerrado posibilita su paso.
Circuito de Serie
Se define un circuito serie como ese circuito eléctrico en el cual la corriente eléctrica solo tiene
un solo camino para llegar al punto de inicio, sin que importe los recursos intermedios. En la
situación concreta de solo arreglos de resistencias la corriente eléctrica en la misma en todos los
puntos de vista del circuito.
39
Ilustración 38. Proceso de un circuito de serie.
Circuito Paralelo
Se define circuito paralelo como ese circuito en el cual la corriente eléctrica se bifurca en cada
nodo. Su característica más fundamental es el hecho de que el potencial en cada componente del
circuito tiene la misma diferencia de potencial.
Ilustración 39. Proceso de un circuito paralelo.
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EL CIRCUITO MIXTO
Un circuito mixto es un circuito eléctrico que tiene una conjunción de recursos tanto en serie
como en paralelos. Para la solución de dichos inconvenientes hablamos de solucionar primero
todos los recursos que se hallan en serie y en paralelo para al final minimizar a un circuito puro,
bien sea en serie o paralelo.
Ilustración 40. Proceso de un circuito mixto.
41
Código de Colores
¿Qué es?
Los Códigos de Colores son utilizados en la electrónica para especificar los valores de
componentes como lo son los resistores, los condensadores y los diodos, así como también su
tolerancia eléctrica frente al paso de la corriente y el voltaje.
Ilustración 41. Lectura de un código de colores.
Origen
Este código de colores fue creado los primeros años de la década de 1920 en Estados Unidos por
la Radio Manufacturer's Association , hoy parte de la Electronic Industries Alliance , y fue
aceptado por la Comisión Electrónica Internacional.
En un principio se optó por pintar con colores el cuerpo, el lado y un punto o tres puntos, de un
código de colores representando las cifras del 0 al 9, por la ventaja que representaba para los
componentes electrónicos el poder pintar su valor sin tener que imprimir ningún texto.
42
Si el valor de los componentes estuviera impreso sobre un cuerpo cilíndrico, al soldarlos en el
chasis el valor podría quedar oculto. Por ello y para poder ver bien su valor desde cualquier
dirección, pasó a ser codificado con franjas anulares de color.
Las marcas de color eran más resistentes a la abrasión, al ser inherentes a la superficie donde se
marcan. Aunque existe el riesgo de pérdida del color debido al óxido o la exposición al calor de
la propia resistencia, haciendo imposible distinguir, por ejemplo, el marrón del rojo o el naranja.
Un ejemplo sería:
1ª cifra2ª ciframultiplicadortolerancia
5 6 x100 ± 5%
5 6 x100 ± 5%
Tiene un valor nominal de 5600 Ω ± 5%
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Códigos de Colores (Electrónica)
H F Ω Color
1.ª
cifra
2.ª
cifra
Mult. Tolerancia
Coeficiente temp.
(ppm/K)
10µ 10p 1 Negro 0 0 ×100 – 250 U
100µ 100p 10 Marrón 1 1 ×101 ±1% F 100 S
1m 1n 100 Rojo 2 2 ×102 ±2% G 50 R
10m 10n 1k Anaranjado 3 3 ×103 ±3% 15 P
100m 100n 10k Amarillo 4 4 ×104 ±4% 25 Q
1 1µ 100k Verde 5 5 ×105 ±0.5% D 20 Z
10 10µ 1M Azul 6 6 ×106 ±0.25% C 10 Z
100 100µ 10M Violeta 7 7 ×107 ±0.1% B 5 M
1k 1m 100M Gris 8 8 ×108 ±0.05% A 1 K
10k 10m 1G Blanco 9 9 ×109 – –
1µ 1p 1 Dorado – – ×10-1 ±5% J –
1/10µ 1/10p 1/10 Plata – – ×10-2 ±10% K –
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Sensores
Un sensor o captador, como prefiera llamársele, no es más que un dispositivo pensado para
recibir información de una intensidad del exterior y transformarla en otra intensidad,
comúnmente eléctrica, que seamos capaces de cuantificar y manipular.
Los sensores se pueden clasificar según:
· Su principio de funcionamiento
· El tipo de señal de salida
· El rango de valores de salida
· El nivel de integración
· El tipo de variable medida
Según el Principio de Funcionamiento
Encontramos dos tipos de sensores:
· Activos
· Pasivos
Sensores Activos
Son aquellos que generan señales representativas de las magnitudes a medir en forma autónoma,
sin requerir de fuente alguna de alimentación.
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Sensores Pasivos
Son aquellos que generan señales representativas de las magnitudes a medir por medio de una
fuente auxiliar.
SEGÚN EL TIPO DE SEÑAL DE SALIDA
· Digitales
· Análogos
· Temporales
Sensores Digitales
Los sensores digitales son esos que ante un estímulo tiene la posibilidad de modificar de estado
así sea de cero a uno o de uno a cero (hablando en términos de lógica digital) en esta situación no
hay estados inmediatos y los valores de tensión que se obtienen son únicamente dos. 5V y 0V (o
valores bastante próximos).
Sensores Análogos
Es aquel que, como salida, emite una señal comprendida por un campo de valores instantáneos
que varían en el tiempo, y son proporcionales a los efectos que se están midiendo.
Sensores Temporales
Son esos que entregan una señal variable en la época la cual podría ser una onda sinusoidal,
triangular o cuadrada.
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SEGÚN EL RANGO DE VALORES DE SALIDA
· On/Off
· De medida
Sensores On/Off
Además, conocidos como sensores si-no, sensores 0-1, sensores on-off, o sensores binarios son
generalmente dispositivos mecánicos básicos, los más frecuentes son:
· Interruptores Reed que se conectan por la proximidad de un imán.
· Interruptor de péndulo, donde un peso cuelga de un hilo conductor en un anillo metálico y las
vibraciones o desplazamiento del anillo generan el cierre del circuito.
Sensores de Medida
En dichos sensores se recibe una salida proporcional a la señal de acceso.
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SEGÚN EL TIPO DE VARIABLE FÍSICA MEDIDA
· Mecánicos
· Eléctricos
· Magnéticos
· Térmicos
· Acústicos
· Ultrasónicos
· Químicos
· Radiación
· Laser
Sensores Mecánicos
Son dispositivos que cambian su comportamiento bajo la acción de una intensidad física que
tienen la posibilidad de directa o indirecta. Los sensores mecánicos son usados para medir:
Movimiento, postura, tensión, desplazamiento, presión, flujo. Mente transmite una señal que
sugiere cambio.
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Sensores Eléctricos
Un sensor es un dispositivo capaz de identificar dimensiones físicas o químicas, denominadas
cambiantes de instrumentación, y transformarlas en cambiantes eléctricas. Las cambiantes
instrumentaciones tienen la posibilidad de ser ejemplificando: temperatura, magnitud lumínica,
distancia, aceleración, inclinación, movimiento, presión, fuerza, torsión, humedad,
desplazamiento, pH, etcétera.
Ilustración 42. Tipos de sensores eléctricos.
Sensores Magnéticos
Se sirve del impacto Hall para la medición de campos magnéticos o corrientes o para la decisión
de la postura.
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Sensores Térmicos
Se aplican para la medición estricta de la temperatura, dan una indicación visual o una señal de
realimentación mecánica o eléctrica que podría ser usada en un sistema de lazo cerrado para
permitir el control automático de procesos térmicos. Sensores termo resistivos, Sensores
termoeléctricos, Sensores monolíticos o de silicio y Sensores piroeléctricos.
Ilustración 43. Sensor Térmico.
Sensores Acústicos
Son micrófonos pequeños que detectan o bien la presión de la onda de sonido (omnidireccional)
o bien la velocidad de la onda de sonido (direccional). Estos sensores son sensibles a las
presiones que emiten las ondas acústicas, y las transforma en pulsos eléctricos.
50
Sensores Ultrasónicos
Miden la distancia por medio de la utilización de ondas ultrasónicas. El cabezal emite una onda
ultrasónica y obtiene la onda reflejada que retorna a partir del objeto. Los sensores ultrasónicos
miden la distancia al objeto contando la época entre la emisión y la recepción.
Ilustración 44. Sensor ultrasónico.
Sensores Químicos
Son dispositivos que convierten información química a una señal analíticamente eficaz y es
capaz de dar la concentración de un factor específico de una muestra. Se forman por: Un receptor
que se ocupa de reconocer selectivamente a la especie química a identificar y un transductor que
se ocupa de cambiar la señal química en señal eléctrica.
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Sensores de Radiación
Miden la radiación electromagnética en diferentes longitudes de onda basados en las
colaboraciones electromagnéticas entre los fotones (quantum de campo) y los electrones o
átomos del detector. Son necesarios para decidir las características de las partículas (E, q, m) de
la radiación. Fundamentales para:
1. Datos acerca de los núcleos.
2. Protección y control de radiactividad. Se apoya en la relación de la radiación con la
materia. Distinta relación con diversos detectores.
Ilustración 45. Sensor de radiación.
Sensores Láser
Usa un “láser” para producir luz en una línea recta. Su punto de haz visible hace que su
alineación y posicionamiento sean muy fácil. Ya que el haz de luz está enfocado, el sensor se
puede instalar sin preocupaciones por la luz difusa.
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Protoboard
¿Qué es un protobard?:
La protoboard es una placa de pruebas para electrónica que contiene numerosos orificios en los
que es posible insertar cables y otros elementos electrónicos para montar circuitos provisionales.
La ventaja de este dispositivo es que no requiere soldar sus componentes para tener un circuito
operativo.
Ilustración 46.Imagen Protobard
Los orificios se encuentran conectados por bajo a través de pequeñas láminas metálicas que siguen
un patrón determinado:
– Los orificios ubicados en una misma fila se encuentran unidos entre sí.
– Los que están en filas diferentes no tienen conductividad entre si.
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Un breadboard, como también se le conoce, es ideal para analizar el diseño de un circuito
determinado, sin que tengas que soldar sus componentes.
Partes de un protoboard/breadboard
El canal central
Se llama canal central a la región del protoboard que se encuentra ubicaba en el centro de esta
placa y se utiliza para la colocación de los circuitos integrados.
Buses
Los buses son aquellos que se ubican en los dos extremos del protoboard. Estos están representados
por unas líneas de color rojo, que son los buses de voltaje o positivos y los de color azul, que son
los buses negativos o de tierra.
Pistas
Las pistas están localizadas en la parte del medio del protoboard. Estas se conducen y se
representan según las líneas de color rosa.
Ilustración 47. Partes de un Protobard
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Tipos de protoboard
Por lo general, existen dos tipos de protoboard, cada uno con sus respectivas características y
ventajas comparativas.Perfboard: Se trata de una placa perforada que se caracteriza principalmente
porque sus huecos contienen material conductor de cobre, aunque no comunican entre sí. Sus
componentes deben estar soldados a la placa, pero además tiene como particularidad el hecho de
que las interconexiones se llevan a cabo por medio de cables o soldadura.
PerfBoard
Una Perf Board es una tabla o placa con orificios localizados en forma de línea, siguiendo un
patrón.
Este tipo de protoboard tiene como característica esencial que sus agujeros están rodeados por una
serie de materiales conductores para mejorar la conexión; el más utilizado suele ser el cobre.
Las interconexiones en la PerfBoard se consiguen mediante soldaduras y cables.
Ilustración 48. Perfboard
Stripboard
Es un tipo de Protoboard caracterizada por tener agujeros de 2.54 milímetros que cuales se
encuentran separados por la misma distancia uno de otros.
55
En los agujeros se pueden fijar los diversos dispositivos electrónicos y circuitos, siendo muy
adaptable por su facilidad de conexión.
Alrededor de los orificios se encuentran tiras de material conductor de cobre. Este tipo de
Protoboard es muy conocida
Es posible encontrarla en diversos tamaños, y permite ser soporte de numerosos circuitos y
proyectos electrónicos. Algunos modelos conocidos de StripBoards son los Perf+ y los Tripad.
Asimismo, existen versiones que se adaptan al uso de circuitos integradosSon similares a los
Perfboard pero con una especie de patrón, en el que los agujeros se encuentran interconectados en
medio de una fila conformada por material conductor.
56
Tester o Multímetro
El tester, también conocido como multímetro o polímetro, es una de las herramientas más
importantes y más utilizadas en el ámbito de la electricidad y la electrónica, esto se debe a la
gran variedad de funciones que este dispositivo que es eléctrico y portátil puede cumplir. La
principal es medir de manera directa las magnitudes físicas que conforman los circuitos
eléctricos, tales como la resistencia, el voltaje, la corriente y otros. Este puede medir las
magnitudes en determinados rangos y puede medir corriente continua o corriente alterna de
manera digital o analógica. Además, el multímetro no solo mide magnitudes, sino que también
puede detectar la presencia de corriente alterna, detección de la presencia de tensión, medición
de frecuencia, medición de capacitancia, medición de milivoltios y puede realizar pruebas de
continuidad, aunque cabe resaltar que no todos los modelos cuentan con las mismas funciones.
Ilustración 49. Tester o tambien llamado multímetro.
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Esta herramienta es básicamente la fusión de tres instrumentos de medición, estos son el
voltímetro, el amperímetro y el ohmímetro, estos sensores lo que permiten es que sea posible
realizar la medición de las distintas magnitudes físicas en diferentes circuitos, equipos, aparatos
y también en instalaciones eléctricas y electrónicas.
La historia del multímetro que conocemos hoy en día se remonta a su antecedente llamado AVO,
este dispositivo surgió debido a la necesidad de su creador de unir tres distintos instrumentos de
medición en un solo dispositivo, con la intención de disminuir las incomodidades que causaba
llevar tantos aparatos con distintos usos a la hora de realizar procesos en el ámbito de la
electricidad y la electrónica y fue así como en el año 1923 el creador del AVO, Donald Macadie,
lanzó su producto al mercado y se convirtió en un éxito.
Como el primer multímetro solo permitía realizar análisis de circuitos que fuesen de corriente
continua, pero al pasar del tiempo se le introdujeron las medidas de corriente alterna.
Cabe mencionar que el modelo original de AVO fue descontinuado en el año 2008 debido a que
encontrar repuestos mecánicos para este se convirtió en un trabajo complejo.
Al principio no se realizaron modificaciones en las características que el modelo original poseía,
sin embargo, con el paso del tiempo se han hecho pequeñas modificaciones a los modelos de la
época actual, por ejemplo, se les añadió la medida de la capacidad de los condensadores y
algunas características de los transistores. Por otra parte, los polímetros digitales, han sido objeto
de renovaciones y se les han agregado nuevas características, pero sin cambiar sus características
base y la esencia propia de la primera generación, es decir, de los AVO.
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Ilustración 50. Testero también llamado multímetro.
LAS PARTES DEL MULTÍMETRO:
El galvanómetro es el principal componente del multímetro ya que este es el que, en mayor parte,
le permite ser un dispositivo multifuncional.
En el caso de los modelos antiguos, tienen una escala múltiple, al desplazarse la aguja que esta
tiene, marca los valores que muestran las magnitudes que están siendo medidas.
Por otro lado, los modelos digitales incluyen una pantalla donde se puede observar el resultado
de la medición que se realice.
Las principales partes del multímetro son:
POWER: También se le llama interruptor y es el botón que permite encender y apagar el
dispositivo.
59
DISPLAY: Al igual que en otros dispositivos es la pantalla de cristal líquido en la cual se
presentan los resultados de las mediciones que se realicen. Generalmente estas pantallas son
monocromáticas y pueden mostrar datos numéricos de entre dos y tres cifras decimales. En la
anterior, los modelos analógicos de los tester mostraban los resultados por medio de una aguja
que demarcaba los resultados de la medición. Actualmente, los resultados se presentan en las
pantallas de manera gráfica junto a los datos numéricos.
LLAVE SELECTORA DE RANGO Y TIPO DE MEDICIÓN: Conocida como selector o
selector de escala y su función es básicamente seleccionar el tipo de magnitud que se va a medir
y el rango de la medición que se va a utilizar. Además, podemos seleccionar los diferentes tipos
de magnitudes físicas que se pueden medir con este dispositivo, tales como el voltaje directo y
alterno, la resistencia, la capacitancia, la frecuencia, la corriente directa y alterna, la frecuencia y
las pruebas de diodos y continuidad.
CABLES: Hay dos tipos de cables, unos negros y otros rojos. El cable negro siempre se conecta
al borne o Jack negro. Por otra parte, el cable rojo se conecta al Jack adecuado dependiendo de la
magnitud que se necesite medir.
Existen diferentes tipos de conectividades que son:
Jack negativo o borne de conexión: el cable siempre estará unido al negro con punta.
Jack o borne de conexión para el cable rojo con punta: se utiliza para medir la resistencia, la
frecuencia y el voltaje.
Jack o borne de conexión para cable rojo con punta: usado para medir miliamperes.
60
Jack o borne de conexión para el cable rojo con punta: para medir amperes.
Ilustración 51. Componentes de un Tester.
SONDAS:
Las sondas básicas son agujas aisladas y metálicas, que se encuentran ubicadas en los extremos
de los cables negros y rojos y pueden ser tocadas para componentes, cables o pistas en pistas de
placas de circuitos. Estás también pueden ser interpretadas como un código de colores en donde
el rojo representa el positivo y el negro negativo. Además, estas también funcionan como medio
para probar los valores que no son eléctricos, como el pH, la luz o la temperatura.
FUENTE DE ENERGÍA:
En la mayoría de multímetros la fuente de energía es generalmente una batería y dependiendo del
modelo puede necesitar una celda de uno y medio de voltaje o llegar a necesitar una batería de
nueve voltios.
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SIMBOLOGÍA DE LAS FUNCIONES:
¿CÓMO USAR UN TESTER?
Antes de usar este dispositivo, debemos tener en cuenta que este se usa para manipular corriente
eléctrica por lo que se está en riesgo de sufrir lesiones graves, por ende, debemos conocer muy
bien los procedimientos que vamos a hacer y cómo realizarlos.
También debemos identificar si es un modelo analógico o digital, ya que esto cambiará la manera
en que leemos el resultado. A continuación, una breve explicación de cada uno de estos modelos:
62
ANALÓGICO:
Este tipo de multímetros son muy útiles y su uso es especial en los laboratorios, entre sus
funciones está la posibilidad de realizar mediciones de la corriente, resistencia, voltajes, la
impedancia y la caída de voltaje y muestra los resultados a través de una aguja que se mueve
sobre una escala.
DIGITAL:
Los multímetros digitales, por su parte, usan los circuitos como medio para transformar los
valores analógicos en digitales y así mostrarlos en la pantalla que este incluye. En comparación
con el analógico, este da los resultados en un tiempo más prolongado.
Luego, el primer paso es ubicar cada terminal eléctrico, es decir, seleccionar el rango en el que se
va a realizar la medición, que magnitud se va a medir y ubicar cada cable y sonda dependiendo
del tipo de conectividad que se necesite. Además, hay que tener en cuenta que para cada
medición se debe realizar un proceso diferente.
Para la medición de corriente continua en el polímetro se selecciona el símbolo V con raya en la
parte superior y dos puntos en la parte inferior, como no se conoce el voltaje se selecciona el
valor de mayor rango y se va disminuyendo hasta conseguir el valor correspondiente. Hay que
tener en cuenta también que este tipo de corriente es la que se usa en la mayoría de dispositivos y
aparatos electrónicos.
Para la medición de corriente alterna, que es la que llega generalmente a nuestros hogares y
brinda energía a todos los dispositivos electrónicos que se encuentran en estos, se selecciona un
multímetro específico para esta función, el símbolo que lo representa es V-. y si como en el caso
63
anterior no se conoce el voltaje, se realiza el mismo procedimiento de la medición de corriente
continua.
Para la comprobación de continuidad, que es el paso de electricidad continua o alterna a través
de un cable, se conectan correctamente los terminales eléctricos y si el polímetro produce un
sonido como un “beep” significa que, si hay continuidad, por el contrario, si no lo produce es
porque no la hay; lo que nos permite este proceso es saber si un cableado está bien instalado o
no.
Para medir la carga de una batería, se necesita un tester digital, pues son estos quienes traen estas
funciones, solo se deben poner los terminales eléctricos del tester en cada extremo de la batería y
en la pantalla se mostrará como resultado la carga que le queda a la batería.
64
Tarjeta de Arduino
¿Qué es Arduino?
Arduino es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con un microcontrolador y un
entorno de desarrollo (software), diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos
multidisciplinares. Una placa con todos los elementos necesarios para conectar periféricos a las
entradas y salidas de un microcontrolador, y que puede ser programada tanto en Windows como
macOS y GNU/Linux. Un proyecto que promueve la filosofía 'learning by doing', que viene a
querer decir que la mejor manera de aprender es cacharrear.
Ilustración 52. Tarjeta de Arduino
65
¿Cómo Funciona Arduino?
El Arduino es una placa basada en un microcontrolador ATMEL. Los microcontroladores son
circuitos integrados en los que se pueden grabar instrucciones, las cuales las escribes con el
lenguaje de programación que puedes utilizar en el entorno Arduino IDE. Estas instrucciones
permiten crear programas que interactúan con los circuitos de la placa.
Normalmente un microcontrolador posee entradas y salidas digitales, entradas y salidas
analógicas y entradas y salidas para protocolos de comunicación. Un Arduino es una placa que
cuenta con todos los elementos necesarios para conectar periféricos a las entradas y salidas del
microcontrolador. Se trata de una placa impresa con todos los componentes necesarios para el
funcionamiento del micro y su comunicación con una computadora a través de comunicación
serial.
La comunicación serial es un protocolo de comunicación que alguna vez fue muy utilizado a
través de los puertos serie que traían las computadoras de antaño.
Existen diferentes modelos de Arduino, con múltiples características en cuanto a tamaño, formas,
funciones y precios.
Tipos de Tarjetas de arduinos
Arduino Uno: Perfecta para iniciarse. Cuenta con 14 pines digitales y 6 analógicos para conectarle
todo tipo de módulos.
Ilustración 53. Arduino Uno
66
Arduino MEGA2560:
Es la versión avanzada del Arduino Uno. Se caracteriza principalmente porque tiene mucha más
memoria FLASH, ROM y RAM en su microcontrolador. También tiene muchísimos más pines
de entrada y salida digitales y analógicos.
Ilustración 54. Arduino MEGA2560
Arduino Leonardo:
Es la nueva versión que terminara sustituyendo a la anterior (Arduino Uno). Como ventaja el
microcontrolador usado, el ATmega32u4, tiene soporte nativo para USB, eso quiere decir que no
es necesario un chip intermediario (y lento) para convertir la señal USB a Serial. Además, este
Arduino puede funcionar como teclado, ratón, gamepad, etc. También se puede usar para
programar con el IDE de AVR sin necesidad de cargar el bootloader de Arduino.
Hay que tener cuidado al comprarlo porque hay dos versiones, con conectores o sin ellos.
67
Ilustración 55. Arduino Leonardo
Arduino Esplora:
La Arduino Esplora es una placa microntroladora derivada de la Arduino Leonardo. La Esplora
difiere de todas las placas Arduino predecesoras en que lleva incorporados un número de
dispositivos sensores listos para usar. Está diseñada para gente que quiere entrar en el mundo de
Arduino sin tener que aprender antes electrónica. Para una introducción paso a paso mirad en la
guía de introducción a la Esplora.
La Esplora lleva montadas salidas de sonido y luz, además de varios sensores, incluyendo un
joystick, un potenciómetro lineal, un sensor de temperatura, un acelerómetro de tres ejes, un
micrófono y un sensor de luz. También cuenta con todo el potencial de expandir sus capacidades
con 2 entradas y 2 salidas Tinkerkit, y un zócalo para la conexión a una pantalla TFT LCD en
color.
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Conclusión
A lo largo de este trabajo, todos los integrantes del grupo, desarrollamos diferentes
conocimientos y habilidades en relación con los fundamentos de la electricidad y la electrónica,
además, esperamos sea posible que nuestros conocimientos adquiridos los cuales expresamos de
la mejor manera, sean posibles fuentes de aprendizaje para cualquier otro individuo.
En este escrito pudimos acercarnos y comprender la energía y la electrónica de una manera más
completa, por ejemplo, pudimos reconocer cómo se crea y transforma la energía, el proceso que
atraviesa para llegar al punto de consumo, es decir, las instalaciones de las que vivimos y las que
rodean en general nuestra vida cotidiana, qué elementos sirven para transportar, contener y
transformar la energía, y con cuales se pueden diseñar o manipular circuitos y diferentes
componentes eléctricos y electrónicos, además, aprendimos sobre los conceptos y leyes más
básicos y fundamentales que conforman estas áreas, ampliando así el conocimiento que es
necesario que tengamos sobre estas, cosa que nos permite ahora conocer cuáles son los
componentes básicos que conforman la electrónica, tales como las magnitudes físicas, las leyes
que nos ayudan a relacionarlas y entenderlas y los objetos y dispositivos que nos permiten
medirlas, tratarlas y transformarlas, además, desarrollamos la capacidad de aplicar estos
conocimientos en nuestra vida cotidiana, cosa que es muy útil en casos tanto de la vida diaria
como académicos y laborales.
Después de indagar e investigar a fondo sobre cada uno de estos elementos, instalaciones,
dispositivos, leyes teorías y diferentes cuestiones que conforman las ramas de la electricidad y la
electrónica, también podemos concluir basados en nuestra experiencia, el hecho de que una gran
porción de la población probablemente no conoce de manera tan completa la información sobre
estos objetos que son bases fundamentales para que las cosas funcionen como lo hacen en
nuestra vida cotidiana, y aunque puede que no necesitemos aplicar conocimientos tan profundos
sobre estos todo el tiempo, si es necesario que se fomente y se reparta la información sobre los
diferentes elementos que crean, controlan, reparten, reparan y relacionan la energía y electrónica
con el mundo exterior, para que el uso y manejo de esta sea práctico y fácil para todos nosotros.
De esta manera, podemos destacar la importancia que tiene la energía y la electrónica en nuestra
69
vida, pues no son solo importantes, sino que son fundamentales y necesarios en la sociedad
actual.
70
Referencias
TRANSPORTE DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA:
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https://www.fundacionendesa.org/es/recursos/a201908-transporte-de-electricidad
https://es.wikipedia.org/wiki/Transmisi%C3%B3n_de_energ%C3%ADa_el%C3%A9ctrica
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https://www.youtube.com/watch?v=DHl7mKrSvGY&ab_channel=TECHLAPSE
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http://agrega.juntadeandalucia.es/repositorio/21122016/e5/es-
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TÉRMINOS BÁSICOS DE LA ELECTRÓNICA
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PROBLEMAS CON CIRCUITOS
CÓDIGO DE COLORES
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https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2016/12/11/que-es-arduino-2/
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Fundamentos de la electricidad y la electronica

  • 1. 1 FUNDAMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA Andrés Fernando Perea Castillo 10-5 Angie Sophie Medina Ibarra 10-5 Juan Sebastián Sánchez Valencia 10-5 María José Pareja Ramírez 10-5 Valentina Mosquera Arenas 10-5 Jacobo Paredes Rico 10-5 Institución Educativa Liceo Departamental Santiago de Cali / Valle del Cauca Tecnología e Informática Guillermo Mondragón 28 de Febrero del 2021
  • 2. 2 Contenido -Fundamentos de la Electricidad y la Electrónica ……………………. 3 -Transporte de Corriente Eléctrica ……………………………………. 4 -Términos Básicos de la Electrónica ………………………………….. 8 -La Electrónica ………………………………………………………. 11 -Resistencias ………………………………………………………….. 13 -Resistencias Variables ……………………………………………….. 15 -Condensadores ………………………………………………………. 17 -Diodos ……………………………………………………………...... 21 -Transitores ………………………………………………………….... 25 -Motores …………………………………………………………….... 27 -Servomotores ………………………………………………………... 30 -Relés ……………………………………………………………….... 31 -La Electricidad y la Electrónica …………………………………….. 32 -Ley de Watt …………………………………………………………. 33 -Ley de OHM ………………………………………………………… 35 -Problemas con Circuitos …………………………………………….. 38 -Código de Colores …………………………………………………… 41 -Sensores ……………………………………………………………… 44 -Manejo de Protoboard ……………………………………………….. 52 -Tester o Multímetro ………………………………………………….. 56 -Tarjeta Arduino ………………………………………………………. 64 -Conclusión …………………………………………………………… 68 -Referencias ………………………………………………………….. 70 -Link de Blogs ………………………………………………………… 75 -Evidencias …………………………………………………………… 76
  • 3. 3
  • 4. 4 Transporte de la corriente eléctrica ¿Qué es? El transporte de corriente eléctrica, comúnmente conocido como transporte de energía eléctrica, es básicamente la manera en la que la energía viaja a través de los cables, un proceso que consiste en transportar mediante cables de alta tensión, la corriente, generalmente alterna, generada en las centrales eléctricas y la dirige hacia un generador donde se recupere la que se perdió a través de los cables durante el trayecto, este proceso se encarga de que la energía que producen las centrales eléctricas, de las cuales, algunas de sus principales fuentes de generación de energía son el petróleo y el carbón, el ciclo combinado, la energía nuclear, la energía hidroeléctrica, eólica y solar, llegue a los centros de consumos como lo son nuestros hogares y cualquier . Además, este no es solo un proceso, es más bien toda la trayectoria que atraviesa la electricidad desde que se genera hasta que se distribuye. La red de transportes de corriente eléctrica comprende los distintos elementos que son claves y necesarios para que la energía viaje a través de grandes distancias y llegue a los puntos de consumo. Por esto, esta red hace parte del conjunto de medios y elementos útiles para la generación, transporte y distribución de energía eléctrica, este conjunto recibe el nombre de sistema de suministro eléctrico. Dicho en otras, palabras, el transporte de corriente eléctrica es la red de reparto que hace que la energía, por medios de los cables de alta tensión, los transformadores elevadores y reductores y la llevan hasta los puntos de consumo, como lo son la industria pesada, la industria ligera, el transporte y nuestro hogar.
  • 5. 5 Ilustración 1. En ésta imagen podemos observara una red de transporte de energía, gracias a este mecanismo se puede llevar la electricidad a muchas partes del mundo. ¿Cómo funciona? El transporte de la energía eléctrica funciona a través de una agrupación de instalaciones, que se encargan para transformar distintos tipos de energía en electricidad. Primero, las centrales eléctricas producen entre 15.000V y 25.000V de corriente alterna, que luego se conduce, por medio de cableado de alta tensión a los transformadores elevadores, estos pueden elevar el voltaje entre 138.000V y 756.000V, después de esto esta corriente viaja por las líneas conductoras y llega a las subestaciones o transformadores reductoras para que se disminuya para adecuarse a las líneas de distribución, luego atraviesan las líneas de distribución, por último, llegan a las subestaciones de transformación que se sitúan en el entorno de los puntos de consumo y adecuan el voltaje a la necesidad del consumidor.
  • 6. 6 Ilustración 2. En ésta imagen podemos observarel proceso que se lleva a cabo para llevar la electricidad a los hogares. Como todo, el transporte de corriente eléctrica también tiene sus inconvenientes, por ejemplo, es que la corriente no puede ser almacenada en grandes cantidades, por lo que se debe producir constantemente, lo que además de ser un proceso complicado, también genera mucha contaminación ambiental. Aunque son varias las fuentes de generación de energía, las que se usan comúnmente son las más contaminantes, por ejemplo, las centrales térmicas que trabajan con combustibles y las centrales hidroeléctricas, por una parte, las centrales térmicas generan gases tóxicos y contaminantes que contribuyen al efecto invernadero y al cambio climático, tales como dióxido de carbono, dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, hollín y material particulado, por otra parte las hidroeléctricas, a pesar de que no generan en gran cantidad dichos gases tienen otros tipos de impactos negativos como lo pueden ser, el desperdicio del agua, que es una sustancia vital y que es limitada para los seres humanos, cambios en los ecosistemas, entre otros. Por su parte, los otros tipos de fuentes generadoras de energía como la energía eólica y solar, son mucho más amigables con el medio ambiente, aunque los procesos que se realizan previos a
  • 7. 7 estas también contaminan, se reduce en una gran cantidad la contaminación en comparación con otras fuentes de energía, sin embargo, estos procesos son un poco más lentos y costosos, lo que se ha convertido en el motivo por el que las empresas eligen los métodos y las fuentes más contaminantes, pero eficaces. Ilustración 3. En ésta imagen podemos observarla clara contaminación que producen las centrales térmicas
  • 8. 8 Términos Básicos de la Electricidad ¿Qué es? La energía eléctrica es una forma de energía resultante de la diferencia de potencial que existe entre dos puntos y que al conectarse una carga se producirá una corriente, haciendo uso de ella puede generarse energía mecánica, luminosa y térmica entre las más destacables. Para conocer de manera más detallada la importancia, funcionamiento y precauciones que deben tomarse cuando se manipule algún equipo, instalación o sistema eléctrico se deben de conocer y comprender de forma precisa los conceptos básicos de la electricidad. ¿Cuáles son los Términos Básicos de la Electrónica? Tensión o voltaje: Es la fuerza capaz de producir un flujo de electrones. Tensión continua: Su polaridad no cambia en el tiempo. Tensión alterna: Es aquella en la que su polaridad cambia con el tiempo y cuya magnitud es variable. Corriente: La corriente eléctrica es producto del flujo de electrones que es excitado por el voltaje, y que se transfiere a través de un conductor que otorga baja oposición al flujo de electrones su unidad de medida es el Ampere (A). Intensidad de corriente: Es el flujo de electrones que circula por segundo, a través de una sección del conductor. Es además, el desplazamiento ordenado de electrones o cargas eléctricas. Es un efecto de la tensión.
  • 9. 9 Corriente continua: Es aquella en la que su valor o magnitud permanece constante en el tiempo y además, su sentido no varía. Corriente alterna: Es aquella en la que su sentido de movimiento varía con el tiempo y sus calores o magnitudes no permanecen constantes. Importancia de la resistividad: Permite conocer qué materiales nos ofrecen mayor y menor resistencia al paso de la corriente, y así también conocer el terreno adecuado para la puesta a tierra. Energía eléctrica: Se define como la potencia consumida por una instalación eléctrica en un determinado tiempo. Se representa con la letra E. Conexión serie: Resistencia total = suma de las resistencias. La corriente es la misma en todo el circuito. En cada resistencia se produce una caída de tensión. El voltaje aplicado es igual a las caídas de tensión en cada resistencia. Conexión paralelo: El voltaje es el mismo en todo el circuito. La resistencia equivalente es la resistencia total del circuito, la cual siempre es menor que la resistencia más pequeña conectada. La corriente total es la suma de las corrientes parciales. Voltaje: Tensión, fuerza electromotriz o diferencia de potencial, es correcto llamarlo con alguno de estos términos, se entiende como el trabajo por unidad de carga eléctrica que ejerce sobre una partícula un campo eléctrico, para lograr moverla entre dos puntos determinados su unidad de medida es el Volt (V).
  • 10. 10 Resistencia: Resistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas o electrones. Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un circuito eléctrico representa en sí una carga, resistencia u obstáculo para la circulación de la corriente eléctrica. Potencia: La potencia eléctrica es la magnitud utilizada para cuantificar el consumo generación de energía eléctrica, potencia es un parámetro que indica la cantidad de energía eléctrica transferida de una fuente generadora a un elemento consumidor por unidad de tiempo. Esto significa que la potencia es la cantidad de energía que se entrega por segundo de una fuente de energía a un consumidor. Ilustración 4. En ésta imagen podemos observarla unidad de medida y sus ecuaciones de la potencia, el voltaje, la corriente y la resistencia.
  • 11. 11 La Electrónica ¿Qué es? La electrónica es definida como parte de la física que se encarga del estudio del electrón y de sus aplicaciones, siendo también la física la ciencia que estudia las cualidades y el comportamiento de la materia. Obviamente también se estudia la aplicación del electrón en diversos medios (vacío, gases, campos eléctricos y magnéticos, entre otros). ¿Para qué sirve? La electrónica desarrolla en la actualidad una gran variedad de tareas. Los principales usos de los circuitos electrónicos son el control, el procesado, la distribución de información, la conversión y la distribución de la energía eléctrica. La electrónica es muy importante en la capacidad del ser humano de construir implementos complejos y herramientas autónomas que le permiten comunicarse a lo largo de enormes distancias, automatizar diversas tareas de su cotidianidad o hacérselas en todo caso más fácil. Historia de la Electrónica En la Antigüedad (2.500 años atrás aproximadamente), la electrónica no era conocida en si como hoy en día, el fenómeno electromagnético descubierto más antiguo conocido fue el que se produjo con la magnetita, que es un mineral con la propiedad de ser un imán natural. Pero esto pasó prácticamente desapercibido por lo menos hasta el siglo XVIII y todo el siglo XIX, donde los aportes a este campo por parte de genios dieron a la humanidad el conocimiento de las propiedades eléctricas y magnéticas de las sustancias, porque recordemos que la electrónica al estar relacionada con la física, las sustancias también deben ser estudiadas.
  • 12. 12 Entre personajes históricos que dieron aportes podemos destacar a: Ilustración 5. Alejandro Volta Ilustración 6. Miguel Faraday (Creador (Creador de la primera pila eléctrica) del transformador y condensadoreléctrico) Ilustración 7. Georg Simón Ohm Ilustración 8. Nikola Tesla (Creador de los primeros (Creó la Ley de Ohm) modelos de motor eléctrico) Ilustración 9. Thomas Edison (Creador de la bombilla eléctrica)
  • 13. 13 Resistencias Eléctricas Resistencia Eléctrica Se le denomina resistencia eléctrica a la oposición al flujo de corriente eléctrica a través de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (Ω), en honor al físico alemán Georg Simon Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre. Ilustración 10. En ésta imagen podemos observarlos símbolos de la resistencia eléctrica en un circuito. Conductancia Si la resistencia nos da idea de lo difícil que es para un conductor conducir la electricidad, la conductancia nos permite medir su facilidad de conducción. Denominamos conductancia (G) a la inversa de la resistencia. G=1R Su unidad de medida en el Sistema Internacional (S.I.) es el siemens (S=Ω-1) Resistividad La resistividad es una magnitud propia de cualquier material que depende directamente de su naturaleza y de su temperatura. Matemáticamente se puede obtener a partir de la temperatura del material por medio de la siguiente expresión: ρ=ρ0⋅(1+α⋅ΔT)
  • 14. 14 Donde: ● ρ0 es la resistividad a la temperatura ambiente, normalmente 20ºC. Su unidad en el S.I. es el ohmio por metro, Ω · m ● α es un coeficiente propio de cada material, y nos da una idea de lo sensible que es la resistividad del material a los cambios de temperatura. Normalmente se mide en ºC-1 ● ΔT es la diferencia de temperatura considerada (Tf o temperatura final) con respecto a la temperatura ambiente (Tamb), es decir ΔT = Tf - Tamb. Como normalmente la temperatura ambiente es de 20º C, nos quedaría ΔT = Tf – 20. Resistencias enCircuitos eléctricos Todos los conductores ofrecen una resistencia al paso de la corriente eléctrica, aunque como hemos visto, unos más que otros. En ocasiones, es interesante introducir en los circuitos eléctricos unos dispositivos llamados resistencias cuya única misión es oponerse al paso de la corriente eléctrica con el fin, entre otras cosas, de disminuir la intensidad de corriente que circula por una determinada sección del circuito. Normalmente se emplea carbono en su fabricación y el valor de su resistencia R en ohmios viene expresado por medio de un código de colores. Ilustración 11. En ésta figura observamos que con las franjas podemos leer la intensidad de la corriente.
  • 15. 15 Resistencias Variables ¿Qué es? Una resistencia ajustable o potenciómetro es una resistencia cuyo valor podemos modificar moviendo su eje o cursor. Entre los extremos del potenciómetro el valor siempre es el mismo; pero entre un extremo y el punto intermedio tendremos una resistencia variable desde 0 al valor especificado. Ilustración 12. En ésta imagen podemos observarmúltiples estilos de las resistencias variables, cada uno cumple una función diferente. Las resistencias variables tienen tres contactos, dos de ellos están conectados a los extremos de la superficie resistiva y el otro está conectado a un cursor que se puede deslizar a lo largo del elemento resistivo. Estos resistores pueden variar su valor dentro de unos límites. Para ello se les ha añadido un tercer terminal unido a un contacto móvil que puede desplazarse sobre el elemento resistivo proporcionando variaciones en el valor de la resistencia. Este tercer terminal puede tener un desplazamiento angular (giratorio) o longitudinal (deslizante). Ilustración 13. En ésta imagen podemos observarlos símbolos de una resistencia variable.
  • 16. 16 Resistencias Variables Según su Función Según su función en el circuito estos resistores se denominan: Potenciómetros: se aplican en circuitos donde la variación de resistencia la efectúa el usuario desde el exterior (controles de audio, video, etc.). Trimmers, o resistores ajustables: se diferencian de las anteriores en que su ajuste es definitivo en el circuito donde van aplicadas. Su acceso está limitado al personal técnico (controles de ganancia, polarización, etc.). Reostatos: son resistores variables en los que uno de sus terminales extremos está eléctricamente anulado. Tanto en un potenciómetro como un trimmer, al dejar unos de sus terminales extremos al aire, su comportamiento será el de un reóstato, aunque estos están diseñados para soportar grandes corrientes. Resistencias Variables Según su el Material usado para su Fabricación Los materiales usados para la fabricación de estos resistores suelen ser los mismos que los utilizados para los resistores fijas, es decir, mezclas de carbón y grafito, metales y aleaciones metálicas. La diferencia fundamental, a parte de las aplicaciones, está en los aspectos constructivos. Tomando este criterio podemos hacer la siguiente clasificación: DE CAPA: - Carbón. - Metálica. - Cermet. BOBINADAS: - Pequeña disipación. - Potencia. - Precisión.
  • 17. 17 Condensadores ¿Qué es? Un condensador también conocido como capacitor, es un componente eléctrico que almacena carga eléctrica en forma de diferencia potencial (ddp) para liberarla posteriormente. Está compuesto por superficies conductoras separadas por un material dieléctrico (aislante). Cuando se someten las superficies a una diferencia de potencial, una adquiere carga eléctrica positiva, mientras que la otra adquiere carga eléctrica negativa. Ilustración 14. Condensador Eléctrico. Composición de un condensador eléctrico En su forma más sencilla, un condensador está formado por dos placas metálicas o armaduras paralelas, de la misma superficie y encaradas, separadas por una lámina no conductora o dieléctrico. Al conectar una de las placas a un generador, ésta se carga e induce una carga de signo opuesto en la otra placa. Ilustración 15. Componentes de un condensador.
  • 18. 18 ¿Cómo Funciona un Condensador? El funcionamiento de un condensador se basa en dos láminas metálicas separadas por un aislante eléctrico o material dieléctrico. Cuando conectamos estas laminas a una fuente de energía o la sometemos a una diferencia de potencial, una lámina comienza a cargarse negativamente (se llena de electrones) haciendo que la otra tenga que liberar electrones, y quedando así cargada positivamente. Ilustración 16. Funcionamiento de un condensador. Al desconectar la fuente de energía las placas se mantienen cargadas muy cerca entre una y otra gracias al material aislante. Esto hace que las cargas tiendan a atraerse y se mantengan en las placas, almacenando energía eléctrica para ser utilizada cuando se requiera.
  • 19. 19 Historia del Condensador En el año 1745, Ewald Georg von Kleist, descubrió que la carga eléctrica se podía almacenar, para ello, conectó un generador electrostático a un volumen de agua en un recipiente de vidrio mediante un cable. Un año después, Pieter van Musschenbroek, diseñó un condensador similar, llamado botella de Leyden. La primera persona en combinar varias de estas botellas fue Daniel Gralath, con el fin de aumentar la capacidad de almacenamiento de carga. Tipos de Condensadores Electrolítico: Este tipo de condensador utiliza líquido iónico como una de sus placas. Estos condensadores tienen más capacidad de almacenamiento y son utilizados en circuitos de alta corriente y baja frecuencia. Ilustración 17. Condensador Electrolítico. Poliéster: Este tipo de condensador utiliza poliéster sobre el que se deposita aluminio. Esto permite a diferencia de los otros condensadores, absorber variaciones de frecuencias grandes y veloces. Ilustración 18. Condensador de Poliéster.
  • 20. 20 Cerámicos: En este caso el material aislante es la cerámica. Estos tienen muy poca capacidad de almacenamiento, pero son utilizados para frecuencias extremadamente altas. Ilustración 19. Condensadorde Cerámica.
  • 21. 21 Diodos ¿Qué es? Es un dispositivo semiconductor que cuenta con dos terminales, un ánodo (+) y un cátodo (-), y solo permiten el flujo de la electricidad en un solo sentido. Debido a esto, el diodo presenta las mismas características que un interruptor. Su funcionamiento se le debe al popular inventor estadounidense Lee de Forest, de quien John Fleming tomó algunos principios para la creación. Los primeros diodos que aparecieron eran válvulas o tubos vacíos llamados válvulas termoiónicas y que se encontraban construidos por medio de dos electrodos rodeados de vacío en un tubo de cristal, muy similares a las lámparas incandescentes. Ilustración 20. Sistema tecnológico llamado Diodos. ¿Qué compone un Diodo? Para poder hablar de la composición de un diodo, primero debemos de conocer la diferencia entre un material tipo “P” y “N”.
  • 22. 22 MATERIAL TIPO P: un semiconductor tipo P se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado, añadiendo átomos al semiconductor para aumentar el número de portadores de cargas (en este caso cargas positivas o huecos). MATERIAL TIPO N: un semiconductor tipo N se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado, añadiendo átomos al semiconductor para aumentar el número de portadores de cargas (en este caso negativas o electrones). El diodo semiconductor está constituido fundamentalmente por una unión P-N, añadiendo un terminal de conexión a cada uno de los contactos metálicos de sus extremos y una capsula que aloja todo el conjunto, dejando el exterior las terminales que corresponden al ánodo (Zona P) y el cátodo (Zona N). Ilustración 21. Zona P y la Zona N que constituyen un diodo.
  • 23. 23 Polarización de un Diodo Existen dos tipos de polarización para un diodo, directa e inversa Directa: El ánodo se conecta al terminal positivo de la batería y el cátodo al terminal negativo. Una de las características de la polarización directa es que el diodo conduce con una caída de tensión, el voltaje aplicado supera el potencial de contacto y reduce la región de agotamiento. El ánodo, en efecto, se convierte en una fuente de huecos y el cátodo en una fuente de electrones, de modo que los huecos y los electrones se generan continuamente en la unión. La corriente aumenta exponencialmente conforme al voltaje aplicado. Ilustración 22. Paso de la corriente en una polarización directa. Inversa: El ánodo se conecta al silicio tipo N y el cátodo al silicio tipo P, la región de agotamiento aumenta, lo que inhibe la difusión de electrones y por tanto la corriente. Aunque fluye una corriente de saturación inversa (Io). Ilustración 23. Paso de la corriente en una polarización inversa.
  • 24. 24 Tipos de Diodos Diodo led: Un diodo LED es un dispositivo que permite el paso de corriente en un solo sentido y que al ser polarizado emite un haz de luz. Ilustración 24. Componentes de un Diodo tipo Led. Diodo Zener: El Diodo Zener tiene un voltaje de ruptura inversa bien definido, cuando se polariza inversamente y llegamos a Vz, el diodo conduce y mantiene la tensión Vz constante, aunque nosotros sigamos aumentando la tensión en el circuito. Ilustración 25. Ánodo y Cátodo de un Diodo tipo Zener.
  • 25. 25 Transistores ¿Qué son? Un transistor es un dispositivo que regula el flujo de corriente o de tensión sobre un circuito actuando como un interruptor y/o amplificador para señales eléctricas o electrónicas (tensiones y corrientes). Ilustración 26. Transistor. ¿Qué compone un transistor? El transistor tiene tres partes, Una que emite electrones (emisor), otra que los recibe o recolecta (colector) y otra con la que se modula el paso de dichos electrones (base). Una pequeña señal eléctrica aplicada entre la base y el emisor modula la corriente que circula entre emisor y receptor. Ilustración 27. Componentes de un Transistor.
  • 26. 26 Estados de un Transistor Un transistor puede tener 3 estados o zonas de trabajo posibles dentro de un circuito: - En corte: No hay corriente por la base, o es demasiado pequeña y no pasa la corriente entre el colector y el emisor (Ic-e = cero). - En activa: deja pasar más o menos corriente entre el colector y el emisor (Ic-e = corriente variable), dependiendo de la corriente de la base. - En saturación: Entre el colector y el emisor pasa la máxima corriente posible. Ilustración 28. Los tres estados en los que puede estarun transistor.
  • 27. 27 Motores ¿Qué es? Son la parte sistemática de una máquina capaz de hacer funcionar el sistema, transformando cualquier tipo de energía (eléctrica, de combustibles fósiles, etcétera.), en energía mecánica capaz de hacer un trabajo. En los carros este impacto es una fuerza que genera el desplazamiento. Existen diversos tipos, siendo de los más comunes los siguientes: Motores Térmicos: Un motor térmico es una máquina térmica que transforma calor en trabajo mecánico por medio del aprovechamiento del gradiente de temperatura entre una fuente de calor y un sumidero de calor. Ilustración 29. Componentes de un motor térmico. Motores de Combustión Interna: Son motores térmicos en los que se crea una combustión del fluido del motor, transformando su energía química en energía térmica, desde la cual se recibe energía mecánica.
  • 28. 28 Ilustración 30. Componentes de un motor de combustión interna. Motor de Combustión Externa: Son motores térmicos en los que se genera una combustión en un fluido diferente al fluido motor. El fluido motor alcanza un estado térmico de más grande fuerza viable de llevar es por medio de la transmisión de energía por medio de una pared. Ilustración 31. Componentes de un motor de combustión externa.
  • 29. 29 Motores Eléctricos: Una vez que el trabajo se recibe desde una corriente eléctrica. Usan la inducción electromagnética que crea la electricidad para crear desplazamiento, según sea la constitución del motor: núcleo con cable arrollado, sin cable arrollado, monofásico, trifásico, con imanes permanentes o sin ellos; la potencia es dependiente del calibre del alambre, las vueltas del alambre y la tensión eléctrica aplicada. Ilustración 32. Componentes de un motor eléctrico.
  • 30. 30 ServoMotores ¿Qué son? Son dispositivos de accionamiento para controlar la exactitud de rapidez, par motor y postura. Conforman un mejor manejo y exactitud ante accionamientos por medio de convertidores de frecuencia, debido a que éstos no nos dan control de postura y resultan poco efectivos en bajas velocidades. Es ese que tiene en su interior un codificador rotatorio, conocido como decodificador, que convierte el desplazamiento mecánico (giros del eje) en pulsos digitales interpretados por un controlador de desplazamiento. Ilustración 33. Componentes de un servomotor.
  • 31. 31 Relés Es un aparato eléctrico que funciona como interruptor, abriendo y cerrando el paso de la corriente eléctrica, pero accionado eléctricamente. El relé permite abrir o cerrar contactos mediante un electroimán, por eso también se llaman relés electromagnéticos o relevador. La primera, por la izquierda es un relé real, la segunda un circuito controlado por un relé, y la tercera el símbolo usado en los esquemas eléctricos para los relés. Ilustración 34. Relé electromagnético y sus componentes.
  • 32. 32
  • 33. 33 Ley de Watt ¿Qué es? La Ley de Watt hace referencia a la potencia eléctrica de un componente electrónico o un aparato y se define como la potencia consumida por la carga es directamente proporcional al voltaje suministrado y a la corriente que circula por este. La unidad de la potencia es el Watt. El símbolo para representar la potencia es “P”. Para encontrar la potencia eléctrica (P) podemos emplear las siguientes formulas: Conociendo el voltaje y corriente: P = V x I Conociendo la resistencia eléctrica y corriente: P = R x I2 Conociendo el voltaje y la resistencia eléctrica: P =V2/R En las anteriores fórmulas únicamente se sustituyeron las incógnitas correspondientes empleando la fórmula de la ley de Ohm.
  • 34. 34 Si la potencia eléctrica es positiva (+P) quiere decir que el componente electrónico está consumiendo energía. Si la potencia eléctrica es negativa (-P) quiere decir que el componente electrónico produce o genera energía (Baterías, generadores, etc.). Triángulo de la Ley de Watt El triángulo de la ley de watt permite obtener las ecuaciones dependiendo de la variable a encontrar, es una forma visual y fácil de interpretar. Ilustración 35. Triángulo de la ley de Watt.
  • 35. 35 La Ley de Ohm ¿Qué es? La ley de ohm es una de las leyes básicas y fundamentales de la electrónica y los circuitos eléctricos y contribuyó demasiado en la comprensión y explicación de cómo funcionan los circuitos eléctricos. Esta fue planteada en 1827 por Georg Simon Ohm, quien fue un científico y matemático alemán. Para comprender esta ley primero debemos conocer los tres elementos básicos que la conforman, estos son: la corriente, que se representa con I (referencia a la intensidad de la corriente) y se mide en amperios, cada amperio es la cantidad de electrones que fluye por segundo en un circuito; el voltaje, que se representa con V y que es la fuerza que mueve los electrones, por esto, entre mayor voltaje, mayor corriente; por último, la resistencia que se representa con R y es lo que limita al voltaje y la corriente y se mide en ohmios. Lo que plantea la ley de ohm son fórmulas que explican de manera simple la relación que existe entre estos tres y propone que la intensidad de la corriente es proporcional al voltaje y es inversamente proporcional a la resistencia. Además, esta ley puede ser aplicada en todo un circuito o solo en un fragmento de este. La fórmula que fue planteada como la fórmula general de Ohm es en realidad una igualdad que se representa de la siguiente manera: I=V/R Entonces, si el voltaje aumentase, el resultado sería mayor, por lo que la intensidad también aumentaría, sin embargo, en el caso de la resistencia, si esta aumenta, el resultado sería menor, por lo que la intensidad disminuiría.
  • 36. 36 Lo que nos permite esta relación es obtener cualquiera de las tres magnitudes que la componen que la componen si conocemos las otros dos, lo que es posible con las siguientes fórmulas: Ilustración 36. Expresión de cada término con su respectivo triángulo, (Voltios, Amperios, Ohmios). En caso de necesitar esta ley, se puede usar de manera sencilla ubicando la fórmula general en un triángulo, luego se cubre o simplemente se ignora la letra que represente la magnitud que necesitemos conocer y nos fijamos en que operación forman las otras dos. Por ejemplo, si no conocemos la V, la ignoramos, nos sobran la I y la R y en el triángulo vemos que por su ubicación entre estas se forma una multiplicación, el resultado de esa será la V que nos faltaba. Ilustración 37. Triángulo de la Ley de Ohm.
  • 37. 37 Cabe mencionar que esta ley no funciona en todos los casos, pues no incluye todos los elementos o magnitudes de la electricidad, los cuales, sí están incluidos en las leyes de Kirchhoff, sin embargo, esta tampoco explica el funcionamiento de los circuitos en su totalidad, a diferencia de las leyes de maxwell que si lo hacen. Con esto, lo que podemos decir, es que la ley de Ohm no es suficiente a la hora de diseñar muchos circuitos. La ley de Ohm puede aplicarse para comprobar: -Valores estáticos de los componentes del circuito. -Niveles de corriente. -Suministros de voltaje. -Caídas de tensión.
  • 38. 38 Problemas con Circuitos ¿Qué es? Un circuito eléctrico es el grupo de recursos eléctricos conectados entre sí que permiten producir, trasladar y usar la energía eléctrica con el fin de transformarla de otro tipo de energía como, ejemplificando, energía calorífica (estufa) energía lumínica (bombilla) o energía mecánica (motor). Los recursos que emplea para lograr conseguirlo son los siguientes: · Generador: Un generador es una máquina eléctrica rotativa que transforma energía mecánica en energía eléctrica. Lo consigue debido a la relación de ambos recursos primordiales que lo conforman: la parte móvil llamada rotor, y la parte estática que se llama estator. · Conductor: Es un material que permite la transmisión de electricidad. Esta capacidad está dada por la poca resistencia que desempeña frente al desplazamiento de la carga eléctrica. · Resistencia Eléctrica: Son recursos del circuito que se oponen al paso de la corriente eléctrica · Interruptor: Factor que posibilita abrir o cerrar el paso de la corriente eléctrica. Si el interruptor está abierto no transitan los electrones y si está cerrado posibilita su paso. Circuito de Serie Se define un circuito serie como ese circuito eléctrico en el cual la corriente eléctrica solo tiene un solo camino para llegar al punto de inicio, sin que importe los recursos intermedios. En la situación concreta de solo arreglos de resistencias la corriente eléctrica en la misma en todos los puntos de vista del circuito.
  • 39. 39 Ilustración 38. Proceso de un circuito de serie. Circuito Paralelo Se define circuito paralelo como ese circuito en el cual la corriente eléctrica se bifurca en cada nodo. Su característica más fundamental es el hecho de que el potencial en cada componente del circuito tiene la misma diferencia de potencial. Ilustración 39. Proceso de un circuito paralelo.
  • 40. 40 EL CIRCUITO MIXTO Un circuito mixto es un circuito eléctrico que tiene una conjunción de recursos tanto en serie como en paralelos. Para la solución de dichos inconvenientes hablamos de solucionar primero todos los recursos que se hallan en serie y en paralelo para al final minimizar a un circuito puro, bien sea en serie o paralelo. Ilustración 40. Proceso de un circuito mixto.
  • 41. 41 Código de Colores ¿Qué es? Los Códigos de Colores son utilizados en la electrónica para especificar los valores de componentes como lo son los resistores, los condensadores y los diodos, así como también su tolerancia eléctrica frente al paso de la corriente y el voltaje. Ilustración 41. Lectura de un código de colores. Origen Este código de colores fue creado los primeros años de la década de 1920 en Estados Unidos por la Radio Manufacturer's Association , hoy parte de la Electronic Industries Alliance , y fue aceptado por la Comisión Electrónica Internacional. En un principio se optó por pintar con colores el cuerpo, el lado y un punto o tres puntos, de un código de colores representando las cifras del 0 al 9, por la ventaja que representaba para los componentes electrónicos el poder pintar su valor sin tener que imprimir ningún texto.
  • 42. 42 Si el valor de los componentes estuviera impreso sobre un cuerpo cilíndrico, al soldarlos en el chasis el valor podría quedar oculto. Por ello y para poder ver bien su valor desde cualquier dirección, pasó a ser codificado con franjas anulares de color. Las marcas de color eran más resistentes a la abrasión, al ser inherentes a la superficie donde se marcan. Aunque existe el riesgo de pérdida del color debido al óxido o la exposición al calor de la propia resistencia, haciendo imposible distinguir, por ejemplo, el marrón del rojo o el naranja. Un ejemplo sería: 1ª cifra2ª ciframultiplicadortolerancia 5 6 x100 ± 5% 5 6 x100 ± 5% Tiene un valor nominal de 5600 Ω ± 5%
  • 43. 43 Códigos de Colores (Electrónica) H F Ω Color 1.ª cifra 2.ª cifra Mult. Tolerancia Coeficiente temp. (ppm/K) 10µ 10p 1 Negro 0 0 ×100 – 250 U 100µ 100p 10 Marrón 1 1 ×101 ±1% F 100 S 1m 1n 100 Rojo 2 2 ×102 ±2% G 50 R 10m 10n 1k Anaranjado 3 3 ×103 ±3% 15 P 100m 100n 10k Amarillo 4 4 ×104 ±4% 25 Q 1 1µ 100k Verde 5 5 ×105 ±0.5% D 20 Z 10 10µ 1M Azul 6 6 ×106 ±0.25% C 10 Z 100 100µ 10M Violeta 7 7 ×107 ±0.1% B 5 M 1k 1m 100M Gris 8 8 ×108 ±0.05% A 1 K 10k 10m 1G Blanco 9 9 ×109 – – 1µ 1p 1 Dorado – – ×10-1 ±5% J – 1/10µ 1/10p 1/10 Plata – – ×10-2 ±10% K –
  • 44. 44 Sensores Un sensor o captador, como prefiera llamársele, no es más que un dispositivo pensado para recibir información de una intensidad del exterior y transformarla en otra intensidad, comúnmente eléctrica, que seamos capaces de cuantificar y manipular. Los sensores se pueden clasificar según: · Su principio de funcionamiento · El tipo de señal de salida · El rango de valores de salida · El nivel de integración · El tipo de variable medida Según el Principio de Funcionamiento Encontramos dos tipos de sensores: · Activos · Pasivos Sensores Activos Son aquellos que generan señales representativas de las magnitudes a medir en forma autónoma, sin requerir de fuente alguna de alimentación.
  • 45. 45 Sensores Pasivos Son aquellos que generan señales representativas de las magnitudes a medir por medio de una fuente auxiliar. SEGÚN EL TIPO DE SEÑAL DE SALIDA · Digitales · Análogos · Temporales Sensores Digitales Los sensores digitales son esos que ante un estímulo tiene la posibilidad de modificar de estado así sea de cero a uno o de uno a cero (hablando en términos de lógica digital) en esta situación no hay estados inmediatos y los valores de tensión que se obtienen son únicamente dos. 5V y 0V (o valores bastante próximos). Sensores Análogos Es aquel que, como salida, emite una señal comprendida por un campo de valores instantáneos que varían en el tiempo, y son proporcionales a los efectos que se están midiendo. Sensores Temporales Son esos que entregan una señal variable en la época la cual podría ser una onda sinusoidal, triangular o cuadrada.
  • 46. 46 SEGÚN EL RANGO DE VALORES DE SALIDA · On/Off · De medida Sensores On/Off Además, conocidos como sensores si-no, sensores 0-1, sensores on-off, o sensores binarios son generalmente dispositivos mecánicos básicos, los más frecuentes son: · Interruptores Reed que se conectan por la proximidad de un imán. · Interruptor de péndulo, donde un peso cuelga de un hilo conductor en un anillo metálico y las vibraciones o desplazamiento del anillo generan el cierre del circuito. Sensores de Medida En dichos sensores se recibe una salida proporcional a la señal de acceso.
  • 47. 47 SEGÚN EL TIPO DE VARIABLE FÍSICA MEDIDA · Mecánicos · Eléctricos · Magnéticos · Térmicos · Acústicos · Ultrasónicos · Químicos · Radiación · Laser Sensores Mecánicos Son dispositivos que cambian su comportamiento bajo la acción de una intensidad física que tienen la posibilidad de directa o indirecta. Los sensores mecánicos son usados para medir: Movimiento, postura, tensión, desplazamiento, presión, flujo. Mente transmite una señal que sugiere cambio.
  • 48. 48 Sensores Eléctricos Un sensor es un dispositivo capaz de identificar dimensiones físicas o químicas, denominadas cambiantes de instrumentación, y transformarlas en cambiantes eléctricas. Las cambiantes instrumentaciones tienen la posibilidad de ser ejemplificando: temperatura, magnitud lumínica, distancia, aceleración, inclinación, movimiento, presión, fuerza, torsión, humedad, desplazamiento, pH, etcétera. Ilustración 42. Tipos de sensores eléctricos. Sensores Magnéticos Se sirve del impacto Hall para la medición de campos magnéticos o corrientes o para la decisión de la postura.
  • 49. 49 Sensores Térmicos Se aplican para la medición estricta de la temperatura, dan una indicación visual o una señal de realimentación mecánica o eléctrica que podría ser usada en un sistema de lazo cerrado para permitir el control automático de procesos térmicos. Sensores termo resistivos, Sensores termoeléctricos, Sensores monolíticos o de silicio y Sensores piroeléctricos. Ilustración 43. Sensor Térmico. Sensores Acústicos Son micrófonos pequeños que detectan o bien la presión de la onda de sonido (omnidireccional) o bien la velocidad de la onda de sonido (direccional). Estos sensores son sensibles a las presiones que emiten las ondas acústicas, y las transforma en pulsos eléctricos.
  • 50. 50 Sensores Ultrasónicos Miden la distancia por medio de la utilización de ondas ultrasónicas. El cabezal emite una onda ultrasónica y obtiene la onda reflejada que retorna a partir del objeto. Los sensores ultrasónicos miden la distancia al objeto contando la época entre la emisión y la recepción. Ilustración 44. Sensor ultrasónico. Sensores Químicos Son dispositivos que convierten información química a una señal analíticamente eficaz y es capaz de dar la concentración de un factor específico de una muestra. Se forman por: Un receptor que se ocupa de reconocer selectivamente a la especie química a identificar y un transductor que se ocupa de cambiar la señal química en señal eléctrica.
  • 51. 51 Sensores de Radiación Miden la radiación electromagnética en diferentes longitudes de onda basados en las colaboraciones electromagnéticas entre los fotones (quantum de campo) y los electrones o átomos del detector. Son necesarios para decidir las características de las partículas (E, q, m) de la radiación. Fundamentales para: 1. Datos acerca de los núcleos. 2. Protección y control de radiactividad. Se apoya en la relación de la radiación con la materia. Distinta relación con diversos detectores. Ilustración 45. Sensor de radiación. Sensores Láser Usa un “láser” para producir luz en una línea recta. Su punto de haz visible hace que su alineación y posicionamiento sean muy fácil. Ya que el haz de luz está enfocado, el sensor se puede instalar sin preocupaciones por la luz difusa.
  • 52. 52 Protoboard ¿Qué es un protobard?: La protoboard es una placa de pruebas para electrónica que contiene numerosos orificios en los que es posible insertar cables y otros elementos electrónicos para montar circuitos provisionales. La ventaja de este dispositivo es que no requiere soldar sus componentes para tener un circuito operativo. Ilustración 46.Imagen Protobard Los orificios se encuentran conectados por bajo a través de pequeñas láminas metálicas que siguen un patrón determinado: – Los orificios ubicados en una misma fila se encuentran unidos entre sí. – Los que están en filas diferentes no tienen conductividad entre si.
  • 53. 53 Un breadboard, como también se le conoce, es ideal para analizar el diseño de un circuito determinado, sin que tengas que soldar sus componentes. Partes de un protoboard/breadboard El canal central Se llama canal central a la región del protoboard que se encuentra ubicaba en el centro de esta placa y se utiliza para la colocación de los circuitos integrados. Buses Los buses son aquellos que se ubican en los dos extremos del protoboard. Estos están representados por unas líneas de color rojo, que son los buses de voltaje o positivos y los de color azul, que son los buses negativos o de tierra. Pistas Las pistas están localizadas en la parte del medio del protoboard. Estas se conducen y se representan según las líneas de color rosa. Ilustración 47. Partes de un Protobard
  • 54. 54 Tipos de protoboard Por lo general, existen dos tipos de protoboard, cada uno con sus respectivas características y ventajas comparativas.Perfboard: Se trata de una placa perforada que se caracteriza principalmente porque sus huecos contienen material conductor de cobre, aunque no comunican entre sí. Sus componentes deben estar soldados a la placa, pero además tiene como particularidad el hecho de que las interconexiones se llevan a cabo por medio de cables o soldadura. PerfBoard Una Perf Board es una tabla o placa con orificios localizados en forma de línea, siguiendo un patrón. Este tipo de protoboard tiene como característica esencial que sus agujeros están rodeados por una serie de materiales conductores para mejorar la conexión; el más utilizado suele ser el cobre. Las interconexiones en la PerfBoard se consiguen mediante soldaduras y cables. Ilustración 48. Perfboard Stripboard Es un tipo de Protoboard caracterizada por tener agujeros de 2.54 milímetros que cuales se encuentran separados por la misma distancia uno de otros.
  • 55. 55 En los agujeros se pueden fijar los diversos dispositivos electrónicos y circuitos, siendo muy adaptable por su facilidad de conexión. Alrededor de los orificios se encuentran tiras de material conductor de cobre. Este tipo de Protoboard es muy conocida Es posible encontrarla en diversos tamaños, y permite ser soporte de numerosos circuitos y proyectos electrónicos. Algunos modelos conocidos de StripBoards son los Perf+ y los Tripad. Asimismo, existen versiones que se adaptan al uso de circuitos integradosSon similares a los Perfboard pero con una especie de patrón, en el que los agujeros se encuentran interconectados en medio de una fila conformada por material conductor.
  • 56. 56 Tester o Multímetro El tester, también conocido como multímetro o polímetro, es una de las herramientas más importantes y más utilizadas en el ámbito de la electricidad y la electrónica, esto se debe a la gran variedad de funciones que este dispositivo que es eléctrico y portátil puede cumplir. La principal es medir de manera directa las magnitudes físicas que conforman los circuitos eléctricos, tales como la resistencia, el voltaje, la corriente y otros. Este puede medir las magnitudes en determinados rangos y puede medir corriente continua o corriente alterna de manera digital o analógica. Además, el multímetro no solo mide magnitudes, sino que también puede detectar la presencia de corriente alterna, detección de la presencia de tensión, medición de frecuencia, medición de capacitancia, medición de milivoltios y puede realizar pruebas de continuidad, aunque cabe resaltar que no todos los modelos cuentan con las mismas funciones. Ilustración 49. Tester o tambien llamado multímetro.
  • 57. 57 Esta herramienta es básicamente la fusión de tres instrumentos de medición, estos son el voltímetro, el amperímetro y el ohmímetro, estos sensores lo que permiten es que sea posible realizar la medición de las distintas magnitudes físicas en diferentes circuitos, equipos, aparatos y también en instalaciones eléctricas y electrónicas. La historia del multímetro que conocemos hoy en día se remonta a su antecedente llamado AVO, este dispositivo surgió debido a la necesidad de su creador de unir tres distintos instrumentos de medición en un solo dispositivo, con la intención de disminuir las incomodidades que causaba llevar tantos aparatos con distintos usos a la hora de realizar procesos en el ámbito de la electricidad y la electrónica y fue así como en el año 1923 el creador del AVO, Donald Macadie, lanzó su producto al mercado y se convirtió en un éxito. Como el primer multímetro solo permitía realizar análisis de circuitos que fuesen de corriente continua, pero al pasar del tiempo se le introdujeron las medidas de corriente alterna. Cabe mencionar que el modelo original de AVO fue descontinuado en el año 2008 debido a que encontrar repuestos mecánicos para este se convirtió en un trabajo complejo. Al principio no se realizaron modificaciones en las características que el modelo original poseía, sin embargo, con el paso del tiempo se han hecho pequeñas modificaciones a los modelos de la época actual, por ejemplo, se les añadió la medida de la capacidad de los condensadores y algunas características de los transistores. Por otra parte, los polímetros digitales, han sido objeto de renovaciones y se les han agregado nuevas características, pero sin cambiar sus características base y la esencia propia de la primera generación, es decir, de los AVO.
  • 58. 58 Ilustración 50. Testero también llamado multímetro. LAS PARTES DEL MULTÍMETRO: El galvanómetro es el principal componente del multímetro ya que este es el que, en mayor parte, le permite ser un dispositivo multifuncional. En el caso de los modelos antiguos, tienen una escala múltiple, al desplazarse la aguja que esta tiene, marca los valores que muestran las magnitudes que están siendo medidas. Por otro lado, los modelos digitales incluyen una pantalla donde se puede observar el resultado de la medición que se realice. Las principales partes del multímetro son: POWER: También se le llama interruptor y es el botón que permite encender y apagar el dispositivo.
  • 59. 59 DISPLAY: Al igual que en otros dispositivos es la pantalla de cristal líquido en la cual se presentan los resultados de las mediciones que se realicen. Generalmente estas pantallas son monocromáticas y pueden mostrar datos numéricos de entre dos y tres cifras decimales. En la anterior, los modelos analógicos de los tester mostraban los resultados por medio de una aguja que demarcaba los resultados de la medición. Actualmente, los resultados se presentan en las pantallas de manera gráfica junto a los datos numéricos. LLAVE SELECTORA DE RANGO Y TIPO DE MEDICIÓN: Conocida como selector o selector de escala y su función es básicamente seleccionar el tipo de magnitud que se va a medir y el rango de la medición que se va a utilizar. Además, podemos seleccionar los diferentes tipos de magnitudes físicas que se pueden medir con este dispositivo, tales como el voltaje directo y alterno, la resistencia, la capacitancia, la frecuencia, la corriente directa y alterna, la frecuencia y las pruebas de diodos y continuidad. CABLES: Hay dos tipos de cables, unos negros y otros rojos. El cable negro siempre se conecta al borne o Jack negro. Por otra parte, el cable rojo se conecta al Jack adecuado dependiendo de la magnitud que se necesite medir. Existen diferentes tipos de conectividades que son: Jack negativo o borne de conexión: el cable siempre estará unido al negro con punta. Jack o borne de conexión para el cable rojo con punta: se utiliza para medir la resistencia, la frecuencia y el voltaje. Jack o borne de conexión para cable rojo con punta: usado para medir miliamperes.
  • 60. 60 Jack o borne de conexión para el cable rojo con punta: para medir amperes. Ilustración 51. Componentes de un Tester. SONDAS: Las sondas básicas son agujas aisladas y metálicas, que se encuentran ubicadas en los extremos de los cables negros y rojos y pueden ser tocadas para componentes, cables o pistas en pistas de placas de circuitos. Estás también pueden ser interpretadas como un código de colores en donde el rojo representa el positivo y el negro negativo. Además, estas también funcionan como medio para probar los valores que no son eléctricos, como el pH, la luz o la temperatura. FUENTE DE ENERGÍA: En la mayoría de multímetros la fuente de energía es generalmente una batería y dependiendo del modelo puede necesitar una celda de uno y medio de voltaje o llegar a necesitar una batería de nueve voltios.
  • 61. 61 SIMBOLOGÍA DE LAS FUNCIONES: ¿CÓMO USAR UN TESTER? Antes de usar este dispositivo, debemos tener en cuenta que este se usa para manipular corriente eléctrica por lo que se está en riesgo de sufrir lesiones graves, por ende, debemos conocer muy bien los procedimientos que vamos a hacer y cómo realizarlos. También debemos identificar si es un modelo analógico o digital, ya que esto cambiará la manera en que leemos el resultado. A continuación, una breve explicación de cada uno de estos modelos:
  • 62. 62 ANALÓGICO: Este tipo de multímetros son muy útiles y su uso es especial en los laboratorios, entre sus funciones está la posibilidad de realizar mediciones de la corriente, resistencia, voltajes, la impedancia y la caída de voltaje y muestra los resultados a través de una aguja que se mueve sobre una escala. DIGITAL: Los multímetros digitales, por su parte, usan los circuitos como medio para transformar los valores analógicos en digitales y así mostrarlos en la pantalla que este incluye. En comparación con el analógico, este da los resultados en un tiempo más prolongado. Luego, el primer paso es ubicar cada terminal eléctrico, es decir, seleccionar el rango en el que se va a realizar la medición, que magnitud se va a medir y ubicar cada cable y sonda dependiendo del tipo de conectividad que se necesite. Además, hay que tener en cuenta que para cada medición se debe realizar un proceso diferente. Para la medición de corriente continua en el polímetro se selecciona el símbolo V con raya en la parte superior y dos puntos en la parte inferior, como no se conoce el voltaje se selecciona el valor de mayor rango y se va disminuyendo hasta conseguir el valor correspondiente. Hay que tener en cuenta también que este tipo de corriente es la que se usa en la mayoría de dispositivos y aparatos electrónicos. Para la medición de corriente alterna, que es la que llega generalmente a nuestros hogares y brinda energía a todos los dispositivos electrónicos que se encuentran en estos, se selecciona un multímetro específico para esta función, el símbolo que lo representa es V-. y si como en el caso
  • 63. 63 anterior no se conoce el voltaje, se realiza el mismo procedimiento de la medición de corriente continua. Para la comprobación de continuidad, que es el paso de electricidad continua o alterna a través de un cable, se conectan correctamente los terminales eléctricos y si el polímetro produce un sonido como un “beep” significa que, si hay continuidad, por el contrario, si no lo produce es porque no la hay; lo que nos permite este proceso es saber si un cableado está bien instalado o no. Para medir la carga de una batería, se necesita un tester digital, pues son estos quienes traen estas funciones, solo se deben poner los terminales eléctricos del tester en cada extremo de la batería y en la pantalla se mostrará como resultado la carga que le queda a la batería.
  • 64. 64 Tarjeta de Arduino ¿Qué es Arduino? Arduino es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo (software), diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinares. Una placa con todos los elementos necesarios para conectar periféricos a las entradas y salidas de un microcontrolador, y que puede ser programada tanto en Windows como macOS y GNU/Linux. Un proyecto que promueve la filosofía 'learning by doing', que viene a querer decir que la mejor manera de aprender es cacharrear. Ilustración 52. Tarjeta de Arduino
  • 65. 65 ¿Cómo Funciona Arduino? El Arduino es una placa basada en un microcontrolador ATMEL. Los microcontroladores son circuitos integrados en los que se pueden grabar instrucciones, las cuales las escribes con el lenguaje de programación que puedes utilizar en el entorno Arduino IDE. Estas instrucciones permiten crear programas que interactúan con los circuitos de la placa. Normalmente un microcontrolador posee entradas y salidas digitales, entradas y salidas analógicas y entradas y salidas para protocolos de comunicación. Un Arduino es una placa que cuenta con todos los elementos necesarios para conectar periféricos a las entradas y salidas del microcontrolador. Se trata de una placa impresa con todos los componentes necesarios para el funcionamiento del micro y su comunicación con una computadora a través de comunicación serial. La comunicación serial es un protocolo de comunicación que alguna vez fue muy utilizado a través de los puertos serie que traían las computadoras de antaño. Existen diferentes modelos de Arduino, con múltiples características en cuanto a tamaño, formas, funciones y precios. Tipos de Tarjetas de arduinos Arduino Uno: Perfecta para iniciarse. Cuenta con 14 pines digitales y 6 analógicos para conectarle todo tipo de módulos. Ilustración 53. Arduino Uno
  • 66. 66 Arduino MEGA2560: Es la versión avanzada del Arduino Uno. Se caracteriza principalmente porque tiene mucha más memoria FLASH, ROM y RAM en su microcontrolador. También tiene muchísimos más pines de entrada y salida digitales y analógicos. Ilustración 54. Arduino MEGA2560 Arduino Leonardo: Es la nueva versión que terminara sustituyendo a la anterior (Arduino Uno). Como ventaja el microcontrolador usado, el ATmega32u4, tiene soporte nativo para USB, eso quiere decir que no es necesario un chip intermediario (y lento) para convertir la señal USB a Serial. Además, este Arduino puede funcionar como teclado, ratón, gamepad, etc. También se puede usar para programar con el IDE de AVR sin necesidad de cargar el bootloader de Arduino. Hay que tener cuidado al comprarlo porque hay dos versiones, con conectores o sin ellos.
  • 67. 67 Ilustración 55. Arduino Leonardo Arduino Esplora: La Arduino Esplora es una placa microntroladora derivada de la Arduino Leonardo. La Esplora difiere de todas las placas Arduino predecesoras en que lleva incorporados un número de dispositivos sensores listos para usar. Está diseñada para gente que quiere entrar en el mundo de Arduino sin tener que aprender antes electrónica. Para una introducción paso a paso mirad en la guía de introducción a la Esplora. La Esplora lleva montadas salidas de sonido y luz, además de varios sensores, incluyendo un joystick, un potenciómetro lineal, un sensor de temperatura, un acelerómetro de tres ejes, un micrófono y un sensor de luz. También cuenta con todo el potencial de expandir sus capacidades con 2 entradas y 2 salidas Tinkerkit, y un zócalo para la conexión a una pantalla TFT LCD en color.
  • 68. 68 Conclusión A lo largo de este trabajo, todos los integrantes del grupo, desarrollamos diferentes conocimientos y habilidades en relación con los fundamentos de la electricidad y la electrónica, además, esperamos sea posible que nuestros conocimientos adquiridos los cuales expresamos de la mejor manera, sean posibles fuentes de aprendizaje para cualquier otro individuo. En este escrito pudimos acercarnos y comprender la energía y la electrónica de una manera más completa, por ejemplo, pudimos reconocer cómo se crea y transforma la energía, el proceso que atraviesa para llegar al punto de consumo, es decir, las instalaciones de las que vivimos y las que rodean en general nuestra vida cotidiana, qué elementos sirven para transportar, contener y transformar la energía, y con cuales se pueden diseñar o manipular circuitos y diferentes componentes eléctricos y electrónicos, además, aprendimos sobre los conceptos y leyes más básicos y fundamentales que conforman estas áreas, ampliando así el conocimiento que es necesario que tengamos sobre estas, cosa que nos permite ahora conocer cuáles son los componentes básicos que conforman la electrónica, tales como las magnitudes físicas, las leyes que nos ayudan a relacionarlas y entenderlas y los objetos y dispositivos que nos permiten medirlas, tratarlas y transformarlas, además, desarrollamos la capacidad de aplicar estos conocimientos en nuestra vida cotidiana, cosa que es muy útil en casos tanto de la vida diaria como académicos y laborales. Después de indagar e investigar a fondo sobre cada uno de estos elementos, instalaciones, dispositivos, leyes teorías y diferentes cuestiones que conforman las ramas de la electricidad y la electrónica, también podemos concluir basados en nuestra experiencia, el hecho de que una gran porción de la población probablemente no conoce de manera tan completa la información sobre estos objetos que son bases fundamentales para que las cosas funcionen como lo hacen en nuestra vida cotidiana, y aunque puede que no necesitemos aplicar conocimientos tan profundos sobre estos todo el tiempo, si es necesario que se fomente y se reparta la información sobre los diferentes elementos que crean, controlan, reparten, reparan y relacionan la energía y electrónica con el mundo exterior, para que el uso y manejo de esta sea práctico y fácil para todos nosotros. De esta manera, podemos destacar la importancia que tiene la energía y la electrónica en nuestra
  • 69. 69 vida, pues no son solo importantes, sino que son fundamentales y necesarios en la sociedad actual.
  • 70. 70 Referencias TRANSPORTE DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA: https://prezi.com/i1irfxkuft5n/transporte-de-la-corriente-electrica/ https://www.fundacionendesa.org/es/recursos/a201908-transporte-de-electricidad https://es.wikipedia.org/wiki/Transmisi%C3%B3n_de_energ%C3%ADa_el%C3%A9ctrica https://www.youtube.com/watch?v=FLCGXArai5g&ab_channel=CasiMaestro https://www.youtube.com/watch?v=DHl7mKrSvGY&ab_channel=TECHLAPSE https://www.monografias.com/trabajos13/genytran/genytran.shtml http://agrega.juntadeandalucia.es/repositorio/21122016/e5/es- an_2016122112_9115551/33_el_transporte_de_la_energa_elctrica.html TÉRMINOS BÁSICOS DE LA ELECTRÓNICA LA ELECTRÓNICA http://www.electronicasi.com/ensenanzas/que-es-la-electronica/ https://concepto.de/electronica/ RESISTENCIAS https://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_el%C3%A9ctrica RESISTENCIAS VARIABLES https://riverglennapts.com/es/resistor/755-variable-resistors-defination-uses-and-types-of- variable-resistors.html CONDENSADORES
  • 71. 71 https://www.web-robotica.com/taller-de-web-robotica/electronica/componentes- electronicos/que-es-un-condensador-electrico https://www.romboelectronic.com/blog/historia-del-condensador https://helloauto.com/glosario/condensador#:~:text=Historia%20del%20condensador,de%20vidr io%20mediante%20un%20cable. https://fidestec.com/blog/como-funciona-un-condensador-en-corriente-alterna/ http://electrofacil-soltec.blogspot.com/2017/04/que-son-y-para-que-se-usan-los.html DIODOS https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/componentes-electronicos/diodo/ TRANSITORES https://www.ecured.cu/Transistor#:~:text=El%20transistor%20tiene%20tres%20partes,circula% 20entre%20emisor%20y%20receptor: https://www.areatecnologia.com/TUTORIALES/EL%20TRANSISTOR.htm#%C2%BFQu%C3 %A9_es_un_Transistor MOTORES https://es.slideshare.net/hernancardenas9400/clasificacion-de-sensores- 36167798#:~:text=SEG%C3%9AN%20EL%20TIPO%20DE%20VARIABLE,que%20pueden% 20directa%20o%20indirecta. SERVOMOTORES https://clr.es/blog/es/servomotor-cuando-se- utiliza/#:~:text=Un%20servomotor%20lo%20compone%3A,el%20env%C3%ADo%20de%20pu lsos%20el%C3%A9ctricos. RELÉS
  • 72. 72 https://www.areatecnologia.com/electricidad/rele.html https://www.seas.es/blog/automatizacion/el-rele-para-que-es-para-que-sirve-y-que-tipos-existen/ LEY DE WATT https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/teoria/ley-de-watt/ LEY DE OHM https://www.fluke.com/es-co/informacion/blog/electrica/que-es-la-ley-de-ohm https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm https://www.youtube.com/watch?v=m7HY1Or01S0&ab_channel=CharlyLabs https://www.fisicalab.com/apartado/ley-de-ohm https://www.fisicalab.com/apartado/ley-de-ohm PROBLEMAS CON CIRCUITOS CÓDIGO DE COLORES http://www.aulataller.es/ejercicios/codigo-colores-resistencias/codigo-colores-resistencias.html https://www.hisour.com/es/color-code-23928/ SENSORES https://es.slideshare.net/hernancardenas9400/clasificacion-de-sensores- 36167798#:~:text=SEG%C3%9AN%20EL%20TIPO%20DE%20VARIABLE,que%20pueden% 20directa%20o%20indirecta. MANEJO DE PROTOBOARD https://www.partesdel.com/partes_de_un_protoboard.html https://hetpro-store.com/TUTORIALES/protoboard-breadboard/
  • 73. 73 https://vicentferrer.com/protoboard-breadboard/ TESTER O MULTÍMETRO http://electricidadipl.blogspot.com/2014/06/partes-del-multimetro-digital-y.html https://instrumentosdemedicion.org/electrica/multimetro/#Historia_del_multimetro https://partesde.info/multimetro/ https://www.partesdel.com/partes_del_multimetro.html https://es.wikipedia.org/wiki/Mult%C3%ADmetro https://instrumentosdemedicion.org/electrica/multimetro/#Historia_del_multimetro http://elmultimetroysuhistoris.blogspot.com/2012/06/historia-del-multimetro.html https://moviltronics.com/multimetro-usos-y-funciones/ https://como-funciona.co/un-multimetro/ https://www.finaltest.com.mx/product-p/art-8.htm https://www.euston96.com/ley-de- ohm/#:~:text=Una%20de%20las%20curiosidades%20de,los%20voltios%2C%20aumenta%20la %20intensidad. TARJETA DE ARDUINO http://nosinmiarduino.blogspot.com/2014/07/tipos-de-placas-arduino.html https://www.fundacionaquae.org/sabes-arduino-sirve/ https://www.ingmecafenix.com/electronica/arduino/ https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2016/03/28/como-funciona-arduino/ https://www.xataka.com/basics/que-arduino-como-funciona-que-puedes-hacer-uno
  • 75. 75 Link de los Blogs Andrés Fernando Perea Castillo https://zawurdo2.blogspot.com/ Jacobo Paredes Rico https://tecnozonecenter.blogspot.com/ Angie Sophie Medina Ibarra https://tecnoevolucionsophie.blogspot.com/ Juan Sebastián Sánchez Valencia https://tecnologiabysanchez2021.blogspot.com/ María José Pareja Ramírez https://blogtecnologicomajo.blogspot.com/ Valentina Mosquera Arenas https://latecnologiaconvalentina.blogspot.com/
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