1. SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL
MANUAL DE APRENDIZAJE
CÓDIGO: 89001619
DISPOSITIVOS Y
COMPONENTES
ELECTRÓNICOS
ELECTRÓNICA
INDUSTRIAL
2.
3.
4.
5. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
INTRODUCCIÓN
Todos percibimos, observamos y llegamos a la conclusión que el mundo se
está volviendo cada vez más complejo.
Desde las calculadoras, las computadoras, los teléfonos móviles, artefactos
electrodomésticos, equipos de entretenimiento familiar y los equipos de control
de velocidad de motores eléctricos son una muestra de ello. De igual forma,
reconocemos que todo ello ha sido posible, gracias al avance de la electrónica.
Esta rápida evolución obliga a una renovación y actualización constante en la
enseñanza, deben introducirse nuevos conceptos y condensar otros.
Sin embargo, por muy complejo y sofisticado que sea un equipo, todo se inicia
a nivel de componentes o dispositivos; por lo tanto, en este Manual se ha
tratado de dar los fundamentos o principios de tales dispositivos electrónicos.
Los fundamentos no cambian con el tiempo y por eso son muy importantes; sin
embargo, tratar sólo los fundamentos resta emoción a un curso; ahí entramos
en sintonía con la visión de la filosofía del SENATI: “Aprender haciendo”.
Conforme lo indica el programa, los temas van avanzando de lo simple a lo
complejo en una secuencia lógica, dándole al estudiante un sentido de
dirección por lo que al finalizar este curso, habrá adquirido experiencia en el
montaje y mediciones en circuitos reales; sin embargo, esto sólo es posible si
hay un real entendimiento de los principios básicos de operación de los
dispositivos dados en este manual y la información técnica proporcionada por
el fabricante en el datasheet; de ahí, la importancia del instructor para estimular
al estudiante a leer e interpretar el datasheet.
El reto del nuevo técnico está en que cada día hay una oferta mayor de
nuevos circuitos integrados y componentes discretos con buenas y mejores
prestaciones, tanto en su rapidez de respuesta, como en sus consideraciones
de potencia, además del abaratamiento de los costos de producción masiva,
por lo que debe tener la capacidad de adaptación y uso de estos dispositivos.
Se ha tratado de equilibrar los fundamentos con un fuerte pero mesurado gusto
por el montaje, en la esperanza que este curso inspire la imaginación del
estudiante para continuar el ritmo de ir descubriendo el camino al andar.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 5
6. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
ÍNDICE
Introducción Página
HT1 DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS PASIVOS: LA RESISTENCIA. 9
Circuito eléctrico simple. 10
HO-01 Montar dispositivos en el protoboard. 12
HO-02 Interpretar las resistencias usando el código de colores. 14
HO-03 Medir resistencias usando el multímetro digital. 15
HO-04 Operar fuente de alimentación programable. 17
HO-05 Medir corriente promedio usando el multímetro digital. 20
HO-06 Medir voltaje promedio usando el multímetro digital. 22
HO-07 Montar circuito de aplicación de la resistencia. 24
HIT-01 Hoja de Información Tecnológica 01. 26
HITC-01 Hoja de Información Tecnológica Complementaria 01. 27
HT2 DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS PASIVOS: EL CONDENSADOR 38
HO-08 Medir voltaje rms con el multímetro digital. 39
HO-09 Medir condensadores usando el multímetro digital. 40
HO-10 Verificar las características de un condensador. 41
HO-11 Medir voltaje pico a pico usando el osciloscopio digital. 43
HO-12 Medir tiempo usando el osciloscopio digital. 46
HO-13 Medir voltaje pico a pico usando el osciloscopio digital y voltaje
RMS con el multímetro digital.
47
HO-14 Montar circuito de aplicación del condensador. 48
HIT-02 Hoja de Información Tecnológica 02. 49
HITC-02 Hoja de Información Tecnológica Complementaria 02. 51
HT3 DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS PASIVOS: LA INDUCTANCIA. 58
HO-15 Probar inductancias con el multímetro digital. 59
HO-16 Verificar la energía almacenada en una inductancia. 59
HO-17 Montar circuito de aplicación de la inductancia. 64
HIT-03 Hoja de Información Tecnológica 03. 65
HITC-03 Hoja de Información Tecnológica Complementaria 03. 67
HT4 CIRCUITOS CON DIODOS SEMICONDUCTORES. 75
HO-18 Verificar la condición de un diodo semiconductor. 76
HO-19 Probar diodos con el multímetro digital. 78
HO-20 Obtener la curva característica de un diodo semiconductor. 82
HO-21 Verificar la condición de un diodo zener. 83
HO-22 Determinar la tensión zener de un diodo zener. 85
HO-23 Obtener la curva característica de un diodo zener 86
HIT-04 Hoja de Información Tecnológica 04. 87
HITC-04 Hoja de Información Tecnológica Complementaria 04. 90
HT5 CIRCUITOS CON RELÉS Y CONTACTORES. 100
HO-24 Verificar estado de un relé. 101
HO-25 Verificar estado de un contactor. 103
HO-26 Montar circuito de aplicación de un contactor. 105
HIT-05 Hoja de Información Tecnológica 05. 106
HITC-05 Hoja de Información Tecnológica Complementaria 05. 110
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 6
7. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
HT6 CIRCUITOS CON TRANSISTORES. 115
HO-27 Identificar los terminales del transistor BJT. 116
HO-28 Verificar el estado de un transistor BJT. 119
HO-29 Medir la corriente de arranque de un motor. 120
HO-30 Montar circuito de aplicación de un transistor BJT. 121
HO-31 Obtener la curva característica de un transistor BJT 122
HO-32 Montar circuito de aplicación del transistor BJT. 123
HIT-06 Hoja de Información Tecnológica 06. 124
HO-33 Verificar estado del transistor MOSFET. 133
HO-34 Montar circuito de aplicación del MOSFET. 136
HIT-07 Hoja de Información Tecnológica 07. 137
HITC-07 Hoja de Información Tecnológica Complementaria 07. 139
HO-35 Verificar estado del transistor UJT. 141
HO-36 Montar circuito oscilador de relajación con UJT. 142
HIT-08 Hoja de Información Tecnológica 08. 143
HT9 CIRCUITOS CON SCR Y TRIACS. 146
HO-37 Verificar estado del SCR usando el multímetro digital 147
HO-38 Montar circuito de aplicación del SCR. 149
HO-39 Montar circuito de aplicación del SCR. 150
HO-40 Obtener la curva característica de un SCR. 152
HIT-09 Hoja de Información Tecnológica 09. 153
HO-41 Verificar estado del TRIAC usando el multímetro digital. 159
HO-42 Montar circuito de aplicación del TRIAC. 162
HO-43 Montar circuito de aplicación del TRIAC. 163
HO-44 Obtener la curva característica de un TRIAC. 164
HIT-10 Hoja de Información Tecnológica 10. 165
HT10 CIRCUITOS CON DISPOSITIVOS OPTOELÉCTRICOS. 171
HO-45 Probar un diodo led usando el multímetro digital. 172
HO-46 Montar circuito de aplicación de un led. 174
HO-47 Verificar estado de display de siete segmentos. 175
HO-48 Montar circuito de aplicación del display. 176
HIT-11 Hoja de Información Tecnológica 11. 177
HO-49 Probar aislador óptico con fototransistor. 179
HO-50 Montar circuito de aplicación del aislador óptico. 183
HIT-12 Hoja de Información Tecnológica 12. 184
HO-51 Probar aislador óptico con fototriac. 187
HO-52 Montar circuito de aplicación del aislador óptico. 191
HIT-13 Hoja de Información Tecnológica 13. 192
HT11 CIRCUITOS CON CIRCUITOS INTEGRADOS. 197
HO-53 Montar circuito con regulador de tensión 7812. 198
HO-54 Montar circuito de fuente regulada de voltaje dual. 199
HO-55 Montar circuito de fuente regulada variable. 200
HIT-14 Hoja de Información Tecnológica 14. 206
HO-56 Montar circuito multivibrador astable con 555. 211
HO-57 Montar circuito multivibrador monoestable con 555. 213
HIT-15 Hoja de Información Tecnológica 15. 216
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 7
8. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
HO-58 Montar circuito comparador con amp operacional 741. 218
HO-59 Montar circuito integrador con amp operacional 741. 220
HO-60 Montar circuito sumador con amp operacional 741. 221
HIT-16 Hoja de Información Tecnológica 16. 223
HO-61 Montar circuito de aplicación de compuertas lógicas. 232
HIT-17 Hoja de Información Tecnológica 17. 237
HT-12 CIRCUITOS CON LDR Y TERMISTOR. 242
HO-62 Montar circuito de aplicación de la fotoresistencia. 243
HO-63 Montar circuito de aplicación del termistor. 244
HIT18 Hoja de Información Tecnológica 18. 246
Materiales requeridos para desarrollar las prácticas. 250
Bibliografía consultada. 251
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 8
9. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
N°
1
2
3
4
5
6
7
Protoboard
Montar dispositivos en el protoboard.
Interpretar las resistencias usando el código de colores.
Alicate de corte diagonal de 4"Operar fuente de alimentación digital programable.
Resistencias de diversos valores de 1/2 Wattio
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL HOJA:1/1
HT:T1aDCE
Tiempo: 10 horas
Alambre telefónico 2x22 AWG
Medir voltaje promedio usando el multímetro digital.
DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS PASIVOS: LA RESISTENCIA
DENOMINACIÓN
HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS
Multímetro digital
Destornillador plano de 4"x3/16"
ORDEN DE EJECUCIÓN
Fuente de alimentación digital programable
Alicate de punta semiredonda de 4"
Montar circuito de aplicación de la resistencia.
Medir resistencias usando el multímetro digital.
Medir corriente promedio usando el multímetro digital.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 9
10. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
CIRCUITO ELÉCTRICO SIMPLE
Un circuito eléctrico consiste de componentes eléctricos interconectados,
formando un camino para el flujo de la corriente eléctrica.
Los tres componentes pasivos de un circuito eléctrico son resistencias ( R ),
inductancias ( L ) y condensadores ( C ). Pero, los circuitos también incluyen
otros dispositivos eléctricos, tales como relés, zumbadores, lámparas,
transformadores y motores.
Los generadores y baterías son conocidos como dispositivos activos.
En general, en circuitos eléctricos de potencia, ellos involucran la transferencia
de una relativamente gran cantidad de energía para producir calor, luz,
movimiento etc.
Un circuito electrónico, además de los tres componentes básicos ya
mencionados, incluye dispositivos activos adicionales, tales como transistores
y circuitos integrados.
Muchos circuitos eléctricos tienen cuatro partes principales:
1. Una fuente de energía eléctrica, por ejemplo una batería química, generador
o celda solar.
2. Una carga o dispositivo de salida como una lámpara, un parlante o un motor
eléctrico.
3. Conductores, tales como alambres de cobre o de aluminio, para transportar
la energía eléctrica desde la fuente hacia la carga.
4. Un dispositivo de control, que puede ser un interruptor, termostato o relay;
para controlar el flujo de energía a la carga.
Adicionalmente se puede colocar un dispositivo de protección, como un fusible
por ejemplo.
La fuente de energía eléctrica puede ser DC (flujo de corriente unidireccional y
constante en su valor) o AC (corriente alterna) (continuamente cambiante en su
valor y periódicamente intercambiando su polaridad). La fuente aplica una
fuerza electromotriz (f.e.m.) o diferencial de potencial al circuito.
La f.e.m. es medida en Voltios (V) y se refiere al trabajo que una fuente puede
hacer para mover cargas eléctricas a través de un circuito.
El flujo de cargas se llama Intensidad de corriente y se mide en Amperios (A).
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 10
11. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
En el Perú, el típico voltaje de alimentación eléctrico doméstico es de 220
Voltios, 60 Hertz o 60 ciclos/segundo.
En la siguiente página, Figura 01 se ilustra un circuito eléctrico simple.
Para representar un circuito eléctrico, se puede usar un diagrama pictórico, el
cual es similar a la apariencia física de los componentes. Sin embargo, el
método que es preferido por los técnicos e ingenieros es el diagrama
esquemático.
Este diagrama esquemático consiste de símbolos interconectados, los cuales
son dibujados representando a los componentes eléctricos.
Los diagramas esquemáticos son mucho más fáciles de dibujar que los
diagramas pictóricos.
Figura 01. Diagrama pictórico y esquemático de un circuito eléctrico simple.
Observe que en el símbolo de la batería, éste tiene indicado su polaridad + y -,
donde, la barrita más larga, por convención, siempre representa el terminal
positivo y la barrita más corta el terminal negativo.
En algunas ocasiones no le colocan la polaridad, por lo que los signos + y –
son opcionales.
La batería de 9 Voltios constituye la fuente de energía, la lámpara es la carga y
el interruptor es conectado entre la fuente y la carga; los conductores son
trazos continuos y el dispositivo de protección lo constituye el fusible.
Cuando el interruptor está abierto (OFF) como lo indica la figura, no hay flujo de
corriente y la lámpara se encuentra apagada. Cuando el interruptor es cerrado
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 11
12. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
(ON) se establece un paso completo para la corriente eléctrica y ésta fluye
desde la batería hacía la lámpara. El flujo de corriente calienta el filamento
resistivo de la lámpara hasta su punto de incandescencia.
La lámpara convierte la energía eléctrica en luz y calor.
HOJA DE OPERACIÓN 01.
MONTAR DISPOSITIVOS EN EL PROTOBOARD.
No importa si el circuito electrónico es simple o complejo, todo empieza a nivel
de componentes. Existen diversas técnicas de montaje de circuitos, pero el
método más práctico y popular es usando el protoboard.
El protoboard o tablero de experimentos para prototipos o modelos de circuitos,
nos permite realizar el montaje de diversos dispositivos electrónicos, sin usar
soldadura. Además, la modificación de la circuitería es relativamente rápida y
sencilla.
PROCESO DE EJECUCIÓN.
1. Montar un circuito de dos resistencias conectadas en serie.
Fig. 02 Circuito esquemático de dos
resistencias conectadas en serie.
Fig 03. Dos resistencias conectadas
en serie en el protoboard.
2. Montar un circuito de tres resistencias conectadas en serie.
Fig. 04 Circuito esquemático de tres
resistencias conectadas en serie.
Fig. 05. Tres resistencias conectadas
en serie en el protoboard.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 12
13. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
3. Montar un circuito de dos resistencias conectadas en paralelo.
Fig. 06. Circuito esquemático de dos
resistencias conectadas en paralelo.
Fig. 07. Dos resistencias conectadas
en paralelo en el protoboard.
4. Montar un circuito de tres resistencias conectadas en paralelo.
Fig. 08. Circuito esquemático de tres
resistencias conectadas en paralelo.
Fig 09. Tres resistencias conectadas
en paralelo en el protoboard.
5. Montar un circuito de tres resistencias conectadas en conexión mixta (serie-
paralelo).
Fig.10. Circuito esquemático de tres
resistencias conectadas en serie - paralelo
Fig. 11. Tres resistencias conectadas
en serie - paralelo en el protoboard.
Observar en la Fig. 12, el circuito de 4 resistencias conectadas en serie y
montadas en el protoboard.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 13
14. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
Fig 12. Cuatro resistencias conectadas en serie y montadas en el protoboard-
HOJA DE OPERACIÓN 02.
INTERPRETAR LAS RESISTENCIAS USANDO EL CÓDIGO DE COLORES.
El valor y la tolerancia de las resistencias o resistores empleados en electrónica
vienen indicados mediante un código de colores.
El código de colores para resistencias es un código reconocido
internacionalmente, por lo tanto, es de suma importancia su interpretación y
aplicación.
PROCESO DE EJECUCIÓN.
1. Tomar una resistencia y colocar, en la siguiente Tabla, los colores indicados.
Luego interpretar su valor haciendo uso del código de colores.
Nº
Color de la 1º
banda
Color de la 2º
banda
Color de la
3º banda
Color de la
4º banda
Valor indicado
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 14
15. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
2. Realizar el proceso inverso e indicar en la Tabla mostrada a continuación,
los colores que le corresponden a las siguientes resistencias.
VALOR DE LA
RESISTENCIA
Color de la 1º
banda
Color de la
2º banda
Color de la
3º banda
Color de la
4º banda
1 1,5KΩ ± 5%
2 6,8KΩ ± 10%
3 0,56 Ω ± 2%
4 3KΩ ± 5%
5 1MΩ ± 5%
6 2,2KΩ ± 5%
7 33KΩ ± 10%
8 470KΩ ± 5%
9 10MΩ ± 10%
10 10 Ω± 2%
HOJA DE OPERACIÓN 03.
MEDIR RESISTENCIAS USANDO EL MULTÍMETRO DIGITAL.
Para medir resistencias usando el ohmímetro que se encuentra incorporado en
el multímetro digital Sanwa mod CD771, se debe seguir el siguiente
procedimiento:
PROCESO DE EJECUCIÓN.
1. Insertar las puntas de prueba en los terminales de medición; la punta de
color rojo debe ir en el borne indicado
La punta de color negro deberá conectarla al
borne denominado COM.
2. Colocar el selector de función en la posición
.
En la pantalla LCD deberá aparecer lo siguiente:
3. Proceder a medir la resistencia de
la manera que indica la Fig. 13.
OBSERVACIÓN: Cuando se mide resistencia, ésta
debe encontrarse sin tensión aplicada o
desconectada del circuito. Fig. 13. Conexión del multímetro
para medir resistencia.
De igual modo, no se debe tocar los terminales de metal de las puntas de
prueba, para no alterar el resultado de la medición.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 15
16. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
4. Completar la siguiente Tabla empleando las resistencias que se le ha
proporcionado.
Color de la
primera
banda
Color de la
segunda
banda
Color de la
tercera
banda
Color de la
cuarta
banda
Valor
indicado
Valor
medido
1
2
3
4
5. Calcular y medir la resistencia total (RT) o R equivalente de los siguientes
circuitos.
RT o R equivalente
Calculado Medido
RT o R equivalente
Calculado Medido
RT o R equivalente
Calculado Medido
RT o R equivalente
Calculado Medido
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 16
17. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
HOJA DE OPERACIÓN 04.
OPERAR FUENTE DE ALIMENTACIÓN DIGITAL PROGRAMABLE
La fuente de alimentación de tensión de salida DC es el equipo más
ampliamente usado en sistemas electrónicos. Forma parte del equipo
normalizado en cualquier laboratorio.
Las fuentes de alimentación, empleadas en electrónica, son normalmente
variables, es decir, su tensión de salida puede variarse para operar a cualquier
valor, entre algunos límites, tales como 0 a 30 Voltios.
Algunas fuentes son de tensión de salida simple como de 0 a 30 Voltios y otras
son de tensión de salida dual, tales como de 0 a ± 30 Voltios.
La unidad de medida del Voltaje o diferencia de potencial es el VOLTIO
(Alessandro VOLTA , Italia 1745 – 1825).
PROCESO DE EJECUCIÓN.
1. Identificar las teclas de control de la fuente de alimentación digital
programable.
RCD RDA
Calculado Medido Calculado Medido
RAB RBC
Calculado Medido Calculado Medido
RAD con cortocircuito en BC RBC con cortocircuito en AD
Calculado Medido Calculado Medido
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 17
18. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
a. Observar la parte frontal , tal como se aprecia en la Fig 14.
Donde la función de cada tecla es la siguiente:
+V SET (7). Tecla de control de la tensión de salida positiva, entre bornes
+ y COM1
-V SET (4). Tecla de control de la tensión de salida negativa, entre bornes
- y COM1
+I SET (8). Tecla de control de la corriente de salida positiva.
-I SET (5). Tecla de control de la corriente de salida negativa.
TRACK (1). Tecla de control que conmuta a la fuente en modo
independiente o en modo tracking.
± OUTPUT(ON/OFF). Tecla de control que determina la presencia (ON) o
ausencia (OFF) de la tensión en los bornes de salida.
5V/3.3V (2). Con esta tecla se selecciona que la tensión de salida en los
bornes 5V/3.3V y COM2 sea 5 Voltios o 3.3 Voltios.
ENTER. Tecla de ingreso de los valores mostrados en el display para la
función especificada.
CLEAR. Tecla que permite borrar y retornar al comando anterior.
POWER I/0. Interruptor que controla la energía de alimentación de la
fuente.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 18
19. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
OBSERVACIÓN:
La máxima tensión de salida en los bornes COM1, +; es de 0 a +30 Voltios y en
los bornes COM1, - es de 0 a -30 Voltios.
La máxima corriente de salida es de 2,5 Amperios.
2. Programar la fuente de alimentación digital programable para obtener una
tensión de salida dual de ± 12 Voltios, mediante el siguiente procedimiento:
a. Conectar el enchufe de la fuente de alimentación digital programable a la
tensión alterna de 220 Voltios.
b. Presionar el interruptor POWER I/O.
c. Presionar la tecla TRACK (1). En el display debe observar que el puntito
brillante está indicando TRACK.
d. Presionar la tecla +VSET (7). En el display debe aparecer VSET =
X0,000
e. Presionar en el siguiente orden [ ][ ][][ ][ ]00.21 . Al finalizar, el display debe
mostrar VSET = 12.00X
f. Ahora, para ingresar este dato, presione la tecla ENTER. En el display
debe aparecer ALL OUTPUT OFF
12.00V -12.00V
3. Emplear un Voltímetro DC y conectarlo en los bornes COM1 y +, la tensión
de salida será 0 Voltios.
Conectar, ahora el Voltímetro DC en los bornes COM1 y - , la lectura de la
tensión de salida también será 0 Voltios.
4. Presionar la tecla ± OUTPUT(ON/OFF) y ahora, en el display debe aparecer:
+12.00 V 0.000 A
-12.00 V 0.000 A
A indica la intensidad de corriente, cuya unidad es el AMPERIO (André
Marie Ampere, Francia 1775 – 1836).
5. Emplear el Voltímetro DC y retorne a medir la tensión de salida en los
bornes COM1 y +, la tensión de salida , ahora, será +12 Voltios.
Conectar, nuevamente, el Voltímetro DC en los bornes COM1 y - ,la
lectura de la tensión de salida también será, ahora, -12 Voltios.
6. La fuente de alimentación está lista para operar.
7. Programar, como ejercicio, la fuente de alimentación para obtener en los
bornes de salida – y COM1; COM1 y + ,la tensión de salida de + - 9 Voltios
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 19
20. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
HOJA DE OPERACIÓN 05.
MEDIR CORRIENTE PROMEDIO USANDO EL MULTÍMETRO DIGITAL.
PROCESO DE EJECUCIÓN.
1. Con mucho cuidado levantar la cubierta de caucho que se encuentra en la
parte inferior derecha del multímetro digital.
Conectar la punta de prueba de color rojo en el borne indicado mA .
La punta de prueba de color negro deberá mantenerse en el borne
denominado COM.
2. Colocar el selector de función en la posición.
3. Presionar el botón SELECTOR hasta que vea el símbolo de corriente
DC :
En la pantalla LCD deberá aparecer lo siguiente:
4. Proceder a medir la corriente DC, para ello debe abrir el
circuito e intercalar el instrumento como se ve en la Fig.
15.
Recuerde que el Amperímetro se conecta en serie.
Fig.15. Conexión del amperímetro para
medir corriente promedio.
Observe que el circuito ha sido
abierto para medir la corriente I3.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 20
21. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
Por ejemplo, en el siguiente
circuito se desea medir la
corriente I.
Sabemos que éste es un circuito
serie y por lo tanto, la corriente es
la misma en cualquier punto del
circuito; pero, para medir dicha
corriente debemos abrir el circuito
y, entre esos puntos abiertos se
debe intercalar el amperímetro
Observe lo siguiente (Fig. 16): El selector de
rangos está en la posición mA.
La punta de prueba positiva o de color rojo se
encuentra en el borne marcado mA.
La corriente debe ingresar al amperímetro por el
borne positivo.
El circuito ha sido abierto para insertar el
amperímetro
Fig. 16. Conexión del amperímetro para medir corriente.
Nuevamente, en este segundo caso, (Fig
17) observe lo siguiente:
El selector de rangos está en la posición
mA.
La punta de prueba positiva o de color
rojo se encuentra en el borne marcado
mA
La corriente debe ingresar al
amperímetro por el borne positivo.
El circuito ha sido abierto para insertar el
amperímetro
Fig. 17. Conexión del amperímetro para medir corriente.
5. Completar la siguiente Tabla:
Resistencia
equivalente
Fuente de
tensión E
Corriente
calculada
Corriente
medida en la
Fig. 16
Corriente
medida en la
Fig. 17
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 21
22. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
HOJA DE OPERACIÓN 06.
MEDIR VOLTAJE PROMEDIO USANDO EL MULTÍMETRO DIGITAL.
PROCESO DE EJECUCIÓN.
1. Conectar las puntas de prueba en los terminales de medición; la punta de
color rojo debe ir en el borne indicado.
La punta de color negro deberá conectarla al borne denominado COM.
2. Colocar el selector de función en la posición
3. Presionar el botón SELECTOR hasta que aparezca el símbolo de tensión
DC :
En la pantalla LCD deberá aparecer lo siguiente:
4. Proceder a medir la tensión DC, conectando las puntas de prueba
directamente a la fuente de tensión.
Recuerde que el Voltímetro se
conecta en paralelo.
Por ejemplo en el siguiente circuito,
(Fig. 18) se observa la forma
correcta de conectar el Voltímetro
DC para medir la caída de tensión
en la resistencia R1 (VR1) y en la
resistencia R2 (VR2).
Fig. 18. Conexión del voltímetro DC para medir la caída de tensión en la resistencia R1 (VR1) y
la resistencia R2 (VR2).
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 22
23. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
5. Montar el siguiente circuito.
6. Calcular la RT del circuito serie,
aplicando 321 RRRRT ++=
7. Calcular la corriente I del circuito
serie, aplicando
RT
V
I =
8. Calcular la caída de tensión en cada
resistencia aplicando :
11 RxIVR = 22 RxIVR = 33 RxIVR =
9. Conectar el Voltímetro DC de la siguiente manera:
10. Completar la siguiente Tabla.
V VR1 VR2 VR3 I
Programado Medido Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido
Debe comprobar lo siguiente:
1. La corriente I es la misma en cualquier punto del circuito, porque es un
circuito en serie.
2. El voltaje V debe ser igual a la suma de los voltajes parciales VR1, VR2 Y
VR3.
11. Montar el siguiente circuito y completar la Tabla adjunta.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 23
24. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
E VR1 VR2 VR3 VR4
Medido Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido
I I1 I2
Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido
Debe comprobar lo siguiente:
1. La corriente I es igual a la suma de las corrientes I1 e I2.
2. El voltaje en la resistencia R2 es igual al voltaje en la resistencia R3, porque
ambas están en paralelo.
3. La corriente I que sale de la fuente E es igual a la corriente que retorna a
ella.
4. La tensión o voltaje E es igual a la suma de los voltajes parciales VR! + VR2
+ VR3.
HOJA DE OPERACIÓN 07.
MONTAR CIRCUITO DE APLICACIÓN DE LA RESISTENCIA.
“LAS RESISTENCIAS SE OPONEN AL FLUJO DE LA CORRIENTE
ELÉCTRICA Y EN ELLAS SE PRODUCE UNA CAÍDA DE TENSION Y
DESPRENDIMIENTO DE CALOR POR EFECTO JOULE”.
Se plantea el siguiente problema:
Se tiene un relé de 24 Voltios DC y se desea energizarlo, sin embargo, sólo se
dispone de una fuente de 40 Voltios DC.
Para ello montamos el siguiente circuito:
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 24
25. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
La finalidad de la resistencia
limitadora R es producir una
“caída de tensión”, una “pérdida
de tensión”; en este caso debe ser
de 16 Voltios, de tal modo que a la
bobina del relé se le aplique 24
Voltios que es el voltaje de trabajo
de dicha bobina.
Será necesario, por lo tanto, calcular el valor de la resistencia R.
PROCESO DE EJECUCIÓN.
1. Usando el Ohmímetro, medir la resistencia de la bobina del relé. (R. Bobina)
2. Calcular la corriente I que consume el relé.
bobinaR
V
Rbobina
Vbobina
I
.
24
==
3. Calcular la caída de tensión en la resistencia limitadora R.
VoltiosVR
bobinaVVRV
16
.40
=
+=
4. Calcular el valor de la resistencia limitadora R.
I
VR
R = IxVRRPot =
5. Completar la siguiente Tabla:
R bobina Corriente I V bobina VR R Pot R
6. Montar el circuito de activación del relé empleando el valor de la resistencia
limitadora calculada (R).
7. Escribir sus conclusiones.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 25
26. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA 01.
1. RESISTENCIA.
Es la propiedad que tienen algunos materiales, de ofrecer oposición al paso de
la corriente eléctrica.
El elemento físico, especialmente construido, para ofrecer resistencia se
denomina resistor o resistencia y se representa por la letra R.
En la Fig 19a se observa una resistencia de carbón y en la Fig 19b, otra de
alambre.
Las resistencias son usadas para:
a. Limitar la corriente de un circuito a un valor seguro.
b. Producir una caída de tensión u obtener diferentes valores desde una sola
fuente:
2. SÍMBOLO.
Tenemos la simbología Americana y la Europea. (Fig 20).
Fig 20.- Símbolo de la resistencia en el sistema americano y europeo.
3. ESPECIFICACIÓN TÉCNICA DE UNA RESISTENCIA.
Una resistencia se especifica por su valor nominal y su potencia. Por ejemplo:
Una resistencia de 4 700 ohmios/ 1/2 Wattio
VALOR NOMINAL. Es el valor en ohmios, indicado en el propio resistor por el
fabricante, quien usa un código de colores o graba el valor sobre el dispositivo.
POTENCIA NOMINAL . Indica cuánta energía puede disipar la resistencia en
forma de calor cuando circula corriente a través de ella, sin destruirse.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 26
27. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
Si se excede dicho valor, el resistor se deteriora.
TOLERANCIA. Es el porcentaje de variación respecto al valor nominal que
puede tener el dispositivo. Se encuentra indicado mediante el código de
colores.
4. EL OHMÍMETRO.
Es un instrumento electrónico cuya finalidad es medir resistencia eléctrica en
ohmios.
HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA COMPLEMENTARIA 01.
1. EL PROTOBOARD.
El protoboard, como se ve en la Fig. 21a y b, es un tablero de experimentos
para prototipos o modelos de circuitos, nos permite realizar el montaje de
diversos dispositivos electrónicos sin usar soldadura. Además la modificación
de la circuitería es relativamente rápida y sencilla.
Fig. 21a. Vista frontal de un protoboard
En la vista frontal se aprecian los agujeros por donde se colocan los terminales
de los dispositivos electrónicos.
Platinas de conexión
Fig. 21b. Vista inferior del protoboard luego de retirarle su cubierta protectora.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 27
28. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
En la Fig. 21b; se aprecia las platinas de conexión metálicas que permiten el
“cableado” de los dispositivos. Por ejemplo en la parte superior se observan
dos hileras horizontales paralelas y durante el montaje se destina una de ella
para la alimentación de la tensión positiva y de modo similar en la parte inferior,
se observan otras dos hileras paralelas, las cuales durante el montaje se
destinan para la alimentación del terminal negativo o tierra.
En la zona central, sin embargo se observa que las platinas son pequeñas y
permiten el conexionado en sentido vertical.
Debe remarcarse que el protoboard tiene limitado su uso a tensiones menores
de 50 Voltios y a corrientes no mayores de 10 Amperios.
De igual modo no funcionará correctamente con circuitos montados que
trabajen a una frecuencia mayor de 10 MHz.
El alambre utilizado para el conexionado debe ser calibre Nº 22 AWG.
2. UNIDAD DE MEDIDA.
La unidad de medida de la resistencia es el OHM y se representa por la letra
griega omega (Ω). (Georg Simón Ohm. Alemania 1787-1854).
3. CLASES DE RESISTENCIAS.
a. RESISTENCIAS DE CARBÓN. Vienen siendo usadas desde el inicio de la
electrónica. Ella se observa en la
Fig 22.
Su rango de valores está entre 2,2
ohmios a 22 Megaohmios y con
tolerancias de 5% y 10%. Su potencia está típicamente entre ¼ de Wattio a
2 wattios.
b. RESISTENCIAS DE PELÍCULA DE CARBÓN. Están reemplazando a las
resistencias de carbón,tienen menor rango de tolerancia y son mas estables
en su valor óhmico. Su rango
de valores está entre 1 ohmio
hasta 22 Megaohmios y su
tolerancia, generalmente, sólo
es al 5%. Su rango de
potencia es entre 1/8 de wattio hasta 2 wattios. Un ejemplo de dicha
resistencia se ve en la Fig 23.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 28
29. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
c. RESISTENCIAS DE PELÍCULA METÁLICA. Son resistencias de precisión,
como se ve en la Fig 24, están fabricadas con una fina película de metal
resistivo. Su rango de valores está
entre 1 ohmio hasta 22
Megaohmios, con tolerancias
,típicamente, 1% o menos. Su
potencia está entre ¼ de Wattio a ½ wattio.
d. RESISTENCIAS DE ALAMBRE. Son construidas enrollando alambre de
cobre-nickel o nickel-cromo. Disipan
grandes cantidades de potencia. Su
potencia típica está entre 1 Wattio hasta
200 Wattios. Su fabricación permite
obtener valores muy precisos con
tolerancias hasta de 0,1 %. Ella se ve en
la Fig 25.
Su principal desventaja es que ellas son
inherentemente inductivas y generalmente
no pueden ser usadas en aplicaciones de alta frecuencia.
e. RESISTENCIA DE MONTAJE SUPERFICIAL (SMD). Son resistencias
utilizadas en los circuitos de montaje superficial. Su costo de producción se
reduce tremendamente. Su rango de valores está entre 1 ohmio hasta 10
Megaohmios. Su potencia típica es de 1/8 de Wattio. Ver la Fig 26.
Fig 26. Resistencia de montaje superficial y la
interpretación de su valor óhmico.
4. CÓDIGO DE COLORES PARA RESISTENCIAS.
Las resistencias son los dispositivos más comunes usados en circuitos
electrónicos. En radios, televisores, computadoras, sistemas de control de
motores etc. existen docenas de ellas.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 29
30. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
El término resistencia deriva del hecho que este dispositivo se opone al flujo de
la corriente; donde, a mayor resistencia, menor será la corriente que fluirá por
ella y viceversa.
Sin embargo, el flujo de corriente a través de la resistencia, genera calor, por
efecto Joule, (James Prescott Joule, Reino unido 1818 –1889) el cual debe
ser disipado; y cuanto más grande es el tamaño físico de la resistencia, mayor
es la cantidad de calor que puede disipar, así tenemos resistencias de ¼ W, ½
W, 1 W y 2W. En la Fig 27 se observa gráficamente esta aseveración.
Fig. 27. Tamaño relativo de las resistencias de carbón según su potencia.
No existe una banda de color para indicar la potencia de la resistencia; ella se
determina por el tamaño relativo de diámetro y longitud. Con la práctica, es fácil
determinar, por observación, la
potencia de la resistencia.
El código de colores para
resistencias es un código
reconocido internacionalmente
para determinar el valor de una
resistencia de carbón, las
resistencias de propósito
general tienen 4 bandas de colores y las resistencias de precisión tienen 5
bandas.
Las resistencias mas comúnmente usadas en electrónica son las de 4 bandas.
La primera banda es aquella que está más cerca de un extremo de la
resistencia, como vemos en la Fig. 28.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 30
31. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
En este tipo de resistencias, si existiera la 5º banda, ella indica la confiabilidad,
que es el porcentaje de cambio con la temperatura. Generalmente esto se da
en las resistencias de película metálica, cuya tolerancia es del orden del 2% o
menos y tienen una alta estabilidad de temperatura.
Por ejemplo se desea determinar el valor de una resistencia de 1KΩ, de 60
PPM, cuando la temperatura cambia de 20 ºC a 80 ºC.
Cxx
M
CPPM º/%106%100
1
60
/º60 3−
==
Δt de 20 ºC a 80 ºC = 60 ºC
Variación del porcentaje de la resistencia = 6x10-3
%/ºC x 60ºC = 0,36 %
1K ------- 100%
X --------0,36 % x = 3,6 Ω
Es decir, dicha resistencia a 80 ºC alterará su valor a 1003,6 Ω
A continuación veamos el código de colores para resistencias.
5. LECTURA DE UNA RESISTENCIA DE 4
BANDAS.
Veamos un ejemplo en resistencias de
carbón de 4 bandas.
COLOR
CIFRAS
SIGNIFICATIVAS
MULTIPLICADOR TOLERANCIA
NEGRO 0 x 1
MARRON 1 x 10 ± 1 %
ROJO 2 x 10
2
± 2 %
NARANJA 3 x 10
3
AMARILLO 4 x 10
4
VERDE 5 x 10
5
± 0.5 %
AZUL 6 x 10
6
± 0.25 %
VIOLETA 7 x 10
7
± 0.1 %
GRIS 8 x 10
8
BLANCO 9 x 10
9
DORADO x 0.1 ± 5 %
PLATEADO x 0.01 ± 10 %
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 31
32. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
Su valor indicado es de 12K ohmios, 5% de tolerancia.
6. LECTURA DE UNA RESISTENCIA DE
PELÍCULA METÁLICA DE 5 BANDAS
Su valor indicado es de 28K ohmios, 1% de
tolerancia.
7. VALORES COMERCIALES DE RESISTENCIAS AL 10% Y 5% DE
TOLERANCIA.
VALORES COMERCIALES DE RESISTENCIAS
± 10 % ± 5 % ± 10 % ± 5 %
1,0 1,0 3,3 3,3
1,1 3,6
1,2 1,2 3,9 3,9
1,3 4,3
1,5 1,5 4,7 4,7
1,6 5,1
1,8 1,8 5,6 5,6
2,0 6,2
2,2 2,2 6,8 6,8
2,4 7,5
2,7 2,7 8,2 8,2
3,0 9,1
Así, en el mercado existen resistencias al 10% de 3,3 Ω- 33 Ω - 330 Ω - 3,3 KΩ
- 33 KΩ - 330 KΩ - 3,3 MΩ.
En el caso de resistencias al 5% de tolerancia , por ejemplo encontraremos
resistencias de 2 Ω - 20 Ω - 200 Ω - 2 KΩ - 20 KΩ - 200 KΩ - 2 MΩ - 20 MΩ.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 32
33. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
8. ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS.
En los circuitos electrónicos las resistencias son conectadas en serie, en
paralelo y en combinaciones serie-paralelo. Cuando se analizan estos circuitos,
con frecuencia, es necesario reducir estas combinaciones de resistencias a
una simple resistencia equivalente.
a. RESISTENCIAS CONECTADAS EN SERIE.
Dos resistencias están conectadas en serie cuando se encuentran instaladas
una a continuación de la otra y existe un solo camino para el paso de la
corriente eléctrica., tal como indica la siguiente figura.
R equivalente = RT = R1 + R2
EJEMPLO:
RT = R1 + R2
RT = 1KΩ + 3,3,KΩ
RT = 4,3 KΩ
b. DOS RESISTENCIAS CONECTADAS EN PARALELO.
Dos resistencias están conectadas en paralelo cuando existen mas de un
camino para la circulación de la corriente eléctrica., tal como el siguiente caso.
R equivalente =
21
21
RR
RxR
RT
+
=
EJEMPLO:
21
21
RR
RxR
RT
+
=
Ω=
Ω+Ω
ΩΩ
= K
KK
KxK
RT 93,1
7,43,3
7,43,3
R1 R2
RT R1 R2
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 33
34. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
c. TRES RESISTENCIAS CONECTADAS EN PARALELO.
3
1
2
1
1
1
1
RRR
RT
++
=
Ejemplo:
3
1
2
1
1
1
1
RRR
RT
++
=
Ω=
Ω
+
Ω
+
Ω
= K
KKK
RT 63,2
7,4
1
15
1
10
1
1
d. RESISTENCIAS CONECTADAS EN SERIE-PARALELO. Se identifica
primero las resistencias conectadas en paralelo; se halla su resistencia
equivalente y se adiciona con las demás resistencias conectadas en serie.
1
32
32
R
RR
RxR
RT +
+
=
Ejemplo:
1
32
32
R
RR
RxR
RT +
+
=
KK
KK
KxK
RT 93,1110
7,43,3
7,43,3
=+
+
=
RT R1 R2 R3
RT
4,7K
R3
3,3K
R2
10K
R1
RT R3R2
R1
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 34
35. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
9. RESISTENCIA VARIABLE: EL POTENCIÓMETRO.
Fig 29. El potenciómetro y su símbolo.
El potenciómetro es una resistencia variable, tiene tres terminales identificados
como 1, 2 y 3. La resistencia entre los terminales 1 y 3 es el valor de la
resistencia del potenciómetro y es fija; mientras que la resistencia entre el
terminal central, denominado 2, y cualquiera de los otros dos terminales
llamados 1 o 3 es variable.
Tiene múltiples aplicaciones, por ejemplo, cuando se desea obtener un valor
de resistencia que no es comercial.
Su rango de valores está entre 100Ω hasta 1MΩ y su potencia entre ½ W a 2
W.
10. LA LEY DE OHM.
El descubrimiento por Georg Ohm de la relación matemática entre corriente,
voltaje y resistencia en un circuito eléctrico, marcó el inicio del uso práctico de
la electricidad.
Ohm estableció lo siguiente, que se conoce como la ley de Ohm: En un circuito,
la corriente es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional
a la resistencia.
Las siguientes son las ecuaciones derivadas de la ley de Ohm.
I
V
RRIV
R
V
I === .
11. DISIPACIÓN DE POTENCIA DE LOS RESISTORES.
Cuando una diferencia de potencial o voltaje es aplicada a una resistencia, por
ella circula corriente; los electrones colisionan con los átomos y ello origina que
la temperatura se eleve y la potencia en la resistencia sea disipada en forma de
calor, por efecto Joule.
1
2
3
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 35
36. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
Watts observó este efecto y propuso lo que se conoce como la ley de Watt: En
un circuito, la potencia es igual a producto del voltaje aplicado por la corriente
que circula por él.
Se relacionó la ley de Ohm con la ley de Watt y se obtuvieron las siguientes
ecuaciones, que han marcado la pauta en el mundo eléctrico-electrónico.
RxIP
R
V
PIxVP 2
2
===
Si se incrementa la tensión o, el valor óhmico del resistor se reduce, la
corriente por el resistor se incrementa, por lo tanto la potencia disipada
aumenta.
Todos los resistores tienen su rango de disipación de potencia en WATTS
(James WATTS, Escocia 1776 – 1819) y el proceso de manufactura
determina cuánta potencia puede disipar un resistor y trabajar en forma segura.
Por regla general, si mediante el cálculo teórico, un resistor debe disipar ½
Wattio, se debe colocar un resistor del doble del valor calculado, es decir el
resistor a usarse deberá ser de 1 Wattio.
Por ejemplo :
Calcular la máxima corriente que una resistencia de 100 ohms, ½ Wattio
puede disipar sin sobrecalentarse.
mA
W
R
P
I 22
100
5,0
===
PREGUNTAS:
1. En el siguiente circuito, calcular el
valor de la tensión de la fuente V.
2. En el siguiente circuito hay una
condición de circuito abierto entre las
resistencias R1 y R2. Si se conecta un
Voltímetro DC entre los puntos A y B.
¿Cuánto espera que sea su lectura?
Explicar.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 36
37. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
12. APLICACIONES DE LA RESISTENCIA EN EL USO DIARIO.
Secadora de cabello
Hornos eléctricos Resistencia para calentadores de agua
Plancha eléctrica Tarjeta de circuito electrónico.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 37
38. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
N°
1 Medir voltaje RMS con el multímetro digital
2 Medir condensadores con el multímetro digital
3 Verificar las características de un condensador. Osciloscopio digital
4 Medir Voltaje pico con el osciloscopio. Medidor RLC
5 Condensadores de diversos valores
6 Medir Vpp con el osciloscopio y Vrms con el multímetro
7
HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS
Multímetro digital
Destornillador plano de 4"x3/16"
ORDEN DE EJECUCIÓN
Alicate de corte diagonal de 4"
Medir tiempo con el osciloscopio.
Fuente de alimentación digital programable
Alicate de punta semiredonda de 4"
Montar circuito de aplicación del condensador.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL HOJA:1/1
HT:T1bDCE
Tiempo: 05 horas
Alambre telefónico 2x22 AWG
DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS PASIVOS: EL CONDENSADOR
DENOMINACIÓN
Resistencias de diversos valores de 1/2 Wattio
Protoboard
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 38
39. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
HOJA DE OPERACIÓN 08.
MEDIR VOLTAJE RMS CON EL MULTÍMETRO DIGITAL.
El voltímetro ac mide el valor rms (root mean square) o valor eficaz de una
forma de onda senoidal completa. En cambio, los voltímetros ac, denominados
TRUE RMS, miden el valor rms o valor eficaz de cualquier forma de onda.
PROCESO DE EJECUCIÓN
1.- Conectar las puntas de prueba en los terminales de medición; la punta de
color rojo debe ir en el borne indicado
La punta de color negro deberá conectarla al punto denominado COM.
2.- Colocar el selector de
función en la posición
3.- Presionar el botón
SELECTOR hasta que
aparezca el símbolo de
tensión A:C: :
En la pantalla LCD deberá
aparecer lo siguiente:
4.- Proceder a medir la tensión
AC, conectando las puntas de
prueba directamente a la
fuente de tensión.
Conexión del voltímetro ac para medir
la tensión en los bornes de un tomacorriente
5.- Tomar un transformador y realizar las mediciones indicadas.
El multímetro está midiendo
el voltaje V21.
6.- Completar la siguiente tabla :
V1-0 = V1 V2-0 = V2 V3 – 0 =V3 V2 – V1 = V21 V32 V31
Medido Medido Medido Medido Medido Medido
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 39
40. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
HOJA DE OPERACIÓN 09
MEDIR CONDENSADORES USANDO EL MULTÍMETRO DIGITAL
Al igual que las resistencias, el instrumento que mide la capacidad de un
condensador se llama capacímetro.
La medición de la capacidad de un condensador es importante, porque con el
envejecimiento de los materiales, estos tienden a variar su capacidad alterando
el comportamiento normal de un circuito.
Para medir condensadores usando el capacímetro, que se encuentra
incorporado en el multímetro digital Sanwa mod CD771, se debe seguir el
siguiente procedimiento:
PROCESO DE EJECUCIÓN
1.- Conectar las puntas de prueba en los terminales de medición; la punta de
color rojo debe ir en el
borne
indicado
La punta de color negro
deberá conectarla al
borne denominado COM.
2.- Colocar el selector de
función en la posición
.
Presionar el pulsador
RELATIVE y en la
pantalla debe aparecer :
Fig. 30. Conexión del multímetro para medir
la capacidad de un condensador.
3.- Proceder a medir el condensador de la manera que indica la Fig. 30.
OBSERVACIÓN: Cuando se mide condensadores, estos deben estar
descargados.
4.- Completar la siguiente Tabla:
Valor indicado
en el
condensador
Valor indicado en
microfaradios
(µF)
Valor indicado
en nanofaradios
(ηF)
Valor indicado
en picofaradios
(pF)
Valor medido
con el
capacímetro
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 40
41. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
HOJA DE OPERACIÓN 10.
VERIFICAR LAS CARACTERÍSTICAS DE UN CONDENSADOR.
Los condensadores son usados en, prácticamente, todos los circuitos
electrónicos para una variedad de propósitos. Sin embargo, a diferencia de las
resistencias, ellos realizan sus funciones solamente cuando hay un cambio en
el voltaje del circuito.
El condensador puede ser cargado, almacenar una carga, o descargarse
devolviendo corriente al circuito. Actúan como una clase de batería temporal
para almacenar energía en forma de campo eléctrico.
La unidad básica de la capacidad es el
FARADIO, (Michael Faraday, físico Inglés
1791-1867), sin embargo, los condensadores
de valores prácticos están dados en
MICROFARADIOS (µF), NANOFARADIOS
(nF) y PICO FARADIOS (pF).
Su orden de equivalencia es la siguiente:
1 microfaradio (µF) = 10-6
Faradio
1 nanofaradio (nF) = 10-9
Faradio
1 picofaradio (pF) = 10-12
Faradio
En la Fig. 31 se observa diversos tipos de condensadores.
PROCESO DE EJECUCIÓN:
1.- Identificar los condensadores.
a.- Colocar el condensador en el protoboard.
b.- Completar la siguiente Tabla.
C1 C2 C3 C4 C5
Aspecto
Físico
Valor medido
con Multímetro
digital
Valor medido
con Medidor LCR
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 41
42. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
2. VERIFICACIÓN DEL ALMACENA-
MIENTO DE CARGAS EN EL
CONDENSADOR.
a. Previamente descargar el
condensador, uniendo ambos
terminales mediante una resistencia de
alto valor.
b. Montar el siguiente circuito.
c. Calcular la constante de tiempo τ
( τ = R.C)
d. Cerrar el interruptor S1.
e. Usando un reloj, medir la tensión indicada por el Voltímetro en el tiempo
t = 1τ, 2τ , 3τ, 4τ, 5τ.
f. Abrir el interruptor S1.
g. Observar la lectura del Voltímetro.
h. Desconectar el Voltímetro, y ahora, cortocircuitar los terminales del
condensador. Observe qué sucede.
i. Completar la siguiente Tabla.
j. Graficar sus resultados obtenidos.
TIEMPO REQUERIDO
PARA QUE EL
CONDENSADOR C SE
CARGUE AL VOLTAJE
DE LA FUENTE ( 5τ )
VOLTAJE EN EL
CONDENSADOR
DESPUÉS DE 5τ y AL
ABRIR EL
INTERRUPTOR S1
¿SE PRODUCE EL ARCO ELÉCTRICO
AL CORTOCIRCUITAR LOS
TERMINALES DEL CONDENSADOR?
VOLTAJE DE CARGA EN EL CONDENSADOR ( Vc )
t = 1τ
t = seg
t = 2τ
t = seg
t = 3τ
t = seg
t = 4τ
t = seg
t = 5τ
t = seg
Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 42
43. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
HOJA DE OPERACIÓN 11.
MEDIR VOLTAJE PICO A PICO USANDO EL OSCILOSCOPIO DIGITAL.
El osciloscopio digital es el instrumento que nos permite medir el voltaje pico a
pìco (Vpp) y visualizar las formas de onda de cualquier circuito eléctrico o
electrónico.
El osciloscopio que vamos a estudiar tiene la apariencia frontal de la Fig 32.
Veamos algunos de sus controles principales.
Interruptor
ON/OFF
Fig. 32. Aspecto frontal del osciloscopio digital.
PROCESO DE EJECUCIÓN.
1.- Montar el siguiente circuito.
2. Energizar el osciloscopio, accionando el interruptor encendido/apagado
(ON/OFF) ubicado en la parte superior izquierda del osciloscopio.
Posición
Vertical
Canal 1
Posición
Vertical
Canal 2
Volt/div
Canal 1
Volt/div
Canal 2
Entrada
Canal 1
Entrada
Canal 2
Seg/div
Ambos
canales
Posición
horizontal
Ambos
canales
Pulsador de
Medición
Autoconfigurar
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 43
44. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
OBSERVACIÓN.- Debe esperar unos segundos mientras el osciloscopio hace
su autodiagnóstico y aparezca en la pantalla el texto: Pruebas de encendido
OK.
3. Conectar la sonda de medición 1X en el conector BNC denominado CH1.
4. Conectar la sonda del osciloscopio del Canal 1 en los puntos B y C para
medir la tensión pico a pico en la resistencia de 4,7KΩ.
El terminal cocodrilo de color rojo es el terminal “vivo” y debe conectarse al
punto B; mientras que el terminal cocodrilo de color negro es el GND y debe
conectarse al punto C.
5. Pulsar el botón CH1 MENU y establecer la atenuación de la sonda; elegir la
opción, SONDA, en 1X.
6. Presionar el pulsador AUTOCONFIGURAR.
OBSERVACIÓN.- El osciloscopio establece automáticamente los controles
vertical, horizontal y de disparo.
Si desea mejorar la presentación de la forma de onda, puede ajustar
manualmente dichos controles.
El número 1 ubicado en la
parte central izquierda
indica que el canal activo
es el canal 1. Además
señala la línea de base de
tiempo del mismo canal, es
decir, todo lo que está
encima del número 1
tendrá valores positivos y
lo que está debajo tendrá
valores negativos.
En la esquina inferior
izquierda se observa un
valor de 5 V, ello nos indica
el rango de voltaje por
división. Es decir, en estas
condiciones el osciloscopio estará graduado en 5 Voltios/división.
7. Dibujar la forma de onda obtenida y completar la siguiente Tabla.
Voltaje pico a pico medido
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 44
45. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
1. MEDICIÓN DEL VOLTAJE PICO A PICO USANDO LA RETÍCULA.
a. Observar que en la parte inferior
izquierda de la pantalla del osciloscopio
está ubicado el factor de escala vertical
del canal 1, está indicando 5V.
(Ello significa 5 Voltios/división).
b. Variar los controles de posición vertical
y horizontal, ubicar la forma de onda de
tal modo que pueda contar, en sentido
vertical, el número de divisiones de la
retícula que ocupa la forma de onda. Supongamos que ocupa 3,2 divisiones.
c. En este caso, el voltaje pico a pico medido será:
Vpp
div
V
xdivVpp 16
5
2,3 ==
2. MEDICIÓN DEL VOLTAJE PICO A PICO USANDO LOS CURSORES.
a. Pulsar el botón CURSORES, para ver
el menú CURSORES.
b. Pulsar el botón de opción TIPO y
seleccione TENSIÓN.
c. Pulsar el botón de opción FUENTE y
seleccione CH1.
d. Girar la perilla CURSOR1 (Control de
posición vertical del Canal 1) para
colocar un cursor en el pico más alto
de la oscilación.
e. Girar la perilla CURSOR2 (Control de posición vertical del Canal 2) para
colocar un cursor en el pico más bajo de la oscilación.
f. En la pantalla del osciloscopio observar el parámetro DIFERENCIA, ahí
podrá leer el Voltaje pico a pico medido.
3. MEDICIÓN DEL VOLTAJE PICO A PICO USANDO LAS MEDIDAS
AUTOMÁTICAS DEL OSCILOSCOPIO.
a. Pulsar el botón MEDIDAS.
En el lado derecho de la pantalla del osciloscopio aparece el menú
MEDIDAS con 5 opciones y su botón correspondiente.
b. Pulsar el botón de opción superior, aparece el menú MEDIR 1.
c. Elegir la opción FUENTE: CH1.
d. Pulsar el segundo botón de opción que debe estar indicando TIPO:
NINGUNA. Continuar pulsando hasta obtener TIPO: Vpico-pico.
OBSERVACIÓN.- Automáticamente aparece el resultado en la parte inferior
e. Pulsar el botón MEDIDAS, ahora debe visualizar el resultado: MEDIDAS:
CH1: Vpico-pico (...el valor medido...).
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 45
46. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
HOJA DE OPERACIÓN 12.
MEDIR TIEMPO USANDO EL OSCILOSCOPIO DIGITAL.
La variable tiempo es la magnitud medida en sentido horizontal en cualquier
forma de onda, siendo necesario para ello el uso del osciloscopio, quien
además nos permite visualizar la forma de onda que estamos midiendo.
PROCESO DE EJECUCIÓN.
Manteniendo el mismo circuito que empleó para medir Voltaje pico a pico,
vamos ahora a medir la variable tiempo, a su vez, ello nos permite calcular la
frecuencia de la onda que estamos visualizando.
1. MEDICIÓN DEL PERIODO (TIEMPO) USANDO LOS CURSORES.
a. Pulsar el botón CURSORES para ver el menú CURSORES.
b. Pulsar el botón de opción TIPO
y seleccionar TIEMPO.
c. Pulsar el botón de opción
FUENTE y seleccione CH1.
d. Girar la perilla CURSOR1
(Control de posición del Canal
1) para colocar un cursor en el
inicio de la comba positiva de
la oscilación.
e. Girar la perilla CURSOR2
(Control de posición del Canal
2) para colocar un cursor en el término de la comba negativa de la
oscilación.
f. En la pantalla del osciloscopio observar el parámetro DIFERENCIA, podrá
leer el tiempo (período) medido y adicionalmente la frecuencia de la forma
de onda.
2. MEDICIÓN DEL PERÍODO (TIEMPO) USANDO LAS MEDIDAS
AUTOMÁTICAS DEL OSCILOSCOPIO.
a. Pulsar el botón MEDIDAS.
En el lado derecho de la pantalla del
osciloscopio aparece el menú
MEDIDAS con 5 opciones y su
botón correspondiente.
b. Pulsar el botón de opción superior,
aparece el menú MEDIR 1.
c. Elegir la opción FUENTE: CH1.
d. Pulsar el segundo botón de opción
que debe estar indicando TIPO:
NINGUNA. Continuar pulsando hasta obtener TIPO: PERÍODO.
OBSERVACIÓN.- Automáticamente aparece el resultado en la parte inferior.
e. Pulsar el botón MEDIDAS, ahora debe visualizar el resultado: MEDIDAS:
CH1: PERIODO (... el valor medido...).
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 46
47. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
HOJA DE OPERACIÓN 13.
MEDIR VOLTAJE PICO A PICO USANDO EL OSCILOSCOPIO DIGITAL Y
VOLTAJE RMS CON EL MULTÍMETRO DIGITAL.
El Voltímetro AC mide Voltaje rms y el osciloscopio mide Voltaje pico a pico.
La siguiente, es la relación entre ambas magnitudes.
VmVpp 2=
2
Vm
rmsV = 2rmsVVm = 22VrmsVpp =
PROCESO DE EJECUCIÓN:
1. Montar el circuito, indicado en la Fig. 33:
Lo usual al medir voltaje
con el voltímetro ac es
expresar únicamente,
por ejemplo,10 Voltios y
ya se sobreentiende que
son 10 Voltios RMS.
Fig 33. Circuito para comprobar la relación Vrms y
Vpp
2. Dibujar la forma de onda obtenida y completar la siguiente tabla:
Voltaje rms medido
con Voltímetro ac
Voltaje máximo o
Voltaje pico calculado
Voltaje pico a pico
calculado
Voltaje pico a pico
medido con el
osciloscopio
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 47
48. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
HOJA DE OPERACIÓN 14.
MONTAR CIRCUITO DE APLICACIÓN DEL CONDENSADOR.
Los condensadores, cuando actúan como filtros, convierten una tensión
continua pulsante en una tensión continua y eso se aplica en cualquier fuente
de alimentación.
PROCESO DE EJECUCIÓN:
1. Montar el siguiente circuito.
2. Dibujar la forma de onda obtenida con ambos canales del osciloscopio. Si
se utiliza esta tensión como tensión de alimentación de un circuito
electrónico, por ejemplo, un amplificador, se estaría introduciendo mucho
ruido.
3. Conectar el condensador, observando la polaridad, de la siguiente manera.
4. Dibujar la forma de onda, obtenida, con ambos canales del osciloscopio.
Esta tensión continua, comparándola con la onda anterior, es mejor; porque
está “filtrada” y, si se utiliza como tensión de alimentación, la calidad de sonido
del amplificador mejora notoriamente.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 48
49. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA 02.
1. LA CAPACIDAD EN DC.
Los condensadores son elementos que
almacenan energía eléctrica temporal, en
forma de campo electrostático y están
constituidos por dos armaduras o placas
metálicas paralelas, separadas por un aislante
llamado dieléctrico, como se ve en la Fig. 34. Fig. 34.- Construcción de
un condensador de papel
Los condensadores son usados en, prácticamente, todos los circuitos
electrónicos para una variedad de propósitos. A diferencia de las resistencias,
ellos realizan sus funciones solamente cuando hay un cambio en el voltaje del
circuito.
El condensador puede ser cargado, almacenar una carga, o descargarse
devolviendo corriente al circuito.
Actúan como una clase de batería temporal para almacenar energía en forma
de campo eléctrico.
En la Fig. 35 observamos algunos condensadores típicos.
2. UNIDAD DE MEDIDA.
La unidad básica para la capacidad es el FARADIO, (Michael Faraday, físico
inglés 1791-1867), sin embargo, los condensadores de valores prácticos están
dados en MICROFARADIOS ( µF ) , NANOFARADIOS ( nF ) y PICO
FARADIOS ( pF ).
Su orden de equivalencia es la siguiente:
1 microfaradio ( µF ) = 10-6
F
1 nanofaradio ( nF ) = 10-9
F
1 picofaradio ( pF ) = 10-12
F
Fig. 35. Condensadores típicos
3. ESPECIFICACIÓN TÉCNICA DE UN CONDENSADOR.
Un condensador se especifica por su capacidad en MICROFARADIOS (µF),
NANOFARADIOS (nF) o PICO FARADIOS (pF) y su tensión en Voltios. Por
ejemplo: Un condensador de 0,1 microfaradios, 100 Voltios
LETRA MAYÚSCULA
TOLERANCIA
C > 10 pF
J - D ± 5 %
K ± 10 %
M ± 20 %
F ± 1 %
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 49
50. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
4. PROCESO DE CARGA DE ENERGÍA EN UN CONDENSADOR.
En la Fig.36a observamos un condensador descargado, las cargas eléctricas
en cada placa están balanceadas y la tensión neta entre los bornes del
condensador será cero.
En la Fig.36b se aprecia que el condensador ha sido conectado a una fuente
de tensión V, por lo que ahora, los electrones de la placa superior se
desplazan hacia la placa inferior, es decir, sus cargas se han repartido en
ambas placas. La tensión entre los bornes del condensador será igual a la
tensión de la fuente
En la Fig.36c se ha abierto el interruptor, desconectando la fuente de tensión V,
sin embargo, el condensador permanece cargado.
La ecuación que determina la carga de un
condensador es la siguiente:
−=
−=
−−
τ
t
CR
t
EEVc 11 .
Cuyo gráfico se muestra en la Fig. 37.
La ecuación que determina la descarga es la siguiente:
τ
t
CR
t
EEVc
−−
== .
Donde:
Vc = Tensión de carga almacenada en el
condensador (V).
E = Tensión de la fuente de alimentación (V).
t = Tiempo de carga del condensador (s)
R = Valor de la resistencia (Ohmios)
C = Valor del condensador (Faradios)
τ = Constante de tiempo = RC (segundos)
Al graficar dicha ecuación se obtiene la siguiente curva universal de carga (Fig.
37) y descarga de un condensador (Fig 38).
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 50
51. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
En dicha curva se aprecia que el tiempo de 5τ es conocido como ZONA
TRANSIENTE y el tiempo más allá de los 5τ se conoce como ZONA
ESTACIONARIA.
HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA COMPLEMENTARIA 02.
1. EL CONDENSADOR.
Los condensadores son elementos que almacenan energía eléctrica temporal
en forma de campo electrostático y están constituidos por dos armaduras o
placas metálicas paralelas, separadas por un aislante, llamado dieléctrico.
2. ESPECIFICACIÓN TÉCNICA DE UN CONDENSADOR.
Se debe indicar su Capacidad en microFaradios, nanoFaradios o picoFaradios
y la Tensión nominal en Voltios. Por ejemplo:
Un condensador de 0,1 microFaradios, 100 Voltios.
100 Voltios es la tensión nominal del condensador.
3. UNIDADES.
La cantidad de energía que puede almacenar un condensador se conoce como
CAPACIDAD y la unidad de medida es el FARADIO, (Michael Faraday , físico
inglés 1791-1867). Sin embargo, frecuentemente se emplean los submúltiplos
(µF, ηF y pF).
1 Faradio = 1F
1 microFaradio (µF) = 10-6
F
1 nanoFaradio (ηF) = 10-9
F
1 picoFaradio (pF) = 10-12
F
Si tenemos un condensador de 10µF, 10 Voltios, la carga almacenada en el
condensador será de 100 µCoulombs.
Q = CxV = 10µF x 10 V = 100µCoulombs
Evidentemente, incrementando la capacidad o el voltaje a través del
condensador, se incrementa la cantidad de carga que el condensador puede
almacenar.
En términos de trabajo, la cantidad de energía eléctrica que el condensador
puede almacenar y luego, descargarla al circuito en un momento posterior es
( ) Joules
VxFVxC
W µ
µ
500
2
1010
2
22
===
No existen valores standarizados de los condensadores, como sí los hay en las
resistencias; sin embargo, en el mercado se consiguen un gran porcentaje de
valores que siguen el standard de valores de las resistencias al 5 %.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 51
52. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
La TENSIÓN NOMINAL es la
máxima tensión a la que puede estar
sometido un condensador sin llegar a
perforar su dieléctrico. Si se supera la
tensión nominal se corre el riesgo de
deteriorar al condensador.
En lo concerniente a la tolerancia, los valores comúnmente usados son
empleando letras mayúsculas.
4. SÍMBOLO.
Fig. 39. Símbolo del condensador Construcción de un condensador
de papel.
5. CLASES DE CONDENSADORES.
a. CONDENSADORES DE PAPEL. Son construidos con capas alternadas de
papel saturado con una resina y papel de aluminio enrollados en forma
tubular.
Sus valores típicos están entre 500 pF a 500µF con voltajes de trabajo
hasta de 600 Voltios.
Aunque estos condensadores de papel son relativamente baratos, ellos no
son lo suficientemente estables para ser usados en circuitos de diseño
crítico.
b. CONDENSADORES DE PLÁSTICO. Son construidos igual que los
condensadores de papel excepto que el dieléctrico usado es plástico tal
como el mylar o polystyreno en lugar del papel. La ventaja de estos
condensadores comparados con los de papel, es que físicamente son más
pequeños, tienen mejor tolerancia, más confiables y son menos sensibles a
los cambios de temperatura.
Sus valores típicos están entre 10pF a 1µF., con tensiones hasta de 600
Voltios. La desventaja es que son un poco más caros que los
condensadores de papel.
c. CONDENSADORES DE CERÁMICA. Los condensadores cerámicos de
disco tienen una película metálica depositada en ambos lados del dieléctrico
de cerámica con una resina o capa de plástico como protección.
Sus valores de capacidad están entre 0,1pF a 10 µF y con tensiones de
trabajo desde 25 Voltios hasta 30Kvoltios.
LETRA MAYÚSCULA
TOLERANCIA
C > 10 pF
J - D ± 5 %
K ± 10 %
M ± 20 %
F ± 1 %
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 52
53. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
d. CONDENSADORES POLARIZADOS. También llamados electrolíticos son
usados cuando se requieren grandes capacidades, su rango está entre 1µF
a 100,000 µF.
Son construidos de materiales como el aluminio o tantalum y su polaridad
debe ser respetada, es decir, si se conectan con la polaridad invertida ellos
drenarán excesiva corriente, se calientan y finalmente explotan.
Se considera una buena práctica, al usar un condensador electrolítico, que el
voltaje al cual se conecte debe estar cercano a su voltaje de diseño. Por
ejemplo, si se tiene un condensador de 20 uF, 400 Voltios y es usado en un
circuito de solamente 10 Voltios, este voltaje será insuficiente para mantener
el proceso de electrólisis en buenas condiciones y su capacidad será
diferente al valor indicado por el diseño.
Su voltaje de trabajo está entre 25 Voltios hasta 600 Voltios.
Esencialmente mientras más alto es el voltaje de trabajo mas pequeña es su
capacidad y viceversa.
6. PROCESO DE CARGA DE ENERGÍA EN UN CONDENSADOR.
En la Fig.40a observamos un condensador descargado, las cargas eléctricas
en cada placa están balanceadas y la tensión entre los bornes del condensador
será cero.
En la Fig.40b se aprecia que el condensador ha sido conectado a una fuente
de tensión DC, se ha cerrado S1, por lo que ahora sus cargas se han repartido
en ambas placas. La tensión entre los bornes del condensador será igual a la
tensión de la fuente.
En la Fig.40c, se ha abierto el interruptor S1, desconectando la fuente de
tensión DC, pero sin embargo, el condensador permanece cargado.
La ecuación que determina la carga de un condensador es la siguiente:
−=
−=
−−
τ
t
CR
t
VVVc 11 , donde:
Vc = Tensión de carga almacenada en el condensador (V).
V = Tensión de la fuente de alimentación (V).
t = Tiempo de carga del condensador (segundos)
R = Valor de la resistencia (Ohmios)
C = Valor del condensador (Faradios)
τ = Constante de tiempo RC (segundos)
Al graficar dicha ecuación se obtiene la siguiente curva universal de carga de
un condensador.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 53
54. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
1º CONSTANTE
DE TIEMPO = 1τ
2º CONSTANTE
DE TIEMPO = 2τ
3º CONSTANTE
DE TIEMPO = 3τ
4º CONSTANTE
DE TIEMPO = 4τ
5º CONSTANTE
DE TIEMPO = 5τ
63,2% V 86,5% V 95,0% V 98,1% V 99,3% V
Se observa que, para fines prácticos, el tiempo requerido para considerar a un
condensador completamente cargado al valor de la fuente V, es decir al 100 %,
es de 5 constantes de tiempo o 5τ.
7. VERIFICACIÓN DEL ALMACENAMIENTO DE CARGAS EN EL
CONDENSADOR.
Para realizar la verificación del almacenamiento de cargas en el condensador,
previamente se debe descargar el condensador, uniendo ambos terminales
mediante una resistencia de alto valor.
Se monta el circuito indicado en la
Fig. 42. Al cerrar el interruptor S1, se
debe observar que la tensión del
condensador, indicada por la lectura
del voltímetro, va aumentando
progresivamente desde cero hasta
llegar a alcanzar el valor de la tensión
de la fuente DC, es decir 20 Voltios.
Fig. 42. Circuito comprobación carga
de condensador.
Recuerde que el tiempo requerido para ello es de 5 constantes de tiempo, es
decir 5τ , donde τ = R.C
Si abrimos el interruptor S1, el voltímetro continúa indicando los 20 Voltios, es
decir, el condensador ha quedado cargado.
Si ahora empleamos un alambre y unimos los dos terminales del condensador,
se producirá un arco eléctrico, señal de la descarga brusca del condensador.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 54
55. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
Al medir, a continuación, la tensión en los terminales del condensador, la
lectura será cero, indicio que el condensador se ha descargado.
PREGUNTAS:
1. Por qué es necesario observar la correcta polaridad de los condensadores
electrolítico. Explique.
2. En el siguiente circuito.
a. Calcule la constante de tiempo del circuito.
b. Calcule la tensión de carga del
condensador 9 segundos después de
haber cerrado el interruptor S1.
c. Calcular la tensión entre los extremos de la resistencia 20 segundos
después de haber cerrado el interruptor S1.
d. Conectando en paralelo con el condensador de 150 µF, otro de 100 µF. La
constante de tiempo del circuito aumenta o disminuye. Explique.
8. CONVERSIÓN DE UNIDADES.
Para la conversión de unidades de capacidad es necesario recordar lo
siguiente:
1 Faradio = 1F
1 microFaradio ( µF ) = 10-6
F
1 nanoFaradio ( ηF ) = 10-9
F
1 picoFaradio ( pF ) = 10-12
F
Ejemplo:
a. Convertir un condensador de 0,01µF a pF.
pFpFxpFxx
F
pF
xFxF 000101001,0101001,0
10
1
1001,001,0 6126
12
6
==== −
−
−
µ
b. Convertir un condensador de 1000 pF a µF.
FFxFxx
F
F
xFxpF µµµ
µ
001,010100010101000
10
1
1010001000 6612
6
12
==== −−
−
−
c. Convertir un condensador de 0,1 µF a ηF
nFnFxnFxx
F
F
xFxF 100101,010101,0
10
1
101,01,0 396
9
6
==== −
−
− η
µ
15V
V
S1
30K
R
150uF C
+
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 55
56. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
9. INTERPRETACIÓN DEL VALOR DEL CONDENSADOR.
Los condensadores marcados 101, 103, 222, 471 etc. son codificados en pico
Faradios.
Los dos primeros dígitos son las cifras
significativas, el tercer dígito es el
multiplicador. Así, el condensador marcado
con los dígitos 103 es un 10 con 3 ceros (000),
es decir
103 = 10 000 pF.
La tolerancia está marcada por una letra .
Por ejemplo:
101 = 100 pF
104 = 100 000 pF
222J = 2200 pF ± 5%
471K = 470 pF ± 10%
APLICACIONES DEL CONDENSADOR EN EL USO DIARIO.
En el flash de las cámaras fotográficas.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 56
57. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
En la operación de los motores monofásicos por condensador de arranque.
En tarjetas electrónicas.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 57
58. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
N°
1
2
3 Osciloscopio digital
Inductancias de diversos valores
HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS
Multímetro digital
Destornillador plano de 4"x3/16"
ORDEN DE EJECUCIÓN
Fuente de alimentación digital programable
Alicate de punta semiredonda de 4"
Montar circuito de aplicación de la inductancia
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL HOJA:1/1
HT:T1cDCE
Tiempo: 05 horas
Alambre telefónico 2x22 AWG
DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS PASIVOS: LA INDUCTANCIA
DENOMINACIÓN
Probar inductancias con el multímetro digital
Verificar la energía almacenada en una inductancia
Alicate de corte diagonal de 4"
Resistencias de diversos valores de 1/2 Wattio
Protoboard
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 58
59. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
HOJA DE OPERACIÓN 15.
PROBAR INDUCTANCIAS CON EL MULTÍMETRO DIGITAL.
Los inductores o inductancias son el tercer dispositivo pasivo más usado en
circuitos eléctricos y electrónicos.
Son empleados en circuitos para el almacenamiento temporal de energía y
realizan su función solamente cuando hay un cambio en la corriente del
circuito.
Fig 43 .Aspecto físico de la inductancia.
Para probar la inductancia empleando el multímetro digital, debemos medir la
continuidad o resistencia del conductor de la misma. Como ella está formada
por una gran cantidad de vueltas de alambre, una inductancia en buen estado
nos debe indicar una resistencia muy baja.
PROCESO DE EJECUCIÓN:
1. Solicitar una bobina o inductancia.
2. Preparar su multímetro digital en la condición de OHMS.
3. Medir la resistencia del alambre de la bobina.
4. Completar la siguiente Tabla.
Resistencia medida entre los terminales de la inductancia.
HOJA DE OPERACIÓN 16.
VERIFICAR LA ENERGÍA ALMACENADA EN UNA INDUCTANCIA.
En una inductancia, cuando por ella circula corriente, se genera un campo
electromagnético y almacena energía en forma de corriente, la cual se disipa
en el momento de interrumpir el circuito.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 59
60. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
Cuando una bobina se encuentra en la vecindad de otra y ella es atravesada
por un campo electromagnético alterno, en dicha bobina se obtiene una tensión
inducida.
PROCESO DE EJECUCIÓN.
1. Verificar la energía almacenada en la inductancia mediante el siguiente
procedimiento.
a. Montar el siguiente circuito.
OBSERVACIÓN. Usar un alambre como
interruptor S1.
b. Cerrar el circuito haciendo contacto entre el
alambre y el punto A (terminal + de la batería).
Acercar una lámina metálica delgada al núcleo de
la inductancia y verificar si percibe la presencia de un leve campo magnético.
Indicar lo observado.
c. Abra el circuito, liberando el contacto entre el alambre y el punto A (terminal
+ de la batería). ¿Qué ocurre ahora?
No se observa la presencia de un pequeño
arco eléctrico
Se observa la presencia de un pequeño arco
eléctrico
2. A continuación, verificar la disipación de la energía almacenada en una
inductancia.
a. Montar el siguiente circuito. Observar que
se ha colocado un diodo polarizado
inversamente entre los terminales de la
bobina. A este diodo se le denomina diodo
de rueda libre.
b. Cerrar el circuito haciendo contacto entre
el alambre y el punto A (terminal + de la
batería). ¿Qué aprecia ahora?
c. Abrir el circuito liberando el contacto entre el alambre y el punto A
(terminal + de la batería). ¿Qué sucede?
No se percibe la presencia de un leve campo
magnético
Sí se percibe la presencia de un leve campo
magnético
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 60
61. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
No se observa la presencia de un pequeño
arco eléctrico
Se observa la presencia de un pequeño arco
eléctrico
Recuerde que la reducción del arco eléctrico en los terminales de contacto se
debe a que, ahora, el diodo se encuentra polarizado directamente, debido a
que la bobina se está comportando como generador y ha tenido que invertir su
polaridad para seguir manteniendo la corriente en el sentido original y ella
circula, ahora, por el diodo de rueda libre y ya no se dirige a los terminales del
contacto abierto.
3. Verificar la creación del campo electromagnético al paso de la corriente
eléctrica.
Montar el siguiente circuito.
Al cerrar el interruptor S1, circula
corriente por la bobina del relé,
produciéndose en ella un campo
electromagnético, es decir, se comporta
como un electroimán, y se escucha un
“click”, Se observa además, dentro del
encapsulado, el desplazamiento o atracción de una lámina metálica con su
juego de contactos.
Esta condición se mantendrá mientras S1 se encuentre cerrado.
Completar la siguiente tabla.
S1 ABIERTO S1 CERRADO S1 ABIERTO
Lectura del
voltímetro
Existe
atracción
magnética?
Lectura del
voltímetro
Existe
atracción
magnética?
Lectura del
voltímetro
Existe
atracción
magnética?
4. Verificar la inductancia mutua.
La inductancia mutua consiste en la obtención de una tensión inducida en una
bobina llamada secundario que se encuentra desconectada eléctricamente de
otra llamada primario, pero acopladas
magnéticamente.
a. Considerar el siguiente transformador.
b. Realizar las mediciones observando
que ahora debe emplear un ohmímetro
y que el transformador debe estar
desconectado de la fuente de energía
eléctrica.
c. Completar la siguiente Tabla:
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 61
62. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
Resistencia
entre los
puntos
1 y 2
Resistencia
entre los
puntos
3 y 4
Resistencia
entre los
puntos
1 y 3
Resistencia
entre los
puntos
2 y 4
Resistencia
entre los
puntos
1 y 4
Resistencia
entre los
puntos
2 y 3
Valor medido Valor medido Valor medido Valor medido Valor medido Valor medido
d. De los resultados obtenidos, ¿Existe conexión física entre el primario y el
secundario?
e. Montar el siguiente circuito.
OBSERVACIÓN: USAR
VOLTÍMETRO C.A.
f. Completar la siguiente Tabla:
S1 ABIERTO S1 CERRADO
Voltaje en el primario
Voltaje en el
secundario
Voltaje en el
primario
Voltaje en el
secundario
valor medido valor medido valor medido valor medido
g. Fundamentar. ¿Por qué existe voltaje o tensión alterna en el secundario si
no hay conexión física entre el primario y el secundario?
5. Finalmente, verificar la Ley de FARADAY (Michael Faraday, físico Inglés
1791-1867)
“Cuando en una bobina se modifica el flujo magnético, en sus extremos se
inducirá una tensión de valor directamente proporcional a la velocidad de
variación del flujo
dt
dφ
y al número de espiras N”.
td
d
NV
φ
−=
El signo menos es debido a la Ley de LENZ (Heinrich Friedrich Emil Lenz,
físico Alemán 1804-1865)
a. Solicitar un transformador de
tensión.
b. Montar el siguiente circuito.
OBSERVACIÓN: USAR
VOLTÍMETRO DC.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 62
63. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
c. Mantener conectado el Voltímetro DC en el secundario.
d. Cerrar el interruptor S1, (por lo tanto circulará corriente en el primario) y al
cabo de poco tiempo vuelva a abrirlo.
Observar que el Voltímetro DC, conectado en el secundario, muestra una
indicación de voltaje en el momento de cerrar el interruptor y luego, vuelve
inmediatamente a cero.
Cuando el interruptor estuvo cerrado, circula corriente, quien provoca un campo
electromagnético; no obstante, éste no genera tensión alguna en el secundario.
En el instante de la apertura del interruptor S1, se vuelve a observar otra
lectura de voltaje en el secundario, pero en sentido contrario, también, ahora, la
aguja vuelve inmediatamente a cero.
e. Completar la siguiente Tabla.
S1 ABIERTO S1 CERRADO
Voltaje en el primario
Voltaje en el
secundario
Voltaje en el primario
Voltaje en el
secundario
valor medido valor medido valor medido valor medido
f. Qué diferencias observa en lo relacionado a la inductancia mutua cuando el
primario es alimentado con una tensión CA y cuando es alimentado con una
tensión DC. Explique.
Cuando llega la comba positiva del voltaje alterno, la corriente circula en un
sentido por el primario, el campo magnético se expande, las líneas de fuerza
cortan a la bobina secundaria y en ella se presenta un voltaje inducido.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 63
64. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
Al llegar la comba negativa del voltaje alterno, la corriente en el primario circula
en sentido contrario, y ahora el campo magnético se contrae, nuevamente las
líneas de fuerza cortan a la bobina secundaria y en ella se obtiene una tensión
inducida.
HOJA DE OPERACIÓN 17.
MONTAR CIRCUITO DE APLICACIÓN DE LA INDUCTANCIA.
Cuando por una inductancia o bobina circula una corriente eléctrica, se genera
en ella un campo electromagnético, el cual permanece, mientras dure la
circulación de la corriente eléctrica.
PROCESO DE EJECUCIÓN.
1. Montar el siguiente circuito.
2. Mantener el interruptor S1 abierto. Observar qué sucede con la lámpara.
Explicar ¿en qué condición se encuentra la bobina del relé?
3. Cerrar el interruptor S1. Observar, ahora, qué sucede con la lámpara, y
explicar la condición del relé.
4. Abrir el interruptor S1. Explicar el comportamiento de la lámpara y el relé.
INTERRUPTOR S1 ABIERTO
CONDICIÓN DEL RELE
CONDICIÓN DE LOS
CONTACTOS 1 Y 4
CONDICIÓN DE LA
LÁMPARA
INTERRUPTOR S1 CERRADO
CONDICIÓN DEL RELE
CONDICIÓN DE LOS
CONTACTOS 1 Y 4
CONDICIÓN DE LA
LÁMPARA
INTERRUPTOR S1 ABIERTO
CONDICIÓN DEL RELE
CONDICIÓN DE LOS
CONTACTOS 1 Y 4
CONDICIÓN DE LA
LÁMPARA
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 64
65. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA 03.
LA INDUCTANCIA.
La inductancia es un dispositivo conformado por un gran número de vueltas de
alambre enrollados sobre un núcleo y que almacena energía en forma de
campo electromagnético.
Fig. 44. Inductancia con núcleo Fig. 45. Inductancia con núcleo
de hierro. de aire.
ESPECIFICACIÓN TÉCNICA DE LA INDUCTANCIA.
La inductancia se especifica por su valor en Henrys y la corriente en Amperios
o miliAmperios. Por ejemplo :
Una inductancia de 500 mili Henrys, 750 miliAmperios.
ESPECIFICACIÓN TÉCNICA DEL TRANSFORMADOR.
Un transformador se especifica indicando su tensión en el primario, su tensión
en el secundario y la potencia en Volt Amperios. Por ejemplo:
Un transformador de 220 Voltios, 24 voltios, 50 Volt Amperios.
VERIFICACIÓN DEL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EN UNA
INDUCTANCIA.
Verificar la energía almacenada en una inductancia, consiste en comprobar la
presencia del campo electromagnético producido por el paso de la corriente
eléctrica y el arco eléctrico originado al interrumpir el circuito eléctrico.
Por ejemplo en el circuito de la Fig. 46.
Al cerrar el interruptor S1 y acercar una lámina
metálica delgada a la inductancia, se percibirá la
presencia de un leve campo magnético.
Ahora, al abrir el interruptor S1, evidentemente
ya no circulará corriente eléctrica por la
inductancia, por lo que el campo
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 65
66. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
electromagnético desaparece; sin embargo, se observa una chispa, un arco
eléctrico entre los terminales del interruptor, ello representa la disipación de la
energía almacenada en el inductor.
Si un interruptor mecánico es usado para interrumpir la corriente en un circuito
inductivo, la energía almacenada en el campo magnético de la bobina es capaz
de inducir alto voltaje.
Este alto voltaje es usado de una manera favorable en el circuito de una
lámpara fluorescente, también en los circuitos de encendido convencional de
los automóviles.
Una manera de reducir este arco eléctrico, el cual es perjudicial para el
interruptor y en general, para los equipos de computo o data; consiste en
colocar un diodo, polarizado inversamente, en los terminales de la inductancia.
A este diodo se le denomina diodo de rueda libre (Free-wheeling diode).
Suponga que tiene el siguiente circuito.
Mientras el interruptor S1 se encuentre abierto, la bobina del relé estará
desenergizada y, por lo tanto, sus contactos 1 y 4 se encuentran abiertos, lo
que trae como consecuencia que la lámpara permanezca apagada.
Si, ahora, se cierra el interruptor S1, sucede lo siguiente:
Circulará corriente por la bobina del relé, terminales 2 y 10, en ellos se
produce la caída de tensión de 24 Voltios (+ al terminal 2 y – al terminal 10)
energizándose y produciendo un campo electromagnético, lo que hará que sus
contactos 1 y 4 se cierren, circulando, ahora, una corriente por la lámpara y
por lo tanto, ella se iluminará.
El diodo no conduce porque está polarizado inversamente y se comporta como
un circuito abierto.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 66
67. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
Los contactos 1 y 4 permanecerán cerrados mientras circule corriente por la
bobina del relé.
Al abrir el interruptor S1, se elimina la corriente que circulaba por la bobina, ella
se desenergiza , pero, la bobina del relé invierte su polaridad (ahora será – al
terminal 2 y + positivo al terminal 10) el diodo se encuentra, en este momento,
directamente polarizado, se comporta como un interruptor cerrado y a través
de él se descarga toda la energía almacenada en la bobina, protegiendo de
esta manera al interruptor S1; los contactos 1 y 4 retornan a su posición inicial,
es decir, se abren y por lo tanto, deja de circular corriente por la lámpara y ella
se apagará.
HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA COMPLEMENTARIA 03.
INCREMENTO DE LA INDUCTANCIA.
La inductancia es un dispositivo conformado por un gran número de vueltas de
alambre enrollados sobre un núcleo, generalmente, de forma cilíndrica y que
almacena energía en forma de campo electromagnético.
Para la creación y mantenimiento del campo electromagnético es preciso que
circule una corriente eléctrica.
Los factores que contribuyen a incrementar la inductancia son, la cercanía de
los devanados, el número de vueltas de alambre y la calidad del núcleo de la
bobina. Es decir, incrementando el número de vueltas de alambre en una
bobina con núcleo de aire se incrementa la inductancia; y si mantenemos el
mismo número de vueltas, pero, ahora, colocamos un núcleo tal como láminas
de hierro silicoso o acero pulverizado mezclado con resina, la inductancia se
incrementa mucho más.
Así como la resistencia se opone al flujo estable de corriente eléctrica. La
inductancia es la propiedad de un circuito o componente de oponerse a
cualquier cambio en la corriente.
Esta propiedad de la inducción electromagnética de generar una fuerza
electromotriz de sentido opuesto cada vez que la corriente cambia se llama
autoinductancia o simplemente inductancia.
Según la ley de LENZ (Heinrich Friedrich Emil Lenz, físico Alemán 1804-
1865), la inductancia origina un voltaje inducido que se opone al efecto creado
por ella y mantiene la corriente circulando en el mismo sentido original, es
decir, por ejemplo, al desconectar la fuente de energía o fuente de alimentación
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 67
68. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
de una bobina o inductancia ( aquí se ha producido un cambio en la corriente
de un valor I a cero ) ella invierte su polaridad y se comporta como generador.
Por ejemplo, en la Fig. 47 observamos que el
interruptor está cerrado, circula corriente I, y en la
bobina se produce una caída de tensión + y -.
Observe que la corriente circula de arriba hacia
abajo.
En la Fig. 48, al abrir el interruptor, la fuente ya no
entrega la corriente I, luego, según la ley de
LENZ, la bobina invierte su polaridad y ella se
comporta como generador entregando corriente I,
en el mismo sentido que tenía antes de la
apertura del interruptor, como producto del campo
magnético almacenado
El voltaje inducido está dado por la ecuación:
dt
di
LV −=
El signo – indica que el voltaje inducido en la bobina es una fuerza contra
electro motriz.
Líneas arriba hemos dicho que la inductancia de una bobina depende del
núcleo de la misma, de la permeabilidad de las láminas de hierro silicoso del
núcleo; sin embargo, la permeabilidad del hierro varía ampliamente con la
densidad del flujo magnético y la corriente en la bobina. Esto significa que la
inductancia de cualquier bobina con núcleo magnético nunca es constante.
Así, las bobinas tienen su inductancia especificada a un determinado valor de
corriente. Por ejemplo una bobina puede tener 8 Henrys de inductancia a una
corriente de 85 mA, pero tendría un valor diferente si es operada solamente a
10 mA de corriente.
SÍMBOLO DE LA INDUCTANCIA.
El siguiente es el símbolo de la inductancia y se representa por la letra L.
La unidad de medida es el HENRY (Joseph Henry, científico Americano
1797-1878).
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 68
69. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
El HENRY es una unidad muy grande, y generalmente se usan los submúltiplos
como el miliHenry (mH) y el microHenry (µH).
CLASES DE INDUCTANCIAS.
1. Inductancia con núcleo de aire.
2. Inductancia con núcleo de hierro.
3. Inductancia con núcleo de hierro pulverizado (ferrita).
CAMPO ELECTROMAGNÉTICO.
El magnetismo es de gran importancia en muchos de los campos de la
electricidad y la electrónica, por ejemplo: en los relés, motores, generadores,
etc.
OERSTED (Hans Christian OERSTED; Dinamarca, 1777-Copenhague,
1851) comprobó que cuando por un conductor circula una corriente continua
de suficiente intensidad, se produce en su vecindad un campo
electromagnético, el cual tiene las propiedades y cualidades de los campos
magnéticos, es decir, atraer objetos metálicos.
Si el alambre conductor se enrolla en forma de bobina, el campo
electromagnético se incrementa. Este campo electromagnético está formado
por una gran cantidad de líneas magnéticas de fuerza y la magnitud física que
permite cuantificar este efecto se llama densidad de flujo magnético. Su unidad
es el TESLA (Nicola TESLA, físico Croata, 1856 – U.S.A. 1943).
El aparato que mide la inducción magnética se compone de un instrumento
indicador y una sonda de HALL que se introduce en el campo a medir (Edwin
Herbert HALL, físico americano, 1855 – 1938).
EL TRANSFORMADOR.
El transformador (Fig. 49) es una máquina eléctrica estática que consiste de
dos bobinas separadas eléctricamente, pero interacopladas magnéticamente,
sobre un núcleo de hierro común, conformado por láminas de hierro silicoso. A
una bobina, donde se aplica la energía eléctrica, se le denomina PRIMARIO, y
a la otra, donde se obtiene la tensión inducida, se le denomina SECUNDARIO.
En general estos devanados tienen diferentes número de vueltas, así los
transformadores pueden ser elevadores cuando elevan la tensión del primario y
reductores, cuando la reducen.
Un transformador es la aplicación directa de la inductancia mutua.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 69
70. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
Fig. 49: Transformadores con núcleo de hierro.
SÍMBOLO DEL TRANSFORMADOR.
OPERACIÓN DEL TRANSFORMADOR.
Fig. 50. Principio de funcionamiento del transformador.
Al aplicar la tensión alterna V1 en el primario, circula corriente I1 y
rápidamente aparece un flujo magnético φm que se expande y circula por el
núcleo de hierro y atraviesa a la bobina secundaria. Por lo tanto, la variación
del flujo induce en ella una tensión VL, llamada tensión inducida.
Al invertir la polaridad de la tensión alterna en el primario, se invierte el sentido
de circulación de la corriente, el campo magnético se colapsa y también se
invierte el sentido de la tensión inducida. Es decir, el sentido de la tensión
inducida depende del sentido de la variación del flujo.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 70
71. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
LEY DE FARADAY.
La ley de FARADAY ( Michael Faraday, físico Inglés 1791-1867)
Cuando en una bobina se modifica el flujo magnético, en sus extremos se
inducirá una tensión de valor directamente proporcional a la velocidad de
variación del flujo
dt
dφ
y al número de espiras N.
td
d
NV
φ
−=
El signo menos es debido a la ley de LENZ (Heinrich Friedrich Emil Lenz ,
físico Alemán 1804-1865)
MATERIALES USADOS COMO NÚCLEO.
Los inductores o inductancias usados en aplicaciones de baja frecuencia tal
como en aplicaciones de audio y fuentes de alimentación, típicamente tienen
núcleo de hierro o acero, materiales que incrementan su inductancia. Sin
embargo, estos materiales son susceptibles de saturarse, tienen pérdidas por
histéresis y por corrientes Eddy.
La saturación en el núcleo ocurre cuando, un incremento en la corriente no
produce mayor incremento en el campo magnético. Esto, a su vez, origina que
el campo inductivo del inductor colapse, lo que trae como consecuencia que la
inductancia del inductor se reduzca a un valor igual al de una bobina con
núcleo de aire, originando una gran circulación de corriente, quemando
finalmente a la bobina.
Un método usado para evitar el
incremento de la corriente que causaría la
saturación del inductor es colocando una
resistencia magnética en serie con el
camino magnético del núcleo de hierro.
En la práctica esto es realizado creando
una brecha de aire en el núcleo de hierro
(Fig. 51).
Fig. 51. Brecha de aire para evitar la saturación del núcleo.
Las fuentes de pérdidas de un transformador son:
1. Pérdidas en el cobre. Debido a la resistencia de los devanados primario y
secundario, significan que algo de la potencia de entrada es convertida
internamente en calor, dado por la ecuación : RI .2
2. Las pérdidas por histéresis.- Ocurren cuando la tensión alterna aplicada
origina en el inductor un cambio continuo de un estado magnético a otro a la
frecuencia de operación. Esencialmente, una vez magnetizado el núcleo de
hierro es forzado a cambiar sin usar energía que efectúe el cambio. Por lo
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 71
72. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
tanto, cuando la frecuencia es incrementada, también se incrementan las
pérdidas por histéresis, esto consume energía en forma de calor.
En la práctica, los inductores con núcleo de hierro están limitados a 15 KHz.
especialmente en audio frecuencias.
3. Las corrientes Eddy.- O corriente de Foucault, ( Léon Foucault , París
1819 – 1868 ) en 1851, este físico Francés descubrió que el campo
magnético cambiante en el núcleo induce una f.e.m. dentro del núcleo de
hierro, el cual es conductor y tiene resistencia originando pérdidas por efecto
Joule. , tRI2
En la práctica, las corrientes Eddy son reducidas laminando el núcleo y luego
aislando cada lámina mediante un barniz no conductor, es decir que no haya
conexión óhmica entre las laminaciones.
Observe que el núcleo de hierro no tiene que ser de material magnético para la
inducción de las corrientes Eddy.
Cualquier buen conductor como el bronce u otro metal se calentará debido a
las corrientes Eddy. (Este es el principio de funcionamiento del método de
calentamiento industrial del llamado horno de inducción)
Los inductores con núcleo de aire, pueden operar a alta frecuencia, porque
ellos no tienen núcleo ferromagnético, por lo tanto no se saturan y su pérdida
por histéresis y corrientes Eddy son mínimas; sin embargo, los inductores con
núcleo de aire pueden irradiar energía electromagnética, la cual es transmitida
a otros componentes en el circuito. Usualmente se utilizan cajas metálicas que
actúan como un blindaje magnético.
Los inductores con núcleo de ferrita (una mezcla de hierro
pulverizado con resinas cerámicas) incrementan la
inductancia grandemente en comparación a las de núcleo
de aire y como el hierro pulverizado está aislado por la
mezcla de resina, ello minimiza las pérdidas por histéresis
y por corrientes Eddy.
Otra ventaja es que estos núcleos tienen forma de toroide
(forma de anillo) y proporcionan un campo magnético que permanece dentro
del material del núcleo, así no hay energía magnética transmitida a otros
componentes en el circuito y las oscilaciones parásitas son eliminadas, por lo
tanto se usan en alta frecuencia. (Fig. 52)
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 72
73. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
NOTACIÓN DEL PUNTO.
Cuando dos bobinas se encuentran en serie aditiva o serie substractiva se
utiliza la notación del punto de polaridad.
Cuando las corrientes entran en ambos puntos (o salen de dichos puntos) el
efecto inductivo es aditivo, es decir, la polaridad instantánea del punto de la
primera bobina (por ejemplo positiva +), es reflejada en el punto de la segunda
bobina (también será positiva +).
Cuando la corriente en una bobina entra por un punto y en la otra bobina sale
por el punto, la inductancia mutua es sustractiva, en otras palabras, si la
polaridad instantánea del punto de la primera bobina es positiva +, en el punto
de la otra bobina tendremos una polaridad negativa -, como vemos en la Fig.
53.
La notación del punto es usada en los transformadores de sincronismo de los
sistemas trifásicos para mantener el sincronismo de las líneas R, S y T.;
también se usa en los parlantes de los equipos de sonido de alta fidelidad para
obtener un correcto acoplamiento de fase.
Por ejemplo, cuando se conectan dos parlantes en paralelo, queremos que los
dos conos se muevan en la misma dirección, al mismo tiempo, para obtener
un reforzamiento del sonido. Haciendo una unión común de ambos puntos de
los parlantes lograremos que ellos trabajen en fase uno con el otro.
Fig. 53. Ejemplos de bobinas y transformadores con notación del punto de polaridad.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 73
74. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
Aplicación del transformador en un sistema de distribución domiciliaria.
En los relés y contactores.
En los balastros de las
lámparas fluorescentes
En los equipos médicos
de resonancia magnética.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 74
75. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
N°
1
2 Osciloscopio digital
3 Transformador de 220V/12V-0-12V/3A
4
5
Condensadores de diversos valores
Verificar la condición de un diodo zener usando el
Protoboard
HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS
Multímetro digital
Destornillador plano de 4"x3/16"
ORDEN DE EJECUCIÓN
Fuente de alimentación digital programable
Alicate de punta semiredonda de 4"
Obtener la curva característica de un diodo zener
Probar diodos con el multímetro digital
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL HOJA:1/1
HT:T2DCE
Tiempo: 10 horas
Alambre telefónico 2x22 AWG
multímetro digital y sus parámetros usando el datasheet
CIRCUITOS CON DIODOS SEMICONDUCTORES
DENOMINACIÓN
Verificar la condición de un diodo semiconductor usando
el multímetro digital y sus parámetros usando el datasheet
Alicate de corte diagonal de 4"
Obtener la curva característica del diodo semiconductor
Resistencias de diversos valores de 1/2 Wattio
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 75
76. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
HOJA DE OPERACIÓN 18.
VERIFICAR LA CONDICIÓN DE UN DIODO SEMICONDUCTOR USANDO EL
MULTIMETRO DIGITAL Y SUS PARÁMETROS USANDO EL DATASHEET.
PROCESO DE EJECUCIÓN.
1. Solicitar un diodo 1N4007.
2. Verificar la condición del diodo semiconductor, de acuerdo al procedimiento,
establecido y completar la siguiente Tabla.
Indicación del multímetro digital en una
posición cualquiera del diodo.
Indicación del multímetro digital al
intercambiar los terminales del multímetro con
el diodo
3. En base a sus mediciones, indique qué terminal del diodo (ánodo o cátodo)
representa a aquel marcado con una banda.
4. Haciendo uso del datasheet complete la siguiente información solicitada.
4.1. Corriente promedio máxima que puede circular por el diodo._________
4.2. Voltaje inverso de pico que puede soportar el diodo._______________
4.3. Corriente transitoria máxima._________________________________
4.4. Rango de temperatura de operación___________________________
4.5. Resistencia térmica.________________________________________
4.6. Caída de tensión que se presenta en los terminales del diodo cuando éste
está en conducción.___________________________________________
4.7. Máxima corriente inversa cuando el diodo está polarizado inversamente a
temperatura ambiente_________________________________________
4.8. Material de fabricación del diodo _______________________________
4.9. Rango de temperatura de almacenamiento ______________________
4.10.Qué terminal indica la banda de color en el diodo ?_______________
4.11.Capacitancia de la juntura PN ________________________________
4.12.Peso del diodo ____________________________________________
4.13.Diámetro del diodo en milimetros ______________________________
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 76
78. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
HOJA DE OPERACIÓN 19.
PROBAR DIODOS CON EL MULTÍMETRO DIGITAL.
Verificar el estado de un diodo semiconductor significa, en primer lugar
identificar sus terminales, y probar su condición en polarización directa e
inversa. En los diodos de potencia es importante la polarización inversa.
Esta operación es de uso frecuente en el mantenimiento de equipos
electrónicos, pues los diodos son de uso común en diversos circuitos.
PROCESO DE EJECUCIÓN:
1. Identificar sus terminales.
a. Tomar tres diodos y completar la siguiente tabla.
DIODO (tipo, número)
ASPECTO FÍSICO
ánodo cátodo
CONDICIÓN DE
OPERATIVIDAD
b. Conectar las puntas de prueba en los terminales de medición; la punta de
prueba de color rojo debe ir en el borne indicado
La punta de prueba de color negro deberá conectarla al punto denominado
COM.
c. Colocar el selector de función en la posición
d. Presionar el botón SELECTOR hasta que
aparezca el símbolo del diodo :
En la pantalla LCD deberá aparecer lo
siguiente:
Fig. 54. Posición del
multímetro para probar diodos.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 78
79. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
e. Proceder a probar la condición del diodo, según los gráficos mostrados:
Lectura del multímetro Lectura del multímetro
2. Polarizar directamente al diodo.
Un diodo polarizado directamente significa que al ánodo se le está aplicando
una tensión positiva y, por lo tanto, el cátodo tendrá una tensión negativa.
En estas condiciones, el diodo se vuelve conductor y entre sus terminales se
desarrolla una tensión VF, (Voltaje Forward) del orden de 0,7 Voltios, para los
diodos de silicio.
Su resistencia equivalente será pequeña.
a. Montar el siguiente circuito.
b. Completar la siguiente Tabla.
OBSERVACIÓN. Usar Voltímetro
DC.
V1 Vo Voltaje en el diodo Resistencia equivalente del diodo
medido medido calculado Medido calculado
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 79
80. DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS
a. Calcular la corriente que circula por el diodo, aplicando la siguiente ecuación.
R
Vo
I =
b. Determinar la resistencia equivalente del diodo, mediante la siguiente
ecuación.
I
diodoelenVoltaje
eequivalentR =
3. Polarizar inversamente al diodo.
Un diodo polarizado inversamente significa que el ánodo está recibiendo una
tensión negativa y, por lo tanto, el cátodo, una tensión positiva.
El diodo estará en la condición de bloqueo, casi un circuito abierto, y su
resistencia equivalente será muy elevada.
Montar el siguiente circuito.
OBSERVACIÓN. Use
Voltímetro DC.
a. Calcular la corriente que circula por el diodo, aplicando la siguiente ecuación.
R
Vo
I =
b. Determinar la resistencia equivalente del diodo, mediante la siguiente
ecuación.
I
diodoelenVoltaje
eequivalentR =
c. Completar la siguiente Tabla.
Vi Vo Voltaje en el diodo Resistencia equivalente del diodo
calculadomedido medido calculado Medido
4. Verificar la condición de operatividad del diodo puente de Graetz.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 80