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FUNDAMENTOS DE LA ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA
JEREMY RINCÓN MUÑOZ
ALEJANDRO DÍAZ RODRÍGUEZ
CHRISTIAN ALEJANDRO PANA QUINTERO
NATALIA PATRICIA PANTOJA GARCIA
VALENTINA CEBALLOS VALLEJO
MARIA FERNANDA ATUESTA ZAPATA
TATIANA MISHEL ARTEAGA NARVÁEZ
INSTITUCIÓN EDUCATIVA LICEO DEPARTAMENTAL
10-5
GUILLERMO MONDRAGON
SANTIAGO DE CALI
2021
ÍNDICE
Introducción……………....................................................................................3
Transporte de la corriente eléctrica………………………………………….4
Términos básicos de la corriente eléctrica…………………………………..6
Resistencias…………………………………………………………………...9
Resistencias variables………………………………………………………..11
Condensadores…………………………………………………………….....13
Diodos………………………………………………………………………….15
Transistores…………………………………………………………………....17
Motores………………………………………………………………………...19
Servomotores………………………………………………………………….21
Relés…………………………………………………………………………...23
Ley de OHM…………………………………………………………………...25
Ley de Watt…………………………………………………………………….26
Problemas con circuitos……………………………………………………....27
Código de colores……………………………………………………………..28
Sensores…………………………………………………………………….....29
Manejo de protoboard………………………………………………………...31
Tester o multímetro……………………………………………………………32
Tarjeta arduino………………………………………………………………....33
Conclusión……………………………………………………………………..34
Anexos………………………………………………………………………….36
Referencias…………………………………………………………………….37
Blogs…………………………………………………………………………….40
2
Introducción
En el siguiente trabajo les presentaremos los fundamentos de la electricidad y
electrónica, donde abordaremos diversos temas con sus usos y manejos.
Este trabajo les ayudará a entender más cada una de las ramas de la electricidad y
la electrónica para así poder tener un mejor uso de cada uno de ellos.
Tambíen les explicaremos cómo cada una de ellas es impredecible para nuestra
vida cotidiana y cómo a raíz de los años se han ido evolucionando y/o cómo nos
ayudan para nuestras labores.
Hablaremos de los elementos que los conforman y los beneficios que nos dan para
resolver los problemas que antes eran casi imposibles de solucionar.
Nuestro objetivo es darle una guía con cada uno de estos temas sobre los saberes
que se deben tener para facilitar el manejo de los diferentes equipo y así poder
tener mayor conocimiento sobre las reparaciones y el buen uso de los
componentes.
3
TRANSPORTE DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
¿Qué es el transporte de energía?
El transporte eléctrico permite transferir la energía producida en las centrales hasta
los centros de consumo. Dicho de otra manera, es el camino que realiza la
electricidad desde que se genera hasta que comienza a distribuirse.
¿Cómo funciona el transporte eléctrico?
El transporte de electricidad se efectúa a través de líneas de transporte a tensiones
elevadas que, junto con las subestaciones eléctricas, forman la red de transporte.
Para poder transportar la electricidad con las menores pérdidas de energía posibles
es necesario elevar su nivel de tensión. ​Las líneas de transporte o líneas de alta
tensión están constituidas por un elemento conductor (cobre o aluminio) y por los
elementos de soporte (torres de alta tensión). Éstas, una vez reducida su tensión
hasta la red de distribución, conducen la corriente eléctrica a largas distancias.
La red de transporte está mallada, lo que significa que todos los puntos están
interconectados y que, si se produce una incidencia en algún lugar, el
abastecimiento está garantizado ya que la electricidad puede llegar desde otra línea.
Además, la red de transporte está telecontrolada, es decir, las averías se pueden
detectar y aislar desde el centro de control.
Tipos de red de transporte:
A continuación se detalla cuáles son los tres tipos de red de transporte que utilizan
las empresas de luz según el nivel de tensión que soporta.
-Líneas de alta tensión (AT). El transporte eléctrico en distancias muy largas, genera
un coste superior a las empresas de luz. A fin de reducir las inevitables pérdidas de
energía que surgían en estos trayectos, se crearon las líneas de alta tensión. Tiene
la capacidad de transportar energía eléctrica a una tensión desde 400.000 hasta
30.000 voltios.
4
-Líneas de media tensión (MT). Este tipo de líneas, hace referencia a las
instalaciones que llevan el transporte eléctrico a una tensión entre los 30.000 y
1.000 voltios. Su recorrido suele finalizar en centros de transformación.
-Líneas de baja tensión (BT). Estas últimas, son las encargadas de llevar la energía
hasta el punto de destino para que pueda ser utilizada por el consumidor. La tensión
es inferior a los 1.000 voltios.
Finalmente, las empresas de luz colaboran junto al Gobierno del Estado para poder
solventar de forma rápida cualquier problema en las redes de distribución. De esta
forma, si hay un problema en el transporte, siempre será posible recibir energía
procedente de otro centro de producción y satisfacer las necesidades de la
población.
5
TÉRMINOS BÁSICOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA
La corriente eléctrica es el principio de todos los dispositivos y proyectos
presentados en este blog. La electricidad mueve al mundo. Todos los dispositivos
electrónicos, las telecomunicaciones, la producción y distribución de alimentos, los
servicios de la salud, en fin, todo requiere electricidad para funcionar.
Pero, ¿qué es la electricidad?.
Pues es un conjunto de fenómenos relacionados al flujo de cargas eléctricas. Las
cargas eléctricas que fluyen a través de un conductor forman una corriente eléctrica.
Explicar cómo ocurre el flujo de cargas es bastante complicado por lo que no vamos
a entrar en detalles. Para este sitio lo más importante es que los lectores puedan
comprender algunos de los conceptos más básicos como voltaje, corriente,
resistencia, capacitancia y potencia, entre otros.
Conceptos de la corriente eléctrica:
Tensión o voltaje: ​Es la fuerza capaz de producir un flujo de electrones.
Tensión continua:​Su polaridad no cambia en el tiempo.
Tensión alterna: ​Es aquella en la que su polaridad cambia con el tiempo y cuya
magnitud es variable.
Intensidad de corriente: ​Es el flujo de electrones que circulan por segundo, a
través de una sección del conductor. Es además, el desplazamiento ordenado de
electrones o cargas eléctricas. Es un efecto de la tensión.
Corriente continua: ​Es aquella en la que su valor o magnitud permanece constante
en el tiempo y además, su sentido no varía.
Corriente alterna: ​Es aquella en la que su sentido de movimiento varía con el
tiempo y sus calores o magnitudes no permanecen constantes.
Resistividad o resistencia específica: ​Resistencia de un conductor de 1m de
longitud y 1m² de sección. Para facilitar su medición se utiliza una sección de 1mm².
Importancia de la resistividad: ​Permite conocer qué materiales nos ofrecen mayor
y menor resistencia al paso de la corriente eléctrica.
Potencia eléctrica: ​Cantidad de energía que consume una instalación eléctrica en
la unidad de tiempo. Se representa con la letra .
Energía eléctrica: ​Se define como la potencia consumida por una instalación
eléctrica en un determinado tiempo. Se representa con la letra E.Resis
6
Conexión serie: ​Resistencia total es igual a la suma de las resistencias. La
corriente es la misma en todo circuito. En cada resistencia se produce una caída de
tensión. El voltaje aplicado es igual a las caídas de tensión de resistencia.
Conexión paralelo: ​El voltaje es el mismo en todo el circuito. La resistencia
equivalente a la resistencia total del circuito, la cual siempre es menor que la
resistencia más pequeña conectada. La corriente total es la suma de las corrientes
parciales.
Conductores y Aislantes
La corriente eléctrica se produce cuando hay un flujo de cargas de un punto a otro.
En la naturaleza existen diferentes materiales que permiten que este flujo de
partículas cargadas de un punto se dé de una manera más fácil, es decir, oponen
una resistencia muy pequeña al flujo de cargas.
Estos materiales que en su mayoría están formados por elementos metálicos
reciben el nombre de conductores.
Aquí les presentamos una lista de los mejores conductores que existen en la
naturaleza:
7
Elemento Conductividad eléctrica
Plata 6.30*10⁷ Siemens/metro
Cobre 5.96*10⁷ Siemens/metro
Oro 4.55*10⁷ Siemens/metro
Aluminio 3.78*10⁷ Siemens/metro
Wolframio 1.82*10⁷ Siemens/metro
Hierro 1.53*10⁷ Siemens/metro
Es, sin duda, la plata el mejor conductor. Sin embargo, por ser muy cara, se utiliza el
segundo elemento de la lista, el cobre, como principal conductor eléctrico a nivel
mundial.
Los elementos que poseen una alta resistencia al paso de la electricidad se les
llama aislantes. Aquí resalta el caucho, el látex, el aire, el vidrio, la madera, el
concreto, entre muchos otros.
La propiedad que tiene un material para oponerse al flujo de la corriente se conoce
como Resistencia Eléctrica.
Existen también materiales que se comportan como aislantes y como conductores
bajo condiciones especiales. Estos materiales son llamados Semiconductores, entre
los que destacan el Silicio, el Carbono y el Germanio.
8
Resistencias
La resistencia eléctrica es la oposición (dificultad) al paso de la corriente eléctrica.
Sabemos que ​la corriente eléctrica es el paso (movimiento) de electrones por un
circuito o, a través de un elemento de un circuito (receptor).
Según lo dicho podemos concluir que "​la corriente eléctrica es un movimiento de
electrones"​.
Dependiendo del tipo, material y sección (grosor) de cable o conductor por el que
tengan que pasar los electrones, les costará más o menos trabajo.
Un buen conductor casi no les ofrecerá resistencia a su paso por él, un aislante les
ofrecerá tanta resistencia que los electrones no podrán pasar a través de él.
Ese esfuerzo que tienen que vencer los electrones para circular, es precisamente la
Resistencia Eléctrica​.
Luego lo veremos más detalladamente.
Estos electrones cuando llegan algún receptor, como por ejemplo una lámpara, para
pasar a través de ella les cuesta más trabajo, es decir, también les ofrece
resistencia a que pasen por el receptor, ya que la energía que llevan los electrones
se transforma en otro tipo de energía en la lámpara (luminosa).
Como ves, en un circuito eléctrico ​encontramos resistencia en los propios ​cables o
conductores y en los receptores​ (lámparas, motores, etc.).
Resistencia en los Circuitos Eléctricos
En un circuito eléctrico podemos calcular la resistencia total del circuito, o la
resistencia de cada receptor dentro del circuito, mediante la ley de ohm:
R = V/I; V en voltios e I en amperios nos dará la resistencia en Ohmios (Ω).
Resistencia de los Conductores
Aunque en los circuitos pequeños la resistencia de los conductores se considera la
mayoría de las veces cero, cuando hablamos de circuitos donde los cables son muy
largos, debemos calcular el valor de la resistencia del conductor entre un extremo y
el otro del cable. En estos casos no vale la ley de ohm.
Para estos casos la fórmula para hallar la resistencia es:
R=p L/s
Donde L es la longitud del cable en metros, S la sección del cable en milímetros
cuadrados y p es la resistividad del conductor o cable, un valor que nos da el
fabricante del cable.
9
Si la L se pone en metros, la Sección o diámetro en mm cuadrados y la resistencia
nos dará en ohmios.
La resistividad es un valor que depende de la temperatura.
Es el valor de la resistencia de un material por cada metro de longitud y cada
milímetro cuadrado de sección.
Por ejemplo, el cobre a 20ºC tiene una resistividad de 0,017 Ω x mm2/metros, y
significa que un cable de cobre de 1 metro de largo y de 1 mm2 de sección tiene
esa resistencia (0,017 ohmios).
Para un cable de 2 metros tendrá el doble de resistencia, y un cable de 1 metro,
pero de 2 mm2 de sección tendrá la mitad de resistencia.
OJO el cobre a 20ºC tiene una resistividad de 0,017, pero a 70º es de 0,021 y a 90º
es de 0,023.
Como ves a mayor temperatura, mayor resistividad, es decir la resistencia cambia
de valor con la temperatura.
Un material cambia de resistencia con la temperatura.
Variación de la Resistencia con la Temperatura
Para calcular la variación de resistencia de un material con la temperatura se utiliza
la siguiente fórmula:
formula resistencia temperatura
El Incremento o elevación de la temperatura será la temperatura final menos la
inicial.
En la fórmula ponemos como referencia la resistencia del material a 20ºC, ya que es
la más conocida por ser la que se suele dar como valor en la resistividad, pero
podría ser a otras temperaturas diferentes.
10
Resistencias Variables
Estas resistencias pueden variar su valor dentro de unos límites. Para ello se les ha
añadido un tercer terminal unido a un contacto móvil que puede desplazarse sobre
el elemento resistivo proporcionando variaciones en el valor de la resistencia. Este
tercer terminal puede tener un desplazamiento angular (giratorio) o longitudinal
(deslizante).
Según su función en el circuito estas resistencias se denominan:
Potenciómetros: se aplican en circuitos donde la variación de resistencia la efectúa
el usuario desde el exterior (controles de audio, video, etc.).
Trimmers, o resistencias ajustables: se diferencian de las anteriores en que su
ajuste es definitivo en el circuito donde van aplicadas. Su acceso está limitado al
personal técnico (controles de ganancia, polarización, etc.).
Reostatos: son resistencias variables en las que uno de sus terminales extremos
está eléctricamente anulado. Tanto en un potenciómetro como un trimmer, al dejar
unos de sus terminales extremos al aire, su comportamiento será el de un reóstato,
aunque estos están diseñados para soportar grandes corrientes.
Tipos de resistencias variables:
1)Potenciómetro
Junto con los trimmers son los tipos más frecuentes y utilizados.
Se fabrican con valores de resistencia desde prácticamente un ohmio hasta un valor
máximo de varios megaohmios. Este valor suele ir impreso en el propio
potenciómetro de forma numérica, sin códigos.
Para regular su valor se acciona un mando que se desplaza, en unos modelos de
forma giratoria, en otros, de forma rectilínea. En la foto siguiente hay un
potenciómetro giratorio (izquierda) y lineal (derecha).
11
2)Trimmers
Su finalidad y forma de operar es la misma que la de los potenciómetros, con una
excepción: Suelen ser más pequeños y carecen del mando para accionarlos. Para
ajustarlos se usa una herramienta que recuerda a un destornillador. Van montados
en el interior de los equipos y el usuario no tiene acceso a ellos desde el exterior.
Esto quiere decir que un trimmer regula un asunto que escapa a la competencia del
usuario, estando más bien dedicados a un técnico o personal cualificado.
Por cierto, deben ser ajustados con una herramienta adecuada (hay kits bastante
económicos, con puntas de distinta geometría para adaptarse a todo tipo de
trimmer, y hechos en plástico, que es aislante). De utilizar cualquier destornillador
metálico podemos provocar la rotura del ajuste. Si además ese destornillador es
metálico podemos sufrir un riesgo eléctrico tanto nosotros como el propio equipo
RESISTENCIAS NO LINEALES.
LDR
Las resistencias LDR varían su valor en función de la luz que reciben, en la
oscuridad presentan una resistencia muy alta, disminuyendo ésta a medida que
incrementamos la luz ambiental. Su curva de respuesta es la siguiente:
12
Condensadores
El condensador o también se puede llamar capacitador de electricidad, es un
dispositivo electrónico pasivo, es utilizado en electricidad y electrónica. Por lo común
es usado para almacenar carga eléctrica. La carga del condensador es acumulada
en forma de campo eléctrico, el condensador está instruido por dos placas de metal
paralelas que no están unidas. Las dos placas están separadas por un aislamiento
no conductor, generalmente esto se conoce como
dieléctrico cuando se conecta a una batería o a una fuente de voltaje estas placas
se cargan, la placa se cargará con la misma cantidad de carga, pero con diferentes
signos (uno + y no-) después de la carga se obtiene un d.d.p o voltaje entre las dos
placas, y cuando se conecte a un receptor de salida ya estaría listo para liberar la
carga.
¿Cuál es el material que separa las láminas?
El material dieléctrico que divide las placas suele ser aire, tantalio, papel, aluminio
cerámico y algunos plásticos. Según el tipo de condensador. Los materiales
dieléctricos se utilizan para aislar eléctricamente los componentes entres sí por lo
que debe ser buenos aislantes.
Tipos de condensadores
Condensadores de lámina de plástico: láminas de plástico láminas de metal
combinadas, estos tipos de condensadores por lo regular son más grandes que los
condensadores de lámina metalizada, pero tienen una capacitancia más estable y
un mejor aislamiento.
13
Condensadores de mica: El condensador está compuesto por láminas de aluminio y
mica colocadas alternativamente y protegido por plástico moldeado. Son caros.
Tiene baja corriente de fuga (la corriente que el condensador perderá y hará que su
carga transcurra con el tiempo) y alta estabilidad.
Condensadores de poliéster: Reemplazan a los condensadores de papel y el único
dieléctrico es el poliéster. Los condensadores de poliéster metalizado se fabrican
para reducir el tamaño físico. Ventajas: pérdida mínima, excelente factor de potencia
Condensador de electrolíticos: Estos condensadores pueden obtener alta
capacitancia a un precio muy bajo. Su desventaja es que tienen una alta corriente
de fuga y un bajo voltaje de ruptura. Son polares y debes tener cuidado al conectar,
porque si se invierte la polaridad, pueden explotar. Se utilizan principalmente para
suministro de energía. Físicamente, estos componentes consisten en un tubo de
aluminio cerrado donde se encuentra el condensador. Cuentan con válvula de
seguridad, una vez que hierve el electrolito se abre la válvula de seguridad, evitando
así el peligro de explosión
14
Diodos
Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación
de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido,​1​
​ bloqueando el paso si la
corriente circula en sentido contrario, no solo sirve para la circulación de corriente
eléctrica sino que este la controla y resiste. Esto hace que el diodo tiene dos
posibles posiciones: una a favor de la corriente (​polarización directa​) y otra en
contra de la corriente (​polarización inversa​).
Estructura del diodo
Este término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más
común en la actualidad; consta de una pieza de cristal ​semiconductor conectada a
dos terminales eléctricos. El ​diodo de vacío (que actualmente ya no se usa, excepto
para tecnologías de alta potencia) es un ​tubo de vacío con dos ​electrodos​: una
lámina como ánodo, y un cátodo.
De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos
regiones: por debajo de cierta ​diferencia de potencial​, se comporta como un circuito
abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con una
resistencia eléctrica muy pequeña. Debido a este comportamiento, se les suele
denominar ​rectificadores​, ya que son dispositivos capaces de suprimir la parte
negativa de cualquier señal, como paso inicial para convertir una ​corriente alterna
en ​corriente continu​a. Su principio de funcionamiento está basado en los
experimentos de ​Lee De Forest​.
Los primeros diodos eran válvulas o tubos de vacío, también llamados ​válvulas
termoiónicas constituidos por dos ​electrodos rodeados de vacío en un tubo de
cristal, con un aspecto similar al de las ​lámparas incandescentes​. El invento fue
desarrollado en ​1904 por ​John Ambrose Fleming​, empleado de la empresa Marconi,
basándose en observaciones realizadas por Thomas Alva Edison.
Al igual que las lámparas incandescentes, los tubos de vacío tienen un ​filamento (el
cátodo​) a través del cual circula la corriente, calentándolo por ​efecto Joule​. El
filamento está tratado con ​óxido de bario​, de modo que al calentarse emite
electrones al vacío circundante los cuales son conducidos ​electrostáticamente hacia
una placa, curvada por un muelle doble, cargada positivamente (el ​ánodo​),
15
produciéndose así la conducción. Evidentemente, si el cátodo no se calienta, no
podrá ceder electrones. Por esa razón, los circuitos que utilizaban válvulas de vacío
requerían un tiempo para que las válvulas se calentarán antes de poder funcionar y
las válvulas se quemaban con mucha facilidad.
16
Transistores
Un transistor es un dispositivo que regula el flujo de corriente o de tensión sobre un
circuito actuando como un interruptor y/o amplificador para señales eléctricas o
electrónicas (tensiones y corrientes).
Funcionamiento y Funciones Del Transistor
En la imagen de más abajo vemos a la izquierda un​ ​transistor real y a la derecha el
símbolo usado en los circuitos electrónicos.
Fíjate que siempre tienen 3 patillas y se llaman emisor, base y colector.
Es muy importante saber identificar bien las 3 patillas a la hora de conectarlo.
En el caso de la figura, la 1 sería el emisor, la 2 el colector y la 3 la base.
En los catálogos puedes encontrar esta información, y si no tienes acceso al
catálogo del transistor, sabiendo el tipo que viene marcado sobre el propio
transistor.
Por cada patilla podemos tener una corriente, a las que llamaremos:
Ib o IB = la corriente o intensidad por la base
Ic o IC = corriente o intensidad por el colector
Ie o IE = corriente o intensidad por el emisor
El funcionamiento del transistor ​es muy sencillo: Si no hay corriente de base Ib, no
hay corriente entre el colector y el emisor (Ic-e).
Cuando llega una corriente muy pequeña por la base Ib, tenemos una corriente
entre el colector y el emisor (Ic-e) que será mayor que la Ib.
17
Podemos considerar la Ib como una corriente de entrada y la Ice como una de
salida, entonces, cuando le llega una corriente muy pequeña de entrada por la base,
obtenemos una corriente mucho mayor de salida (entre colector y emisor).
Según este funcionamiento se puede utilizar para 2 cosas básicamente, es decir,
tiene dos funciones:
Función 1. Deja pasar o corta señales eléctricas a partir de una pequeña señal de
mando.
Es decir, funciona como Interruptor.
Si no le llega corriente a la base Ib = 0A; es como si hubiera un interruptor abierto
entre el colector y el emisor, no pasa corriente entre ellos (fíjate en la imagen de
más abajo).
Si le llega corriente a la base, entonces es como si hubiera un interruptor cerrado
entre el colector y el emisor, ya que circula corriente entre ellos.
De esta forma se utiliza como un componente para electrónica digital.
Por ejemplo, si la señal de entrada es 1 (corriente por la base) la señal de salida es
1 (corriente entre el colector y el emisor).
Si la Ib es 0 la de salida también será 0.
Por ejemplo, uniendo 2 transistores en serie, obtendremos una puerta lógica AND, y
2 en paralelo una puerta OR.
Podemos configurar todas las puertas lógicas que se estudian en electrónica digital.
De hecho, un circuito integrado está compuesto por transistores.
Función 2. Funciona como un elemento amplificador de señales.
Le llega una señal pequeña, intensidad de base (Ib) que se convierte en una más
grande entre el colector y el emisor (Ic-e), que podríamos llamar de salida.
Esta función es con la que trabajará como un componente de electrónica analógica,
varios valores distintos puede tomar de entrada y salida.
18
Motores
Funcionamiento de un motor eléctrico
Estos motores utilizan la electricidad para generar campos magnéticos que se
opongan entre sí. De esta forma, los motores eléctricos mueven una parte giratoria
llamada rotor. Es este último se encuentra un cableado llamado bobina de campo
magnético opuesto al de la parte estática del motor.
Estos campos magnéticos son generados por imanes permanentes, cuya acción
repelente es lo que hace que el rotor empiece a girar dentro del estator. Cuando los
polos se alinean, el rotor deja de girar. Por esto es necesario invertir la polaridad del
electroimán para que continúe en funcionamiento.
La forma en que se realiza este cambio determina los dos tipos de motor eléctrico
que existen.
Tipos de motor eléctrico
El tipo de motor eléctrico depende de su fuente eléctrica, a entender, corriente
directa y corriente alterna. La mayoría, funciona con corriente alterna que cambia la
dirección de flujo muchas veces por segundo. Esta alteración mantiene el eje
girando.
Por su lado, los equipos de corriente directa trabajan obteniendo su fuente de poder
de una batería. Para lograr su función, poseen una pieza llamada conmutador que
alterna dentro del electroimán la dirección de la corriente.
Un tipo de motor eléctrico para cada necesidad
Básicamente cualquier equipo que se mueva y funcione conectado a una toma de
corriente tiene un motor eléctrico de corriente alterna. Por otro lado, todo lo que
funcione con una batería, funciona con corriente directa.
En el caso de los motores eléctricos, estos tienen una batería que se carga con
corriente directa, pero también un transformador que le permite convertir este tipo
de electricidad y así darle funcionamiento a los motores.
19
Esto lo podemos ver reflejado en el funcionamiento de ​Outlander PHEV, un carro
híbrido que incorpora dos motores eléctricos potentes para el movimiento de esta
gran máquina.
Los motores eléctricos de Mitsubishi
Mitsubishi Motors siempre ha estado a la vanguardia de los avances tecnológicos de
la industria automotriz. Por eso desde hace más de una década, viene desarrollando
modelos que incorporan motores eléctricos.
El primero es el i-MiEV, un auto compacto pero espacioso que se está posicionando
como uno de los referentes en movilidad eléctrica a nivel mundial y especialmente
en Japón, país sede de la marca.
El otro modelo es el Outlander PHEV, ​el primer vehículo enchufable híbrido del
mercado. Esta potente camioneta tiene dos motores eléctricos y un motor de
gasolina que le permite asumir cualquier reto dentro y fuera de la ciudad.
20
Servomotores
Un servomotor (también llamado servo) es un dispositivo similar a un motor de
corriente continua que tiene la capacidad de ubicarse en cualquier posición dentro
de su rango de operación, y mantenerse estable en dicha posición.
Es posible modificar un servomotor para obtener un motor de corriente continua
que, si bien ya no tiene la capacidad de control del servo, conserva la fuerza,
velocidad y baja inercia que caracteriza a estos dispositivos.
Un servomotor es un tipo especial de motor que permite controlar la posición del eje
en un momento dado. Está diseñado para moverse determinada cantidad de grados
y luego mantenerse fijo en una posición.
Tipos de servomotores:
Hay una clasificación nueva que atiende a las características de rotación ya que, en
un principio, solo existían los primeros. Ahora hay dos tipos de servomotores:
●Servomotores de rango de giro limitado: son el tipo más común de servomotor.
Permiten una rotación de 180 grados, por lo cual son incapaces de completar una
vuelta completa.
21
●Servomotores de rotación continua: se caracterizan por ser capaces de girar 360
grados, es decir, una rotación completa. Su funcionamiento es similar al de un motor
convencional, pero con las características propias de un servo. Esto quiere decir
que podemos controlar su posición y velocidad de giro en un momento dado.
Partes de un servomotor
Un servomotor lo compone:
●Un motor eléctrico: Que es el encargado de generar el movimiento a través de su
eje.
●Un sistema de control: Este sistema permite controlar el movimiento del motor
mediante el envío de pulsos eléctricos.
●Un sistema de regulación: Está formado por engranajes por los cuales puede
aumentar la velocidad y el par o disminuirlas.
●Un potenciómetro: Se encuentra conectado al eje central y permite en todo
momento saber el ángulo en el que se encuentra el eje del motor.
22
Relés
El relé (en francés, relais ‘relevo’) o relevador es un dispositivo electromagnético.
Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por
medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios
contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Fue
inventado por Joseph Henry en 1835.
Tipos de relés
Existen multitud de tipos distintos de relés, dependiendo del número de contactos,
de su intensidad admisible, del tipo de corriente de accionamiento, del tiempo de
activación y desactivación, entre otros. Cuando controlan grandes potencias se
llaman contactores en lugar de relés.
●Relés electromecánicos
●Relé de estado sólido
●Relé de corriente alterna
●Relé de láminas
●Relés de acción retardada
●Relés con retención de posición
Partes de un relé electromagnético
El relé electromagnético es uno de los relés más utilizados, las partes principales
son:
●La bobina: La bobina de este relé es la encargada de generar una corriente
inducida en el bobinado para crear un campo magnético.
●Conexiones de la bobina: Mediante estas conexiones daremos tensión a la bobina,
normalmente serán tensiones de 12 voltios o 24 voltios en corriente continua.
●Núcleo: El núcleo está situado en el interior de la bobina y se magnetiza con la
intención de atraer la parte metálica llamada hierro inducido.
23
●Hierro inducido: El hierro inducido se moverá atraído por el núcleo y provocará la
unión de los contactos abiertos.
●Contactos abiertos: Los contactos abiertos los utilizaremos para dar tensión al
receptor que queramos hacer actuar.
Funcionamiento del Relé
Vemos que el relé de la figura de abajo tiene 2 contactos, uno abierto (NC) y otro
cerrado (NO) (pueden tener más).
Cuando metemos corriente por la bobina, esta crea un campo magnético creando
un electroimán que atrae los contactos haciéndolos cambiar de posición.
El contacto que estaba abierto se cierra y el que estaba normalmente cerrado se
abre.
El contacto que se mueve es el C y es el que hace que cambien de posición los
otros dos.
Como ves habrá un circuito que activa la bobina, llamado de control, y otro que será
el circuito que activa los elementos de salida a través de los contactos, llamado
circuito secundario o de fuerza.
Los relés Pueden tener 1 , 2, 3 o casi los que queramos contactos de salida y estos
pueden ser normalmente abiertos o normalmente cerrados (estado normal = estado
sin corriente).
Los relés eléctricos son básicamente interruptores operados eléctricamente que
vienen en muchas formas, tamaños y potencias adecuadas para todo tipo de
aplicaciones.
Los relés también pueden ser relés de potencia, más grandes y utilizados para la
tensión mayores o aplicaciones de conmutación de alta corriente.
En este caso se llaman Contactores, en lugar de relés.
24
Ley de OHM
La ley de Ohm dice que: "la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un
conductor eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial
aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo".
La ley de Ohm expresada en forma de ecuación es V=RI, donde V es el potencial
eléctrico en voltios, I es la corriente en amperios y R es la resistencia en ohms.
Triangulo de Ohm, donde se observan las relaciones entre voltaje, corriente y
resistencia
Esta ley es importante porque nos permite anticipar el comportamiento de los
circuitos antes de conectarlos, para asegurarnos de que funcionan según
esperamos. Con esta fórmula se pueden calcular corrientes y voltajes y evitar bajas
tensiones o descargas eléctricas
Cualquier dispositivo o componente eléctrico que obedezca la ley de Ohm, es decir,
que la corriente que fluye a través de él es proporcional al voltaje que lo atraviesa,
tales como resistencias o cables, se dice que son óhmicos o lineales.
Su historia
Georg Simon Ohm nació en Erlangen (Alemania) el 16 de marzo de 1789 en el seno
de una familia protestante, y desde muy joven trabajó en la cerrajería de su padre, el
cual también hacía las veces de profesor de su hijo. Tras su paso por la universidad
dirigió el Instituto Politécnico de Nuremberg y dio clases de física experimental en la
Universidad de Múnich hasta el final de su vida. Falleció en esta última ciudad el 6
de julio de 1854.
Poniendo a prueba su intuición en la física experimental consiguió introducir y
cuantificar la resistencia eléctrica. Su formulación de la relación entre intensidad de
corriente, diferencia de potencial y resistencia constituye la ley de Ohm, por ello la
unidad de resistencia eléctrica se denominó ohmio en su honor.
Sufrió durante mucho tiempo la reticencia de los medios científicos europeos para
aceptar sus ideas pero finalmente la Real Sociedad de Londres lo premió con la
Medalla Copley en 1841 y la Universidad de Múnich le otorgó la cátedra de Física
en 1849.4
En 1840 estudió las perturbaciones sonoras en el campo de la acústica fisiológica
(ley de Ohm-Helmholtz) y a partir de 1852 centró su actividad en los estudios de
carácter óptico, en especial en los fenómenos de interferencia.
La importancia de esta ley reside en que verifica la relación entre la diferencia de
potencial en bornes de una resistencia o impedancia, en general, y la intensidad de
corriente que circula a su través. Con ella se resuelven numerosos problemas
eléctricos no solo de la física y de la industria sino también de la vida diaria como
son los consumos o las pérdidas en las instalaciones eléctricas de las empresas y
de los hogares. También introduce una nueva forma para obtener la potencia
eléctrica, y para calcular la energía eléctrica utilizada en cualquier suministro
eléctrico desde las centrales eléctricas a los consumidores. La ley es necesaria, por
25
ejemplo, para determinar qué valor debe tener una resistencia a incorporar en un
circuito eléctrico con el fin de que este funcione con el mejor rendimiento
Ley de Watt
Como ley de Watt, o ley de la potencia eléctrica, se conoce aquella que afirma que
la potencia eléctrica es directamente proporcional al voltaje de un circuito y a la
intensidad que circula por él.
Este consumo de potencia está determinado por la resistencia del circuito o aparato,
el voltaje de entrada y la corriente que utiliza. La ley de Watt se enuncia de la
siguiente manera: La potencia consumida es directamente proporcional al voltaje
suministrado y a la corriente que circula.
En otras palabras, voltio = amperio x voltio. A veces, verás esta fórmula escrita
como W = A x V. Por ejemplo, si la corriente es de 3 amperios (3 A) y el voltaje es
de 110 V, multiplicas 3 por 110 para obtener 330 W (vatios).
La potencia eléctrica es la proporción por unidad de tiempo, o ritmo, con la cual la
energía eléctrica es transferida por un circuito eléctrico, es decir, la cantidad de
energía eléctrica entregada o absorbida por un elemento en un momento
determinado.
Cuando se trata de corriente continua (CC) la potencia eléctrica desarrollada en un
cierto instante por un dispositivo de dos terminales, es el producto de la diferencia
de potencial entre dichos terminales y la intensidad de corriente que pasa a través
del dispositivo. Por esta razón la potencia es proporcional a la corriente y a la
tensión. Esto es,
donde I es el valor instantáneo de la intensidad de corriente y V es el valor
instantáneo del voltaje. Si I se expresa en amperios y V en voltios, P estará
expresada en watts (vatios). Igual definición se aplica cuando se consideran valores
promedio para I, V y P.
Cuando el dispositivo es una resistencia de valor R o se puede calcular la
resistencia equivalente del dispositivo, Para calcular la potencia de algunos tipos de
equipos que trabajan con corriente alterna, es necesario tener en cuenta también el
valor del factor de potencia o coseno de phi ({displaystyle cosphi }cosphi ) que
poseen. En ese caso se encuentran los equipos que trabajan con carga reactiva o
inductiva, es decir, aquellos aparatos que para funcionar utilizan una o más bobinas
o enrollado de alambre de cobre, como ocurre, por ejemplo, con los motores
eléctricos, o también con los aparatos de aire acondicionado o los tubos
fluorescentes.
Las cargas reactivas o inductivas, que poseen los motores eléctricos, tienen un
factor de potencia menor que “1” (generalmente su valor varía entre 0,85 y 0,98),
por lo cual la eficiencia de trabajo del equipo en cuestión y de la red de suministro
eléctrico disminuye cuando el factor se aleja mucho de la unidad, traduciéndose en
un mayor gasto de energía y en un mayor desembolso económico.
26
Problemas con circuitos
Un circuito es una interconexión de componentes eléctricos que transporta corriente
eléctrica a través de una trayectoria cerrada. Un circuito lineal, que consta de
fuentes, componentes lineales y elementos de distribución lineales, tiene la
propiedad de la superposición lineal
Un circuito eléctrico es el conjunto de elementos eléctricos conectados entre sí que
permiten generar, transportar y utilizar la energía eléctrica con la finalidad de
transformarla en otro tipo de energía como, por ejemplo, energía calorífica (estufa),
energía lumínica (bombilla) o energía mecánica (motor)
Existen tres tipos de circuitos eléctricos según la configuración de conexión de los
dispositivos que lo componen:
Circuito eléctrico en serie.
Circuito eléctrico en paralelo.
Circuito eléctrico mixto.
El funcionamiento de un circuito eléctrico es siempre el mismo ya sea éste simple o
complejo. ... Una vez que la corriente de electrones logra vencer la resistencia que
ofrece a su paso el consumidor o carga conectada al circuito, retorna a la fuente de
fuerza electromotriz por su polo positivo. Un circuito eléctrico es una serie de
elementos o componentes eléctricos, tales como resistencias, inductancias,
condensadores y fuentes, o electrónicos, conectados eléctricamente entre sí con el
propósito de generar, transportar o modificar señales eléctricas.
Se denomina cortocircuito al fallo en un aparato o línea eléctrica por el cual la
corriente eléctrica pasa directamente del conductor activo o fase al neutro o a tierra
en sistemas monofásicos de corriente alterna, entre dos fases o igual al caso
anterior para sistemas polifásicos, o entre polos opuestos en el caso de corriente
continua. Es decir: es un defecto de baja impedancia entre dos puntos de potencial
diferente y produce arco eléctrico, esfuerzos electrodinámicos y esfuerzos térmicos.
El cortocircuito se produce normalmente por los fallos en el aislante de los
conductores,cuando estos quedan sumergidos en un medio conductor como el agua
o por contacto accidental entre conductores aéreos por fuertes vientos o rotura de
los apoyos.
Debido a que un cortocircuito puede causar importantes daños en las instalaciones
eléctricas e incluso incendios en edificios, estas instalaciones están normalmente
dotadas de fusibles o interruptores magnetotérmicos a fin de proteger a las
personas y los objetos. Además cabe señalar que en sistemas de corriente alterna
se producen por diferencia en ángulos de desfase eléctrico.
27
Código de colores
Aprenderemos a calcular el valor de una ​resistencia eléctrica mediante su código de
colores, o las bandas de colores que aparecen en la resistencia.
Primero la explicación y luego un ejercicio online para practicar.
Cómo Calcular el Valor de Una Resistencia
Para saber el valor de una resistencia tenemos que fijarnos que tiene 3 bandas de
colores seguidas y una cuarta más separada.
Leyendo las bandas de colores, de izquierda a derecha, las 3 primeras bandas
determinarán su valor, la cuarta banda nos indica su tolerancia, es decir, el valor + o
- que el valor que puede tener por encima o por debajo del valor que marcan las 3
primeras bandas, la resistencia teórica.
Veamos un ejemplo para explicar qué es eso de la tolerancia.
Si tenemos una Resistencia de 1.000 ohmios (Ω) y su tolerancia es de un 10%,
quiere decir que esa resistencia es en teoría de 1.000Ω, pero puede tener un valor
en la realidad de + o - el 10% de esos 1000Ω, en este caso 100Ω arriba o abajo
(que es el 10% de 1.000).
Conclusión, será una resistencia de 1.000Ω que puede tener valores entre 900Ω y
1.100Ω debido a su tolerancia.
Normalmente los valores de las resistencias, si los medimos con un ​polímetro​,
suelen ser valores bastante exactos, tengan la tolerancia que tengan.
Ahora que ya sabemos su tolerancia, veamos cómo se calcula su valor.
El color de la primera banda nos indica la cifra del primer número del valor de la
resistencia, el color de la segunda banda la cifra del segundo número del valor de la
resistencia y el tercer color nos indica por cuánto tenemos que multiplicar esas dos
cifras para obtener el valor, o si nos es más fácil, el número de ceros que hay que
añadir a los dos primeros números obtenidos con las dos primeras bandas de
colores.
El valor de los colores los tenemos en el siguiente esquema:
28
Sensores
Un ​sensor es todo aquello que tiene una propiedad sensible a una magnitud del
medio, y al variar esta magnitud también varía con cierta intensidad la propiedad, es
decir, manifiesta la presencia de dicha magnitud, y también su medida.
Un ​sensor en la industria es un objeto capaz de variar una propiedad ante
magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y
transformarlas con un ​transductor en variables eléctricas. Las variables de
instrumentación pueden ser por ejemplo: intensidad lumínica, temperatura,
distancia, aceleración, inclinación, presión, desplazamiento, fuerza, torsión,
humedad, movimiento, ​pH​, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una ​resistencia
eléctrica (como en una ​RTD​), una ​capacidad eléctrica (como en un ​sensor de
humedad​), una tensión eléctrica (como en un ​termopar​), una ​corriente eléctrica​ , etc.
Un sensor se diferencia de un ​transductor en que el sensor está siempre en
contacto con la magnitud que la condiciona o variable de instrumentación con lo que
puede decirse también que es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades
con el fin de adaptar la señal que mide para que la pueda interpretar otro dispositivo.
Por ejemplo el termómetro de mercurio que aprovecha la propiedad que posee el
mercurio de dilatarse o contraerse por la acción de la temperatura. Un sensor
también puede decirse que es un dispositivo que convierte una forma de energía en
otra.
Áreas de aplicación de los sensores: Industria automotriz, robótica, industria
aeroespacial, medicina, industria de manufactura, etc.
Los sensores pueden estar conectados a un computador para obtener ventajas
como son el acceso a la toma de valores desde el sensor,una base de datos, etc.
Características técnicas de los sensores
Rango de medida: ​dominio en la magnitud medida en el que puede aplicarse el
sensor.
Precisión: es el error de medida máximo esperado.
Offset o desviación de cero: valor de la variable de salida cuando la variable de
entrada es nula. Si el rango de medida no llega a valores nulos de la variable de
entrada, habitualmente se establece otro punto de referencia para definir el offset.
(down)
Linealidad o ​correlación​ lineal.
Sensibilidad ​de un sensor: suponiendo que es de entrada a salida y la variación de
la magnitud de entrada.
29
Resolución: mínima variación de la magnitud de entrada que puede detectarse a la
salida.
Rapidez de respuesta: puede ser un tiempo fijo o depender de cuánto varíe la
magnitud a medir. Depende de la capacidad del sistema para seguir las variaciones
de la magnitud de entrada.
Derivas: son otras magnitudes, aparte de la medida como magnitud de entrada, que
influyen en la variable de salida. Por ejemplo, pueden ser condiciones ambientales,
como la humedad, la temperatura u otras como el envejecimiento (oxidación,
desgaste, etc.) del sensor.
​Repetitividad: error esperado al repetir varias veces la misma medida.
Un sensor es un tipo de ​transductor que transforma la magnitud que se quiere medir
o controlar, en otra, que facilita su medida. Pueden ser de indicación directa (e.g. un
termómetro de mercurio) o pueden estar conectados a un indicador (posiblemente a
través de un convertidor ​analógico a ​digital​, un ​computador y un ​visualizador​) de
modo que los valores detectados puedan ser leídos por un humano.
Por lo general, la señal de salida de estos sensores no es apta para su lectura
directa y a veces tampoco para su procesado, por lo que se usa un circuito de
acondicionamiento, por ejemplo un ​puente de Wheatstone​, ​amplificadores y ​filtros
electrónicos que adaptan la señal a los niveles apropiados para el resto de los
circuitos.
Resolución y precisión
La resolución de un sensor es el menor cambio en la magnitud de entrada que se
aprecia en la magnitud de salida. Sin embargo, la precisión es el máximo error
esperado en la medida.
La resolución puede ser de menor valor que la precisión. Por ejemplo, si al medir
una distancia la resolución es de 0,01 mm, pero la precisión es de 1 mm, entonces
pueden apreciarse variaciones en la distancia medida de 0,01 mm, pero no puede
asegurarse que haya un error de medición menor a 1 mm. En la mayoría de los
casos este exceso de resolución conlleva a un exceso innecesario en el coste del
sistema. No obstante, en estos sistemas, si el error en la medida sigue una
distribución normal o similar, lo cual es frecuente en errores accidentales, es decir,
no sistemáticos, la repetitividad podría ser de un valor inferior a la precisión.
Sin embargo, la precisión no puede ser de un valor inferior a la resolución, pues no
puede asegurarse que el error en la medida sea menor a la mínima variación en la
magnitud de entrada que puede observarse en la magnitud de salida
30
Manejo de Protoboar
Una protoboard, o breadboard, es prácticamente una PCB temporal con una forma y
tamaño generalizados. Utilizada comúnmente para pruebas y prototipos temporales
de circuitos. Se usa insertando las terminales de los dispositivos electrónicos en los
orificios de la protoboard de la forma en que tengan continuidad.
Un protoboard debe usarse meramente para hacer pruebas y prototipos temporales.
Puesto que, aunque se pueden diseñar una infinidad de circuitos en ellas, estos
circuitos no pueden ser muy grandes debido su espacio limitado. Sin embargo,
varias protoboard se pueden unir si es que sus puntos de ensamblaje coinciden
El protoboard está dividido en dos áreas principales que son los buses y las pistas.
Los buses tienen conexión y por ende conducen a todo lo largo (aunque algunos
fabricantes dividen ese largo en dos partes). Las líneas rojas y azules te indican
cómo conducen los buses. No existe conexión física entre ellos, es decir, no hay
conducción entre las líneas rojas y azules. En los buses se acostumbra a conectar
la fuente de poder que usan los circuitos o las señales que quieres inyectar a ellos
desde un equipo externo. Por su parte, las pistas (en morado) te proveen puntos de
contacto para los pines o terminales de los componentes que colocas en el
protoboard siguiendo el esquemático de tu circuito, y conducen como están
dibujadas. Son iguales en todo el protoboard. Las líneas moradas no tienen
conexión física entre ellas.
Estos funcionan como minibuses y se usan para interconectar los puntos comunes
de los circuitos que montas. Cuando no te alcanzan los huecos disponibles, puedes
llevar un cable desde la pista de interés a otra que esté libre y continuar allí con tus
conexiones. Supongamos que queremos montar un circuito sencillo en el
protoboard. Hay muchas formas de hacerlo y éstas son prácticamente infinitas. La
forma en que se interconectan depende de qué tan ordenado y visionario seas,
otros se dedican a cortar los cables y a doblarlos de manera que el trabajo
terminado parece una obra de arte. Te habrás dado cuenta que en el medio de las
pistas, existe un canal más ancho. Esto se hace para que los chips o integrados
puedan calzar adecuadamente en las pistas. Como las dimensiones de los
encapsulados están normalizados, cualquier chip que coloques podrás ajustarlo.
Las líneas moradas están allí para que veas como las pistas ponen a tu disposición
las conexiones a los pines del integrado. Los integrados siempre se colocan de esta
forma de derecha a izquierda o de izquierda a derecha, como mejor te parezca pero
nunca de arriba hacia abajo.
31
Tester o Multímetro
Un multímetro, también denominado tester, es un dispositivo eléctrico y portátil, que
le permite a una persona medir distintas magnitudes eléctricas que forman parte de
un circuito, como ser corrientes, potencias, resistencias, capacidades, entre otras
puede medir magnitudes en distintos rangos, es decir, si sabemos que vamos a
medir una corriente de 10 A (Amper) entonces, elegiremos un rango de 1 A a 50 A.
Puede medir ​corriente continua​ o ​corriente alterna​ de forma digital o analógica.
Para qué sirve un multímetro
Un multímetro tiene muchas funciones. A modo general sirve para medir distintas
magnitudes en un circuito eléctrico. Algunas de las funciones del multímetro son:
● Medición de resistencia.
● Prueba de continuidad.
● Mediciones de tensiones de Corriente Alterna y Corriente Continua.
● Mediciones de intensidad de corrientes alterna y continua.
● Medición de la capacitancia.
● Medición de la frecuencia.
● Detección de la presencia de corriente alterna.
Cómo funciona un multímetro
El funcionamiento de un multímetro involucra varios instrumentos de medición,
como el voltímetro, amperímetro, entre otros. Lo que es importante conocer de un
multímetro es saber usarlo.
En principio debemos identificar qué vamos a medir y tener una idea de entre qué
valores oscila esa medición. Una vez identificados buscamos en la escala del tester
los datos. Por ejemplo, si queremos medir el voltaje de una corriente continua de
100 V, buscamos en el tester la V que al lado tiene una rayita continua y elegimos el
valor más grande, más cercano al valor aproximado de medición.
Luego se deben conectar los cables al multímetro. El cable negro debe ir conectado
en la clavija que tiene denominacion COM, de comun. Luego buscamos la clavija
que tiene como denominación la magnitud que queremos medir. Si queremos medir
voltaje, buscamos la V y conectamos el cable en esa clavija. Luego se deben
conectar las otras terminales de los cables, el negro en la parte negativa del circuito
y el rojo en la parte positiva del circuito.
32
Tarjeta Arduino
Arduino es una plataforma de creación de electrónica de código abierto, la cual está
basada en hardware y software libre, flexible y fácil de utilizar para los creadores y
desarrolladores. Esta plataforma permite crear diferentes tipos de microordenadores
de una sola placa a los que la comunidad de creadores puede darles diferentes
tipos de uso.
Para poder entender este concepto, primero vas a tener que entender los conceptos
de hardware libre y el software libre. El hardware libre son los dispositivos cuyas
especificaciones y diagramas son de acceso público, de manera que cualquiera
puede replicarlos. Esto quiere decir que Arduino ofrece las bases para que cualquier
otra persona o empresa pueda crear sus propias placas, pudiendo ser diferentes
entre ellas pero igualmente funcionales a partir de la misma base.
El software libre son los programas informáticos cuyo código es accesible por
cualquiera para que quien quiera pueda utilizarlo y modificarlo. Arduino ofrece la
plataforma Arduino IDE (Entorno de Desarrollo Integrado), que es un entorno de
programación con el que cualquiera puede crear aplicaciones para las placas
Arduino, de manera que se les puede dar todo tipo de utilidades.
El proyecto nació en 2003, cuando varios estudiantes del Instituto de Diseño
Interactivo de Ivrea, Italia, con el fin de facilitar el acceso y uso de la electrónica y
programación. Lo hicieron para que los estudiantes de electrónica tuvieran una
alternativa más económica a las populares BASIC Stamp, unas placas que por
aquel entonces valían más de cien dólares, y que no todos se podían permitir.
El resultado fue Arduino, una placa con todos los elementos necesarios para
conectar periféricos a las entradas y salidas de un microcontrolador, y que puede
ser programada tanto en Windows como macOS y GNU/Linux. Un proyecto que
promueve la filosofía 'learning by doing', que viene a querer decir que la mejor
manera de aprender es cacharrear.
Cómo funciona
El Arduino es una placa basada en un microcontrolador ATMEL. Los
microcontroladores son circuitos integrados en los que se pueden grabar
instrucciones, las cuales las escribes con el lenguaje de programación que puedes
utilizar en el entorno Arduino IDE. Estas instrucciones permiten crear programas que
interactúan con los circuitos de la placa.
El microcontrolador de Arduino posee lo que se llama una interfaz de entrada, que
es una conexión en la que podemos conectar en la placa diferentes tipos de
periféricos. La información de estos periféricos que conectes se trasladará al
microcontrolador, el cual se encargará de procesar los datos que le lleguen a través
de ellos.
El tipo de periféricos que puedas utilizar para enviar datos al microcontrolador
depende en gran medida de qué uso le estés pensando dar. Pueden ser cámaras
para obtener imágenes, teclados para introducir datos, o diferentes tipos de
sensores.
33
Conclusión
Una vez realizado el trabajo sobre fundamentos de electricidad y electrónica
hemos llegado a las siguientes conclusiones de acuerdo a la teoría y autores
consultados acerca del tema; las cuales permiten evidenciar el aprendizaje de
los conceptos acerca del tema. A continuación presentaremos la conclusión y
aprendizaje de cada estudiante del grupo:
1.​Se entiende que un transistor es un dispositivo electrónico semiconductor
utilizado para entregar una señal de salida en respuesta a una señal de
entrada, también se puede entender que un transistor actualmente se
encuentra en todos los aparatos electrónicos de uso diarios.
2.​Se comprende que un circuito es un cable donde se transporta la
electricidad, que se pueden encontrar varios tipos como el circuito en serie,
un circuito paralelo y un circuito mixto.
3.​Podemos entender a raíz de este trabajo que la energía es un componente
clave en la vida de los seres humanos ya que este nos permite facilitar hábitos
que interfieren en nuestra vida diaria, podemos concluir que dependemos de
ella en un 90%, junto con la electrónica consideramos que son avances
tecnológicos y estudios que la humanidad necesita ya que cada día somos
testigos de la gran globalización tecnológica.
4. Conociendo más sobre los servomotores y los relés podemos concluir que
un servomotor es un actuador rotativo o motor que permite un control preciso
en términos de posición angular, aceleración y velocidad, capacidades que un
motor normal no presentan y que los relés los podemos identificar en los
objetos que nos rodean, aunque lo más importante es que tú lo has construido.
5. ​Podemos concluir que la resistencia depende mucho en si esta en paralelo o
en serie puesto que si el circuito está en serie la resistencia aumenta al añadir
mayor número de resistencias, lo contrario sucede en un circuito en paralelo
donde mientras más resistencias se añada menos resistencia se obtendrá,
para nuestro montaje vemos un equilibrio ya que hay una serie abierta
constituida por tres partes en serie y tres en paralelo.
34
6. También podemos concluir que un diodo es un elemento electrónico, y su
principal característica es que cede el paso de la corriente para que fluya en una
sola dirección bloquea el paso si la corriente viene en un sentido contrario.
35
Anexos
Pantallazos:
36
Referencias
Transporte de la corriente eléctrica:
- https://www.fundacionendesa.org/es/recursos/a201908-transporte-de-electrici
dad
- https://sites.google.com/site/viviendaseinstalaciones/transporte-de-la-corrient
e-electrica
Términos básicos de la corriente eléctrica:
- https://www.estudioteca.net/formacion-profesional/electricidad/conceptos-basi
cos-de-electricidad/
- https://www.ms-ingenieria.com.mx/capacitacion-y-normativas/conceptos-basi
cos-de-electricidad/
Resistencias:
- https://definicion.de/resistencia-electrica/
- https://www.zonamaker.com/electronica/intro-electronica/componentes/l
a-resistencia
- https://www.ingmecafenix.com/electronica/resistencia-electrica/
- ​https://www.oocities.org/senacds/resisva.htm
Condensadores y diodos:
- https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/componentes-ele
ctronic os/diodo/tipos-de-diodos
37
- https://www.fluke.com/es-co/informacion/mejores-practicas/aspectos-ba
sicos-de-las-​mediciones/electricidad/que-es-un-diodo
- https://www.ingmecafenix.com/electronica/diodo-semiconductor/
Transistores y motores:
- https://es.m.wikipedia.org/wiki/Transistor
- ¿Qué es un transistor y como funciona? - Ingeniería Mecafenix
- Tipos de transistores y sus variaciones - Ingeniería Mecafenix
- https://mitsubishi-motors.com.co/blog/2019/06/26/como-funcionan-lo
Servo motores y relés:
- https://es.wikipedia.org/wiki/Rel%C3%A9
- ​http://panamahitek.com/que-es-y-como-funciona-un-servomotor/
- ​​https://es.wikipedia.org/wiki/Servomoto
- ​ ​https://es.wikipedia.org/wiki/Rel%C3%A9
- ​ ​https://www.ugr.es/~amroldan/enlaces/dispo_potencia/reles.htm
Ley de OHM
- https://www.fluke.com/es-co/informacion/blog/electrica/que-es-la-ley-de-oh
m
- https://www.edu.xunta.gal/espazoAbalar/sites/espazoAbalar/files/datos/14
64947843/contido/24_la_ley_de_ohm.html
- https://www.fisicalab.com/apartado/ley-de-ohm
Ley de Watt
- https://www.significados.com/watts/
- https://iepgtic.files.wordpress.com/2015/05/03-ley-de-ohm.pdf
- https://www.lifeder.com/ley-de-watt/
Código de colores
- https://www.areatecnologia.com/electricidad/codigo-de-colores-de-resisten
cias.html
- https://www.picuino.com/es/electric-codigo-colores.html
38
Sensores
- http://paolaguimerans.com/openeart/2018/05/05/que-son-los-sensores/#:~:
text=Una%20magnitud%20el%C3%A9ctrica%20puede%20ser,a%20la%2
0luz​)%2C%20etc%E2%80%A6
- https://www.pce-iberica.es/instrumentos-de-medida/sistemas/sensores.htm
Manejo de protoboar
- https://electronicsdj.files.wordpress.com/2009/09/manejo-del-protoboard.p
df
- https://hetpro-store.com/TUTORIALES/protoboard-breadboard/
- https://www.rinconingenieril.es/usar-una-protoboard/
Tester o multímetro
- https://como-funciona.co/un-multimetro/
- https://www.famaf.unc.edu.ar/~anoardo/Multimetro.pdf
Tarjeta arduino
- https://www.xataka.com/basics/que-arduino-como-funciona-que-puedes-ha
cer-uno
39
blogger
Maria Fernanda Atuesta Zapata
https://mariafernandaatuesta.blogspot.com/
Christian Alejandro Pana Quintero
https://christianpana2306.blogspot.com/
Natalia Patricia Pantoja Garcia
https://pantojanatalia.blogspot.com/?m=1
Jeremy Rincón Muños
https://jeremyrincontecnoblog14.blogspot.com/
Tatiana Mishel Arteaga Narvaez
https://tatianaarteaga-futurotecnologico.blogspot.com/
Alejandro Diaz Rodriguez
https://tecnositea.blogspot.com/
Valentina Ceballos Vallejo
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Fundamentos de electricidad_y_electronica_(1)

  • 1. FUNDAMENTOS DE LA ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA JEREMY RINCÓN MUÑOZ ALEJANDRO DÍAZ RODRÍGUEZ CHRISTIAN ALEJANDRO PANA QUINTERO NATALIA PATRICIA PANTOJA GARCIA VALENTINA CEBALLOS VALLEJO MARIA FERNANDA ATUESTA ZAPATA TATIANA MISHEL ARTEAGA NARVÁEZ INSTITUCIÓN EDUCATIVA LICEO DEPARTAMENTAL 10-5 GUILLERMO MONDRAGON SANTIAGO DE CALI
  • 2. 2021 ÍNDICE Introducción……………....................................................................................3 Transporte de la corriente eléctrica………………………………………….4 Términos básicos de la corriente eléctrica…………………………………..6 Resistencias…………………………………………………………………...9 Resistencias variables………………………………………………………..11 Condensadores…………………………………………………………….....13 Diodos………………………………………………………………………….15 Transistores…………………………………………………………………....17 Motores………………………………………………………………………...19 Servomotores………………………………………………………………….21 Relés…………………………………………………………………………...23 Ley de OHM…………………………………………………………………...25 Ley de Watt…………………………………………………………………….26 Problemas con circuitos……………………………………………………....27 Código de colores……………………………………………………………..28 Sensores…………………………………………………………………….....29 Manejo de protoboard………………………………………………………...31 Tester o multímetro……………………………………………………………32 Tarjeta arduino………………………………………………………………....33 Conclusión……………………………………………………………………..34 Anexos………………………………………………………………………….36 Referencias…………………………………………………………………….37 Blogs…………………………………………………………………………….40 2
  • 3. Introducción En el siguiente trabajo les presentaremos los fundamentos de la electricidad y electrónica, donde abordaremos diversos temas con sus usos y manejos. Este trabajo les ayudará a entender más cada una de las ramas de la electricidad y la electrónica para así poder tener un mejor uso de cada uno de ellos. Tambíen les explicaremos cómo cada una de ellas es impredecible para nuestra vida cotidiana y cómo a raíz de los años se han ido evolucionando y/o cómo nos ayudan para nuestras labores. Hablaremos de los elementos que los conforman y los beneficios que nos dan para resolver los problemas que antes eran casi imposibles de solucionar. Nuestro objetivo es darle una guía con cada uno de estos temas sobre los saberes que se deben tener para facilitar el manejo de los diferentes equipo y así poder tener mayor conocimiento sobre las reparaciones y el buen uso de los componentes. 3
  • 4. TRANSPORTE DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA ¿Qué es el transporte de energía? El transporte eléctrico permite transferir la energía producida en las centrales hasta los centros de consumo. Dicho de otra manera, es el camino que realiza la electricidad desde que se genera hasta que comienza a distribuirse. ¿Cómo funciona el transporte eléctrico? El transporte de electricidad se efectúa a través de líneas de transporte a tensiones elevadas que, junto con las subestaciones eléctricas, forman la red de transporte. Para poder transportar la electricidad con las menores pérdidas de energía posibles es necesario elevar su nivel de tensión. ​Las líneas de transporte o líneas de alta tensión están constituidas por un elemento conductor (cobre o aluminio) y por los elementos de soporte (torres de alta tensión). Éstas, una vez reducida su tensión hasta la red de distribución, conducen la corriente eléctrica a largas distancias. La red de transporte está mallada, lo que significa que todos los puntos están interconectados y que, si se produce una incidencia en algún lugar, el abastecimiento está garantizado ya que la electricidad puede llegar desde otra línea. Además, la red de transporte está telecontrolada, es decir, las averías se pueden detectar y aislar desde el centro de control. Tipos de red de transporte: A continuación se detalla cuáles son los tres tipos de red de transporte que utilizan las empresas de luz según el nivel de tensión que soporta. -Líneas de alta tensión (AT). El transporte eléctrico en distancias muy largas, genera un coste superior a las empresas de luz. A fin de reducir las inevitables pérdidas de energía que surgían en estos trayectos, se crearon las líneas de alta tensión. Tiene la capacidad de transportar energía eléctrica a una tensión desde 400.000 hasta 30.000 voltios. 4
  • 5. -Líneas de media tensión (MT). Este tipo de líneas, hace referencia a las instalaciones que llevan el transporte eléctrico a una tensión entre los 30.000 y 1.000 voltios. Su recorrido suele finalizar en centros de transformación. -Líneas de baja tensión (BT). Estas últimas, son las encargadas de llevar la energía hasta el punto de destino para que pueda ser utilizada por el consumidor. La tensión es inferior a los 1.000 voltios. Finalmente, las empresas de luz colaboran junto al Gobierno del Estado para poder solventar de forma rápida cualquier problema en las redes de distribución. De esta forma, si hay un problema en el transporte, siempre será posible recibir energía procedente de otro centro de producción y satisfacer las necesidades de la población. 5
  • 6. TÉRMINOS BÁSICOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA La corriente eléctrica es el principio de todos los dispositivos y proyectos presentados en este blog. La electricidad mueve al mundo. Todos los dispositivos electrónicos, las telecomunicaciones, la producción y distribución de alimentos, los servicios de la salud, en fin, todo requiere electricidad para funcionar. Pero, ¿qué es la electricidad?. Pues es un conjunto de fenómenos relacionados al flujo de cargas eléctricas. Las cargas eléctricas que fluyen a través de un conductor forman una corriente eléctrica. Explicar cómo ocurre el flujo de cargas es bastante complicado por lo que no vamos a entrar en detalles. Para este sitio lo más importante es que los lectores puedan comprender algunos de los conceptos más básicos como voltaje, corriente, resistencia, capacitancia y potencia, entre otros. Conceptos de la corriente eléctrica: Tensión o voltaje: ​Es la fuerza capaz de producir un flujo de electrones. Tensión continua:​Su polaridad no cambia en el tiempo. Tensión alterna: ​Es aquella en la que su polaridad cambia con el tiempo y cuya magnitud es variable. Intensidad de corriente: ​Es el flujo de electrones que circulan por segundo, a través de una sección del conductor. Es además, el desplazamiento ordenado de electrones o cargas eléctricas. Es un efecto de la tensión. Corriente continua: ​Es aquella en la que su valor o magnitud permanece constante en el tiempo y además, su sentido no varía. Corriente alterna: ​Es aquella en la que su sentido de movimiento varía con el tiempo y sus calores o magnitudes no permanecen constantes. Resistividad o resistencia específica: ​Resistencia de un conductor de 1m de longitud y 1m² de sección. Para facilitar su medición se utiliza una sección de 1mm². Importancia de la resistividad: ​Permite conocer qué materiales nos ofrecen mayor y menor resistencia al paso de la corriente eléctrica. Potencia eléctrica: ​Cantidad de energía que consume una instalación eléctrica en la unidad de tiempo. Se representa con la letra . Energía eléctrica: ​Se define como la potencia consumida por una instalación eléctrica en un determinado tiempo. Se representa con la letra E.Resis 6
  • 7. Conexión serie: ​Resistencia total es igual a la suma de las resistencias. La corriente es la misma en todo circuito. En cada resistencia se produce una caída de tensión. El voltaje aplicado es igual a las caídas de tensión de resistencia. Conexión paralelo: ​El voltaje es el mismo en todo el circuito. La resistencia equivalente a la resistencia total del circuito, la cual siempre es menor que la resistencia más pequeña conectada. La corriente total es la suma de las corrientes parciales. Conductores y Aislantes La corriente eléctrica se produce cuando hay un flujo de cargas de un punto a otro. En la naturaleza existen diferentes materiales que permiten que este flujo de partículas cargadas de un punto se dé de una manera más fácil, es decir, oponen una resistencia muy pequeña al flujo de cargas. Estos materiales que en su mayoría están formados por elementos metálicos reciben el nombre de conductores. Aquí les presentamos una lista de los mejores conductores que existen en la naturaleza: 7 Elemento Conductividad eléctrica Plata 6.30*10⁷ Siemens/metro Cobre 5.96*10⁷ Siemens/metro Oro 4.55*10⁷ Siemens/metro Aluminio 3.78*10⁷ Siemens/metro Wolframio 1.82*10⁷ Siemens/metro Hierro 1.53*10⁷ Siemens/metro
  • 8. Es, sin duda, la plata el mejor conductor. Sin embargo, por ser muy cara, se utiliza el segundo elemento de la lista, el cobre, como principal conductor eléctrico a nivel mundial. Los elementos que poseen una alta resistencia al paso de la electricidad se les llama aislantes. Aquí resalta el caucho, el látex, el aire, el vidrio, la madera, el concreto, entre muchos otros. La propiedad que tiene un material para oponerse al flujo de la corriente se conoce como Resistencia Eléctrica. Existen también materiales que se comportan como aislantes y como conductores bajo condiciones especiales. Estos materiales son llamados Semiconductores, entre los que destacan el Silicio, el Carbono y el Germanio. 8
  • 9. Resistencias La resistencia eléctrica es la oposición (dificultad) al paso de la corriente eléctrica. Sabemos que ​la corriente eléctrica es el paso (movimiento) de electrones por un circuito o, a través de un elemento de un circuito (receptor). Según lo dicho podemos concluir que "​la corriente eléctrica es un movimiento de electrones"​. Dependiendo del tipo, material y sección (grosor) de cable o conductor por el que tengan que pasar los electrones, les costará más o menos trabajo. Un buen conductor casi no les ofrecerá resistencia a su paso por él, un aislante les ofrecerá tanta resistencia que los electrones no podrán pasar a través de él. Ese esfuerzo que tienen que vencer los electrones para circular, es precisamente la Resistencia Eléctrica​. Luego lo veremos más detalladamente. Estos electrones cuando llegan algún receptor, como por ejemplo una lámpara, para pasar a través de ella les cuesta más trabajo, es decir, también les ofrece resistencia a que pasen por el receptor, ya que la energía que llevan los electrones se transforma en otro tipo de energía en la lámpara (luminosa). Como ves, en un circuito eléctrico ​encontramos resistencia en los propios ​cables o conductores y en los receptores​ (lámparas, motores, etc.). Resistencia en los Circuitos Eléctricos En un circuito eléctrico podemos calcular la resistencia total del circuito, o la resistencia de cada receptor dentro del circuito, mediante la ley de ohm: R = V/I; V en voltios e I en amperios nos dará la resistencia en Ohmios (Ω). Resistencia de los Conductores Aunque en los circuitos pequeños la resistencia de los conductores se considera la mayoría de las veces cero, cuando hablamos de circuitos donde los cables son muy largos, debemos calcular el valor de la resistencia del conductor entre un extremo y el otro del cable. En estos casos no vale la ley de ohm. Para estos casos la fórmula para hallar la resistencia es: R=p L/s Donde L es la longitud del cable en metros, S la sección del cable en milímetros cuadrados y p es la resistividad del conductor o cable, un valor que nos da el fabricante del cable. 9
  • 10. Si la L se pone en metros, la Sección o diámetro en mm cuadrados y la resistencia nos dará en ohmios. La resistividad es un valor que depende de la temperatura. Es el valor de la resistencia de un material por cada metro de longitud y cada milímetro cuadrado de sección. Por ejemplo, el cobre a 20ºC tiene una resistividad de 0,017 Ω x mm2/metros, y significa que un cable de cobre de 1 metro de largo y de 1 mm2 de sección tiene esa resistencia (0,017 ohmios). Para un cable de 2 metros tendrá el doble de resistencia, y un cable de 1 metro, pero de 2 mm2 de sección tendrá la mitad de resistencia. OJO el cobre a 20ºC tiene una resistividad de 0,017, pero a 70º es de 0,021 y a 90º es de 0,023. Como ves a mayor temperatura, mayor resistividad, es decir la resistencia cambia de valor con la temperatura. Un material cambia de resistencia con la temperatura. Variación de la Resistencia con la Temperatura Para calcular la variación de resistencia de un material con la temperatura se utiliza la siguiente fórmula: formula resistencia temperatura El Incremento o elevación de la temperatura será la temperatura final menos la inicial. En la fórmula ponemos como referencia la resistencia del material a 20ºC, ya que es la más conocida por ser la que se suele dar como valor en la resistividad, pero podría ser a otras temperaturas diferentes. 10
  • 11. Resistencias Variables Estas resistencias pueden variar su valor dentro de unos límites. Para ello se les ha añadido un tercer terminal unido a un contacto móvil que puede desplazarse sobre el elemento resistivo proporcionando variaciones en el valor de la resistencia. Este tercer terminal puede tener un desplazamiento angular (giratorio) o longitudinal (deslizante). Según su función en el circuito estas resistencias se denominan: Potenciómetros: se aplican en circuitos donde la variación de resistencia la efectúa el usuario desde el exterior (controles de audio, video, etc.). Trimmers, o resistencias ajustables: se diferencian de las anteriores en que su ajuste es definitivo en el circuito donde van aplicadas. Su acceso está limitado al personal técnico (controles de ganancia, polarización, etc.). Reostatos: son resistencias variables en las que uno de sus terminales extremos está eléctricamente anulado. Tanto en un potenciómetro como un trimmer, al dejar unos de sus terminales extremos al aire, su comportamiento será el de un reóstato, aunque estos están diseñados para soportar grandes corrientes. Tipos de resistencias variables: 1)Potenciómetro Junto con los trimmers son los tipos más frecuentes y utilizados. Se fabrican con valores de resistencia desde prácticamente un ohmio hasta un valor máximo de varios megaohmios. Este valor suele ir impreso en el propio potenciómetro de forma numérica, sin códigos. Para regular su valor se acciona un mando que se desplaza, en unos modelos de forma giratoria, en otros, de forma rectilínea. En la foto siguiente hay un potenciómetro giratorio (izquierda) y lineal (derecha). 11
  • 12. 2)Trimmers Su finalidad y forma de operar es la misma que la de los potenciómetros, con una excepción: Suelen ser más pequeños y carecen del mando para accionarlos. Para ajustarlos se usa una herramienta que recuerda a un destornillador. Van montados en el interior de los equipos y el usuario no tiene acceso a ellos desde el exterior. Esto quiere decir que un trimmer regula un asunto que escapa a la competencia del usuario, estando más bien dedicados a un técnico o personal cualificado. Por cierto, deben ser ajustados con una herramienta adecuada (hay kits bastante económicos, con puntas de distinta geometría para adaptarse a todo tipo de trimmer, y hechos en plástico, que es aislante). De utilizar cualquier destornillador metálico podemos provocar la rotura del ajuste. Si además ese destornillador es metálico podemos sufrir un riesgo eléctrico tanto nosotros como el propio equipo RESISTENCIAS NO LINEALES. LDR Las resistencias LDR varían su valor en función de la luz que reciben, en la oscuridad presentan una resistencia muy alta, disminuyendo ésta a medida que incrementamos la luz ambiental. Su curva de respuesta es la siguiente: 12
  • 13. Condensadores El condensador o también se puede llamar capacitador de electricidad, es un dispositivo electrónico pasivo, es utilizado en electricidad y electrónica. Por lo común es usado para almacenar carga eléctrica. La carga del condensador es acumulada en forma de campo eléctrico, el condensador está instruido por dos placas de metal paralelas que no están unidas. Las dos placas están separadas por un aislamiento no conductor, generalmente esto se conoce como dieléctrico cuando se conecta a una batería o a una fuente de voltaje estas placas se cargan, la placa se cargará con la misma cantidad de carga, pero con diferentes signos (uno + y no-) después de la carga se obtiene un d.d.p o voltaje entre las dos placas, y cuando se conecte a un receptor de salida ya estaría listo para liberar la carga. ¿Cuál es el material que separa las láminas? El material dieléctrico que divide las placas suele ser aire, tantalio, papel, aluminio cerámico y algunos plásticos. Según el tipo de condensador. Los materiales dieléctricos se utilizan para aislar eléctricamente los componentes entres sí por lo que debe ser buenos aislantes. Tipos de condensadores Condensadores de lámina de plástico: láminas de plástico láminas de metal combinadas, estos tipos de condensadores por lo regular son más grandes que los condensadores de lámina metalizada, pero tienen una capacitancia más estable y un mejor aislamiento. 13
  • 14. Condensadores de mica: El condensador está compuesto por láminas de aluminio y mica colocadas alternativamente y protegido por plástico moldeado. Son caros. Tiene baja corriente de fuga (la corriente que el condensador perderá y hará que su carga transcurra con el tiempo) y alta estabilidad. Condensadores de poliéster: Reemplazan a los condensadores de papel y el único dieléctrico es el poliéster. Los condensadores de poliéster metalizado se fabrican para reducir el tamaño físico. Ventajas: pérdida mínima, excelente factor de potencia Condensador de electrolíticos: Estos condensadores pueden obtener alta capacitancia a un precio muy bajo. Su desventaja es que tienen una alta corriente de fuga y un bajo voltaje de ruptura. Son polares y debes tener cuidado al conectar, porque si se invierte la polaridad, pueden explotar. Se utilizan principalmente para suministro de energía. Físicamente, estos componentes consisten en un tubo de aluminio cerrado donde se encuentra el condensador. Cuentan con válvula de seguridad, una vez que hierve el electrolito se abre la válvula de seguridad, evitando así el peligro de explosión 14
  • 15. Diodos Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido,​1​ ​ bloqueando el paso si la corriente circula en sentido contrario, no solo sirve para la circulación de corriente eléctrica sino que este la controla y resiste. Esto hace que el diodo tiene dos posibles posiciones: una a favor de la corriente (​polarización directa​) y otra en contra de la corriente (​polarización inversa​). Estructura del diodo Este término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más común en la actualidad; consta de una pieza de cristal ​semiconductor conectada a dos terminales eléctricos. El ​diodo de vacío (que actualmente ya no se usa, excepto para tecnologías de alta potencia) es un ​tubo de vacío con dos ​electrodos​: una lámina como ánodo, y un cátodo. De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones: por debajo de cierta ​diferencia de potencial​, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con una resistencia eléctrica muy pequeña. Debido a este comportamiento, se les suele denominar ​rectificadores​, ya que son dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de cualquier señal, como paso inicial para convertir una ​corriente alterna en ​corriente continu​a. Su principio de funcionamiento está basado en los experimentos de ​Lee De Forest​. Los primeros diodos eran válvulas o tubos de vacío, también llamados ​válvulas termoiónicas constituidos por dos ​electrodos rodeados de vacío en un tubo de cristal, con un aspecto similar al de las ​lámparas incandescentes​. El invento fue desarrollado en ​1904 por ​John Ambrose Fleming​, empleado de la empresa Marconi, basándose en observaciones realizadas por Thomas Alva Edison. Al igual que las lámparas incandescentes, los tubos de vacío tienen un ​filamento (el cátodo​) a través del cual circula la corriente, calentándolo por ​efecto Joule​. El filamento está tratado con ​óxido de bario​, de modo que al calentarse emite electrones al vacío circundante los cuales son conducidos ​electrostáticamente hacia una placa, curvada por un muelle doble, cargada positivamente (el ​ánodo​), 15
  • 16. produciéndose así la conducción. Evidentemente, si el cátodo no se calienta, no podrá ceder electrones. Por esa razón, los circuitos que utilizaban válvulas de vacío requerían un tiempo para que las válvulas se calentarán antes de poder funcionar y las válvulas se quemaban con mucha facilidad. 16
  • 17. Transistores Un transistor es un dispositivo que regula el flujo de corriente o de tensión sobre un circuito actuando como un interruptor y/o amplificador para señales eléctricas o electrónicas (tensiones y corrientes). Funcionamiento y Funciones Del Transistor En la imagen de más abajo vemos a la izquierda un​ ​transistor real y a la derecha el símbolo usado en los circuitos electrónicos. Fíjate que siempre tienen 3 patillas y se llaman emisor, base y colector. Es muy importante saber identificar bien las 3 patillas a la hora de conectarlo. En el caso de la figura, la 1 sería el emisor, la 2 el colector y la 3 la base. En los catálogos puedes encontrar esta información, y si no tienes acceso al catálogo del transistor, sabiendo el tipo que viene marcado sobre el propio transistor. Por cada patilla podemos tener una corriente, a las que llamaremos: Ib o IB = la corriente o intensidad por la base Ic o IC = corriente o intensidad por el colector Ie o IE = corriente o intensidad por el emisor El funcionamiento del transistor ​es muy sencillo: Si no hay corriente de base Ib, no hay corriente entre el colector y el emisor (Ic-e). Cuando llega una corriente muy pequeña por la base Ib, tenemos una corriente entre el colector y el emisor (Ic-e) que será mayor que la Ib. 17
  • 18. Podemos considerar la Ib como una corriente de entrada y la Ice como una de salida, entonces, cuando le llega una corriente muy pequeña de entrada por la base, obtenemos una corriente mucho mayor de salida (entre colector y emisor). Según este funcionamiento se puede utilizar para 2 cosas básicamente, es decir, tiene dos funciones: Función 1. Deja pasar o corta señales eléctricas a partir de una pequeña señal de mando. Es decir, funciona como Interruptor. Si no le llega corriente a la base Ib = 0A; es como si hubiera un interruptor abierto entre el colector y el emisor, no pasa corriente entre ellos (fíjate en la imagen de más abajo). Si le llega corriente a la base, entonces es como si hubiera un interruptor cerrado entre el colector y el emisor, ya que circula corriente entre ellos. De esta forma se utiliza como un componente para electrónica digital. Por ejemplo, si la señal de entrada es 1 (corriente por la base) la señal de salida es 1 (corriente entre el colector y el emisor). Si la Ib es 0 la de salida también será 0. Por ejemplo, uniendo 2 transistores en serie, obtendremos una puerta lógica AND, y 2 en paralelo una puerta OR. Podemos configurar todas las puertas lógicas que se estudian en electrónica digital. De hecho, un circuito integrado está compuesto por transistores. Función 2. Funciona como un elemento amplificador de señales. Le llega una señal pequeña, intensidad de base (Ib) que se convierte en una más grande entre el colector y el emisor (Ic-e), que podríamos llamar de salida. Esta función es con la que trabajará como un componente de electrónica analógica, varios valores distintos puede tomar de entrada y salida. 18
  • 19. Motores Funcionamiento de un motor eléctrico Estos motores utilizan la electricidad para generar campos magnéticos que se opongan entre sí. De esta forma, los motores eléctricos mueven una parte giratoria llamada rotor. Es este último se encuentra un cableado llamado bobina de campo magnético opuesto al de la parte estática del motor. Estos campos magnéticos son generados por imanes permanentes, cuya acción repelente es lo que hace que el rotor empiece a girar dentro del estator. Cuando los polos se alinean, el rotor deja de girar. Por esto es necesario invertir la polaridad del electroimán para que continúe en funcionamiento. La forma en que se realiza este cambio determina los dos tipos de motor eléctrico que existen. Tipos de motor eléctrico El tipo de motor eléctrico depende de su fuente eléctrica, a entender, corriente directa y corriente alterna. La mayoría, funciona con corriente alterna que cambia la dirección de flujo muchas veces por segundo. Esta alteración mantiene el eje girando. Por su lado, los equipos de corriente directa trabajan obteniendo su fuente de poder de una batería. Para lograr su función, poseen una pieza llamada conmutador que alterna dentro del electroimán la dirección de la corriente. Un tipo de motor eléctrico para cada necesidad Básicamente cualquier equipo que se mueva y funcione conectado a una toma de corriente tiene un motor eléctrico de corriente alterna. Por otro lado, todo lo que funcione con una batería, funciona con corriente directa. En el caso de los motores eléctricos, estos tienen una batería que se carga con corriente directa, pero también un transformador que le permite convertir este tipo de electricidad y así darle funcionamiento a los motores. 19
  • 20. Esto lo podemos ver reflejado en el funcionamiento de ​Outlander PHEV, un carro híbrido que incorpora dos motores eléctricos potentes para el movimiento de esta gran máquina. Los motores eléctricos de Mitsubishi Mitsubishi Motors siempre ha estado a la vanguardia de los avances tecnológicos de la industria automotriz. Por eso desde hace más de una década, viene desarrollando modelos que incorporan motores eléctricos. El primero es el i-MiEV, un auto compacto pero espacioso que se está posicionando como uno de los referentes en movilidad eléctrica a nivel mundial y especialmente en Japón, país sede de la marca. El otro modelo es el Outlander PHEV, ​el primer vehículo enchufable híbrido del mercado. Esta potente camioneta tiene dos motores eléctricos y un motor de gasolina que le permite asumir cualquier reto dentro y fuera de la ciudad. 20
  • 21. Servomotores Un servomotor (también llamado servo) es un dispositivo similar a un motor de corriente continua que tiene la capacidad de ubicarse en cualquier posición dentro de su rango de operación, y mantenerse estable en dicha posición. Es posible modificar un servomotor para obtener un motor de corriente continua que, si bien ya no tiene la capacidad de control del servo, conserva la fuerza, velocidad y baja inercia que caracteriza a estos dispositivos. Un servomotor es un tipo especial de motor que permite controlar la posición del eje en un momento dado. Está diseñado para moverse determinada cantidad de grados y luego mantenerse fijo en una posición. Tipos de servomotores: Hay una clasificación nueva que atiende a las características de rotación ya que, en un principio, solo existían los primeros. Ahora hay dos tipos de servomotores: ●Servomotores de rango de giro limitado: son el tipo más común de servomotor. Permiten una rotación de 180 grados, por lo cual son incapaces de completar una vuelta completa. 21
  • 22. ●Servomotores de rotación continua: se caracterizan por ser capaces de girar 360 grados, es decir, una rotación completa. Su funcionamiento es similar al de un motor convencional, pero con las características propias de un servo. Esto quiere decir que podemos controlar su posición y velocidad de giro en un momento dado. Partes de un servomotor Un servomotor lo compone: ●Un motor eléctrico: Que es el encargado de generar el movimiento a través de su eje. ●Un sistema de control: Este sistema permite controlar el movimiento del motor mediante el envío de pulsos eléctricos. ●Un sistema de regulación: Está formado por engranajes por los cuales puede aumentar la velocidad y el par o disminuirlas. ●Un potenciómetro: Se encuentra conectado al eje central y permite en todo momento saber el ángulo en el que se encuentra el eje del motor. 22
  • 23. Relés El relé (en francés, relais ‘relevo’) o relevador es un dispositivo electromagnético. Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Fue inventado por Joseph Henry en 1835. Tipos de relés Existen multitud de tipos distintos de relés, dependiendo del número de contactos, de su intensidad admisible, del tipo de corriente de accionamiento, del tiempo de activación y desactivación, entre otros. Cuando controlan grandes potencias se llaman contactores en lugar de relés. ●Relés electromecánicos ●Relé de estado sólido ●Relé de corriente alterna ●Relé de láminas ●Relés de acción retardada ●Relés con retención de posición Partes de un relé electromagnético El relé electromagnético es uno de los relés más utilizados, las partes principales son: ●La bobina: La bobina de este relé es la encargada de generar una corriente inducida en el bobinado para crear un campo magnético. ●Conexiones de la bobina: Mediante estas conexiones daremos tensión a la bobina, normalmente serán tensiones de 12 voltios o 24 voltios en corriente continua. ●Núcleo: El núcleo está situado en el interior de la bobina y se magnetiza con la intención de atraer la parte metálica llamada hierro inducido. 23
  • 24. ●Hierro inducido: El hierro inducido se moverá atraído por el núcleo y provocará la unión de los contactos abiertos. ●Contactos abiertos: Los contactos abiertos los utilizaremos para dar tensión al receptor que queramos hacer actuar. Funcionamiento del Relé Vemos que el relé de la figura de abajo tiene 2 contactos, uno abierto (NC) y otro cerrado (NO) (pueden tener más). Cuando metemos corriente por la bobina, esta crea un campo magnético creando un electroimán que atrae los contactos haciéndolos cambiar de posición. El contacto que estaba abierto se cierra y el que estaba normalmente cerrado se abre. El contacto que se mueve es el C y es el que hace que cambien de posición los otros dos. Como ves habrá un circuito que activa la bobina, llamado de control, y otro que será el circuito que activa los elementos de salida a través de los contactos, llamado circuito secundario o de fuerza. Los relés Pueden tener 1 , 2, 3 o casi los que queramos contactos de salida y estos pueden ser normalmente abiertos o normalmente cerrados (estado normal = estado sin corriente). Los relés eléctricos son básicamente interruptores operados eléctricamente que vienen en muchas formas, tamaños y potencias adecuadas para todo tipo de aplicaciones. Los relés también pueden ser relés de potencia, más grandes y utilizados para la tensión mayores o aplicaciones de conmutación de alta corriente. En este caso se llaman Contactores, en lugar de relés. 24
  • 25. Ley de OHM La ley de Ohm dice que: "la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo". La ley de Ohm expresada en forma de ecuación es V=RI, donde V es el potencial eléctrico en voltios, I es la corriente en amperios y R es la resistencia en ohms. Triangulo de Ohm, donde se observan las relaciones entre voltaje, corriente y resistencia Esta ley es importante porque nos permite anticipar el comportamiento de los circuitos antes de conectarlos, para asegurarnos de que funcionan según esperamos. Con esta fórmula se pueden calcular corrientes y voltajes y evitar bajas tensiones o descargas eléctricas Cualquier dispositivo o componente eléctrico que obedezca la ley de Ohm, es decir, que la corriente que fluye a través de él es proporcional al voltaje que lo atraviesa, tales como resistencias o cables, se dice que son óhmicos o lineales. Su historia Georg Simon Ohm nació en Erlangen (Alemania) el 16 de marzo de 1789 en el seno de una familia protestante, y desde muy joven trabajó en la cerrajería de su padre, el cual también hacía las veces de profesor de su hijo. Tras su paso por la universidad dirigió el Instituto Politécnico de Nuremberg y dio clases de física experimental en la Universidad de Múnich hasta el final de su vida. Falleció en esta última ciudad el 6 de julio de 1854. Poniendo a prueba su intuición en la física experimental consiguió introducir y cuantificar la resistencia eléctrica. Su formulación de la relación entre intensidad de corriente, diferencia de potencial y resistencia constituye la ley de Ohm, por ello la unidad de resistencia eléctrica se denominó ohmio en su honor. Sufrió durante mucho tiempo la reticencia de los medios científicos europeos para aceptar sus ideas pero finalmente la Real Sociedad de Londres lo premió con la Medalla Copley en 1841 y la Universidad de Múnich le otorgó la cátedra de Física en 1849.4 En 1840 estudió las perturbaciones sonoras en el campo de la acústica fisiológica (ley de Ohm-Helmholtz) y a partir de 1852 centró su actividad en los estudios de carácter óptico, en especial en los fenómenos de interferencia. La importancia de esta ley reside en que verifica la relación entre la diferencia de potencial en bornes de una resistencia o impedancia, en general, y la intensidad de corriente que circula a su través. Con ella se resuelven numerosos problemas eléctricos no solo de la física y de la industria sino también de la vida diaria como son los consumos o las pérdidas en las instalaciones eléctricas de las empresas y de los hogares. También introduce una nueva forma para obtener la potencia eléctrica, y para calcular la energía eléctrica utilizada en cualquier suministro eléctrico desde las centrales eléctricas a los consumidores. La ley es necesaria, por 25
  • 26. ejemplo, para determinar qué valor debe tener una resistencia a incorporar en un circuito eléctrico con el fin de que este funcione con el mejor rendimiento Ley de Watt Como ley de Watt, o ley de la potencia eléctrica, se conoce aquella que afirma que la potencia eléctrica es directamente proporcional al voltaje de un circuito y a la intensidad que circula por él. Este consumo de potencia está determinado por la resistencia del circuito o aparato, el voltaje de entrada y la corriente que utiliza. La ley de Watt se enuncia de la siguiente manera: La potencia consumida es directamente proporcional al voltaje suministrado y a la corriente que circula. En otras palabras, voltio = amperio x voltio. A veces, verás esta fórmula escrita como W = A x V. Por ejemplo, si la corriente es de 3 amperios (3 A) y el voltaje es de 110 V, multiplicas 3 por 110 para obtener 330 W (vatios). La potencia eléctrica es la proporción por unidad de tiempo, o ritmo, con la cual la energía eléctrica es transferida por un circuito eléctrico, es decir, la cantidad de energía eléctrica entregada o absorbida por un elemento en un momento determinado. Cuando se trata de corriente continua (CC) la potencia eléctrica desarrollada en un cierto instante por un dispositivo de dos terminales, es el producto de la diferencia de potencial entre dichos terminales y la intensidad de corriente que pasa a través del dispositivo. Por esta razón la potencia es proporcional a la corriente y a la tensión. Esto es, donde I es el valor instantáneo de la intensidad de corriente y V es el valor instantáneo del voltaje. Si I se expresa en amperios y V en voltios, P estará expresada en watts (vatios). Igual definición se aplica cuando se consideran valores promedio para I, V y P. Cuando el dispositivo es una resistencia de valor R o se puede calcular la resistencia equivalente del dispositivo, Para calcular la potencia de algunos tipos de equipos que trabajan con corriente alterna, es necesario tener en cuenta también el valor del factor de potencia o coseno de phi ({displaystyle cosphi }cosphi ) que poseen. En ese caso se encuentran los equipos que trabajan con carga reactiva o inductiva, es decir, aquellos aparatos que para funcionar utilizan una o más bobinas o enrollado de alambre de cobre, como ocurre, por ejemplo, con los motores eléctricos, o también con los aparatos de aire acondicionado o los tubos fluorescentes. Las cargas reactivas o inductivas, que poseen los motores eléctricos, tienen un factor de potencia menor que “1” (generalmente su valor varía entre 0,85 y 0,98), por lo cual la eficiencia de trabajo del equipo en cuestión y de la red de suministro eléctrico disminuye cuando el factor se aleja mucho de la unidad, traduciéndose en un mayor gasto de energía y en un mayor desembolso económico. 26
  • 27. Problemas con circuitos Un circuito es una interconexión de componentes eléctricos que transporta corriente eléctrica a través de una trayectoria cerrada. Un circuito lineal, que consta de fuentes, componentes lineales y elementos de distribución lineales, tiene la propiedad de la superposición lineal Un circuito eléctrico es el conjunto de elementos eléctricos conectados entre sí que permiten generar, transportar y utilizar la energía eléctrica con la finalidad de transformarla en otro tipo de energía como, por ejemplo, energía calorífica (estufa), energía lumínica (bombilla) o energía mecánica (motor) Existen tres tipos de circuitos eléctricos según la configuración de conexión de los dispositivos que lo componen: Circuito eléctrico en serie. Circuito eléctrico en paralelo. Circuito eléctrico mixto. El funcionamiento de un circuito eléctrico es siempre el mismo ya sea éste simple o complejo. ... Una vez que la corriente de electrones logra vencer la resistencia que ofrece a su paso el consumidor o carga conectada al circuito, retorna a la fuente de fuerza electromotriz por su polo positivo. Un circuito eléctrico es una serie de elementos o componentes eléctricos, tales como resistencias, inductancias, condensadores y fuentes, o electrónicos, conectados eléctricamente entre sí con el propósito de generar, transportar o modificar señales eléctricas. Se denomina cortocircuito al fallo en un aparato o línea eléctrica por el cual la corriente eléctrica pasa directamente del conductor activo o fase al neutro o a tierra en sistemas monofásicos de corriente alterna, entre dos fases o igual al caso anterior para sistemas polifásicos, o entre polos opuestos en el caso de corriente continua. Es decir: es un defecto de baja impedancia entre dos puntos de potencial diferente y produce arco eléctrico, esfuerzos electrodinámicos y esfuerzos térmicos. El cortocircuito se produce normalmente por los fallos en el aislante de los conductores,cuando estos quedan sumergidos en un medio conductor como el agua o por contacto accidental entre conductores aéreos por fuertes vientos o rotura de los apoyos. Debido a que un cortocircuito puede causar importantes daños en las instalaciones eléctricas e incluso incendios en edificios, estas instalaciones están normalmente dotadas de fusibles o interruptores magnetotérmicos a fin de proteger a las personas y los objetos. Además cabe señalar que en sistemas de corriente alterna se producen por diferencia en ángulos de desfase eléctrico. 27
  • 28. Código de colores Aprenderemos a calcular el valor de una ​resistencia eléctrica mediante su código de colores, o las bandas de colores que aparecen en la resistencia. Primero la explicación y luego un ejercicio online para practicar. Cómo Calcular el Valor de Una Resistencia Para saber el valor de una resistencia tenemos que fijarnos que tiene 3 bandas de colores seguidas y una cuarta más separada. Leyendo las bandas de colores, de izquierda a derecha, las 3 primeras bandas determinarán su valor, la cuarta banda nos indica su tolerancia, es decir, el valor + o - que el valor que puede tener por encima o por debajo del valor que marcan las 3 primeras bandas, la resistencia teórica. Veamos un ejemplo para explicar qué es eso de la tolerancia. Si tenemos una Resistencia de 1.000 ohmios (Ω) y su tolerancia es de un 10%, quiere decir que esa resistencia es en teoría de 1.000Ω, pero puede tener un valor en la realidad de + o - el 10% de esos 1000Ω, en este caso 100Ω arriba o abajo (que es el 10% de 1.000). Conclusión, será una resistencia de 1.000Ω que puede tener valores entre 900Ω y 1.100Ω debido a su tolerancia. Normalmente los valores de las resistencias, si los medimos con un ​polímetro​, suelen ser valores bastante exactos, tengan la tolerancia que tengan. Ahora que ya sabemos su tolerancia, veamos cómo se calcula su valor. El color de la primera banda nos indica la cifra del primer número del valor de la resistencia, el color de la segunda banda la cifra del segundo número del valor de la resistencia y el tercer color nos indica por cuánto tenemos que multiplicar esas dos cifras para obtener el valor, o si nos es más fácil, el número de ceros que hay que añadir a los dos primeros números obtenidos con las dos primeras bandas de colores. El valor de los colores los tenemos en el siguiente esquema: 28
  • 29. Sensores Un ​sensor es todo aquello que tiene una propiedad sensible a una magnitud del medio, y al variar esta magnitud también varía con cierta intensidad la propiedad, es decir, manifiesta la presencia de dicha magnitud, y también su medida. Un ​sensor en la industria es un objeto capaz de variar una propiedad ante magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas con un ​transductor en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: intensidad lumínica, temperatura, distancia, aceleración, inclinación, presión, desplazamiento, fuerza, torsión, humedad, movimiento, ​pH​, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una ​resistencia eléctrica (como en una ​RTD​), una ​capacidad eléctrica (como en un ​sensor de humedad​), una tensión eléctrica (como en un ​termopar​), una ​corriente eléctrica​ , etc. Un sensor se diferencia de un ​transductor en que el sensor está siempre en contacto con la magnitud que la condiciona o variable de instrumentación con lo que puede decirse también que es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la señal que mide para que la pueda interpretar otro dispositivo. Por ejemplo el termómetro de mercurio que aprovecha la propiedad que posee el mercurio de dilatarse o contraerse por la acción de la temperatura. Un sensor también puede decirse que es un dispositivo que convierte una forma de energía en otra. Áreas de aplicación de los sensores: Industria automotriz, robótica, industria aeroespacial, medicina, industria de manufactura, etc. Los sensores pueden estar conectados a un computador para obtener ventajas como son el acceso a la toma de valores desde el sensor,una base de datos, etc. Características técnicas de los sensores Rango de medida: ​dominio en la magnitud medida en el que puede aplicarse el sensor. Precisión: es el error de medida máximo esperado. Offset o desviación de cero: valor de la variable de salida cuando la variable de entrada es nula. Si el rango de medida no llega a valores nulos de la variable de entrada, habitualmente se establece otro punto de referencia para definir el offset. (down) Linealidad o ​correlación​ lineal. Sensibilidad ​de un sensor: suponiendo que es de entrada a salida y la variación de la magnitud de entrada. 29
  • 30. Resolución: mínima variación de la magnitud de entrada que puede detectarse a la salida. Rapidez de respuesta: puede ser un tiempo fijo o depender de cuánto varíe la magnitud a medir. Depende de la capacidad del sistema para seguir las variaciones de la magnitud de entrada. Derivas: son otras magnitudes, aparte de la medida como magnitud de entrada, que influyen en la variable de salida. Por ejemplo, pueden ser condiciones ambientales, como la humedad, la temperatura u otras como el envejecimiento (oxidación, desgaste, etc.) del sensor. ​Repetitividad: error esperado al repetir varias veces la misma medida. Un sensor es un tipo de ​transductor que transforma la magnitud que se quiere medir o controlar, en otra, que facilita su medida. Pueden ser de indicación directa (e.g. un termómetro de mercurio) o pueden estar conectados a un indicador (posiblemente a través de un convertidor ​analógico a ​digital​, un ​computador y un ​visualizador​) de modo que los valores detectados puedan ser leídos por un humano. Por lo general, la señal de salida de estos sensores no es apta para su lectura directa y a veces tampoco para su procesado, por lo que se usa un circuito de acondicionamiento, por ejemplo un ​puente de Wheatstone​, ​amplificadores y ​filtros electrónicos que adaptan la señal a los niveles apropiados para el resto de los circuitos. Resolución y precisión La resolución de un sensor es el menor cambio en la magnitud de entrada que se aprecia en la magnitud de salida. Sin embargo, la precisión es el máximo error esperado en la medida. La resolución puede ser de menor valor que la precisión. Por ejemplo, si al medir una distancia la resolución es de 0,01 mm, pero la precisión es de 1 mm, entonces pueden apreciarse variaciones en la distancia medida de 0,01 mm, pero no puede asegurarse que haya un error de medición menor a 1 mm. En la mayoría de los casos este exceso de resolución conlleva a un exceso innecesario en el coste del sistema. No obstante, en estos sistemas, si el error en la medida sigue una distribución normal o similar, lo cual es frecuente en errores accidentales, es decir, no sistemáticos, la repetitividad podría ser de un valor inferior a la precisión. Sin embargo, la precisión no puede ser de un valor inferior a la resolución, pues no puede asegurarse que el error en la medida sea menor a la mínima variación en la magnitud de entrada que puede observarse en la magnitud de salida 30
  • 31. Manejo de Protoboar Una protoboard, o breadboard, es prácticamente una PCB temporal con una forma y tamaño generalizados. Utilizada comúnmente para pruebas y prototipos temporales de circuitos. Se usa insertando las terminales de los dispositivos electrónicos en los orificios de la protoboard de la forma en que tengan continuidad. Un protoboard debe usarse meramente para hacer pruebas y prototipos temporales. Puesto que, aunque se pueden diseñar una infinidad de circuitos en ellas, estos circuitos no pueden ser muy grandes debido su espacio limitado. Sin embargo, varias protoboard se pueden unir si es que sus puntos de ensamblaje coinciden El protoboard está dividido en dos áreas principales que son los buses y las pistas. Los buses tienen conexión y por ende conducen a todo lo largo (aunque algunos fabricantes dividen ese largo en dos partes). Las líneas rojas y azules te indican cómo conducen los buses. No existe conexión física entre ellos, es decir, no hay conducción entre las líneas rojas y azules. En los buses se acostumbra a conectar la fuente de poder que usan los circuitos o las señales que quieres inyectar a ellos desde un equipo externo. Por su parte, las pistas (en morado) te proveen puntos de contacto para los pines o terminales de los componentes que colocas en el protoboard siguiendo el esquemático de tu circuito, y conducen como están dibujadas. Son iguales en todo el protoboard. Las líneas moradas no tienen conexión física entre ellas. Estos funcionan como minibuses y se usan para interconectar los puntos comunes de los circuitos que montas. Cuando no te alcanzan los huecos disponibles, puedes llevar un cable desde la pista de interés a otra que esté libre y continuar allí con tus conexiones. Supongamos que queremos montar un circuito sencillo en el protoboard. Hay muchas formas de hacerlo y éstas son prácticamente infinitas. La forma en que se interconectan depende de qué tan ordenado y visionario seas, otros se dedican a cortar los cables y a doblarlos de manera que el trabajo terminado parece una obra de arte. Te habrás dado cuenta que en el medio de las pistas, existe un canal más ancho. Esto se hace para que los chips o integrados puedan calzar adecuadamente en las pistas. Como las dimensiones de los encapsulados están normalizados, cualquier chip que coloques podrás ajustarlo. Las líneas moradas están allí para que veas como las pistas ponen a tu disposición las conexiones a los pines del integrado. Los integrados siempre se colocan de esta forma de derecha a izquierda o de izquierda a derecha, como mejor te parezca pero nunca de arriba hacia abajo. 31
  • 32. Tester o Multímetro Un multímetro, también denominado tester, es un dispositivo eléctrico y portátil, que le permite a una persona medir distintas magnitudes eléctricas que forman parte de un circuito, como ser corrientes, potencias, resistencias, capacidades, entre otras puede medir magnitudes en distintos rangos, es decir, si sabemos que vamos a medir una corriente de 10 A (Amper) entonces, elegiremos un rango de 1 A a 50 A. Puede medir ​corriente continua​ o ​corriente alterna​ de forma digital o analógica. Para qué sirve un multímetro Un multímetro tiene muchas funciones. A modo general sirve para medir distintas magnitudes en un circuito eléctrico. Algunas de las funciones del multímetro son: ● Medición de resistencia. ● Prueba de continuidad. ● Mediciones de tensiones de Corriente Alterna y Corriente Continua. ● Mediciones de intensidad de corrientes alterna y continua. ● Medición de la capacitancia. ● Medición de la frecuencia. ● Detección de la presencia de corriente alterna. Cómo funciona un multímetro El funcionamiento de un multímetro involucra varios instrumentos de medición, como el voltímetro, amperímetro, entre otros. Lo que es importante conocer de un multímetro es saber usarlo. En principio debemos identificar qué vamos a medir y tener una idea de entre qué valores oscila esa medición. Una vez identificados buscamos en la escala del tester los datos. Por ejemplo, si queremos medir el voltaje de una corriente continua de 100 V, buscamos en el tester la V que al lado tiene una rayita continua y elegimos el valor más grande, más cercano al valor aproximado de medición. Luego se deben conectar los cables al multímetro. El cable negro debe ir conectado en la clavija que tiene denominacion COM, de comun. Luego buscamos la clavija que tiene como denominación la magnitud que queremos medir. Si queremos medir voltaje, buscamos la V y conectamos el cable en esa clavija. Luego se deben conectar las otras terminales de los cables, el negro en la parte negativa del circuito y el rojo en la parte positiva del circuito. 32
  • 33. Tarjeta Arduino Arduino es una plataforma de creación de electrónica de código abierto, la cual está basada en hardware y software libre, flexible y fácil de utilizar para los creadores y desarrolladores. Esta plataforma permite crear diferentes tipos de microordenadores de una sola placa a los que la comunidad de creadores puede darles diferentes tipos de uso. Para poder entender este concepto, primero vas a tener que entender los conceptos de hardware libre y el software libre. El hardware libre son los dispositivos cuyas especificaciones y diagramas son de acceso público, de manera que cualquiera puede replicarlos. Esto quiere decir que Arduino ofrece las bases para que cualquier otra persona o empresa pueda crear sus propias placas, pudiendo ser diferentes entre ellas pero igualmente funcionales a partir de la misma base. El software libre son los programas informáticos cuyo código es accesible por cualquiera para que quien quiera pueda utilizarlo y modificarlo. Arduino ofrece la plataforma Arduino IDE (Entorno de Desarrollo Integrado), que es un entorno de programación con el que cualquiera puede crear aplicaciones para las placas Arduino, de manera que se les puede dar todo tipo de utilidades. El proyecto nació en 2003, cuando varios estudiantes del Instituto de Diseño Interactivo de Ivrea, Italia, con el fin de facilitar el acceso y uso de la electrónica y programación. Lo hicieron para que los estudiantes de electrónica tuvieran una alternativa más económica a las populares BASIC Stamp, unas placas que por aquel entonces valían más de cien dólares, y que no todos se podían permitir. El resultado fue Arduino, una placa con todos los elementos necesarios para conectar periféricos a las entradas y salidas de un microcontrolador, y que puede ser programada tanto en Windows como macOS y GNU/Linux. Un proyecto que promueve la filosofía 'learning by doing', que viene a querer decir que la mejor manera de aprender es cacharrear. Cómo funciona El Arduino es una placa basada en un microcontrolador ATMEL. Los microcontroladores son circuitos integrados en los que se pueden grabar instrucciones, las cuales las escribes con el lenguaje de programación que puedes utilizar en el entorno Arduino IDE. Estas instrucciones permiten crear programas que interactúan con los circuitos de la placa. El microcontrolador de Arduino posee lo que se llama una interfaz de entrada, que es una conexión en la que podemos conectar en la placa diferentes tipos de periféricos. La información de estos periféricos que conectes se trasladará al microcontrolador, el cual se encargará de procesar los datos que le lleguen a través de ellos. El tipo de periféricos que puedas utilizar para enviar datos al microcontrolador depende en gran medida de qué uso le estés pensando dar. Pueden ser cámaras para obtener imágenes, teclados para introducir datos, o diferentes tipos de sensores. 33
  • 34. Conclusión Una vez realizado el trabajo sobre fundamentos de electricidad y electrónica hemos llegado a las siguientes conclusiones de acuerdo a la teoría y autores consultados acerca del tema; las cuales permiten evidenciar el aprendizaje de los conceptos acerca del tema. A continuación presentaremos la conclusión y aprendizaje de cada estudiante del grupo: 1.​Se entiende que un transistor es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para entregar una señal de salida en respuesta a una señal de entrada, también se puede entender que un transistor actualmente se encuentra en todos los aparatos electrónicos de uso diarios. 2.​Se comprende que un circuito es un cable donde se transporta la electricidad, que se pueden encontrar varios tipos como el circuito en serie, un circuito paralelo y un circuito mixto. 3.​Podemos entender a raíz de este trabajo que la energía es un componente clave en la vida de los seres humanos ya que este nos permite facilitar hábitos que interfieren en nuestra vida diaria, podemos concluir que dependemos de ella en un 90%, junto con la electrónica consideramos que son avances tecnológicos y estudios que la humanidad necesita ya que cada día somos testigos de la gran globalización tecnológica. 4. Conociendo más sobre los servomotores y los relés podemos concluir que un servomotor es un actuador rotativo o motor que permite un control preciso en términos de posición angular, aceleración y velocidad, capacidades que un motor normal no presentan y que los relés los podemos identificar en los objetos que nos rodean, aunque lo más importante es que tú lo has construido. 5. ​Podemos concluir que la resistencia depende mucho en si esta en paralelo o en serie puesto que si el circuito está en serie la resistencia aumenta al añadir mayor número de resistencias, lo contrario sucede en un circuito en paralelo donde mientras más resistencias se añada menos resistencia se obtendrá, para nuestro montaje vemos un equilibrio ya que hay una serie abierta constituida por tres partes en serie y tres en paralelo. 34
  • 35. 6. También podemos concluir que un diodo es un elemento electrónico, y su principal característica es que cede el paso de la corriente para que fluya en una sola dirección bloquea el paso si la corriente viene en un sentido contrario. 35
  • 37. Referencias Transporte de la corriente eléctrica: - https://www.fundacionendesa.org/es/recursos/a201908-transporte-de-electrici dad - https://sites.google.com/site/viviendaseinstalaciones/transporte-de-la-corrient e-electrica Términos básicos de la corriente eléctrica: - https://www.estudioteca.net/formacion-profesional/electricidad/conceptos-basi cos-de-electricidad/ - https://www.ms-ingenieria.com.mx/capacitacion-y-normativas/conceptos-basi cos-de-electricidad/ Resistencias: - https://definicion.de/resistencia-electrica/ - https://www.zonamaker.com/electronica/intro-electronica/componentes/l a-resistencia - https://www.ingmecafenix.com/electronica/resistencia-electrica/ - ​https://www.oocities.org/senacds/resisva.htm Condensadores y diodos: - https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/componentes-ele ctronic os/diodo/tipos-de-diodos 37
  • 38. - https://www.fluke.com/es-co/informacion/mejores-practicas/aspectos-ba sicos-de-las-​mediciones/electricidad/que-es-un-diodo - https://www.ingmecafenix.com/electronica/diodo-semiconductor/ Transistores y motores: - https://es.m.wikipedia.org/wiki/Transistor - ¿Qué es un transistor y como funciona? - Ingeniería Mecafenix - Tipos de transistores y sus variaciones - Ingeniería Mecafenix - https://mitsubishi-motors.com.co/blog/2019/06/26/como-funcionan-lo Servo motores y relés: - https://es.wikipedia.org/wiki/Rel%C3%A9 - ​http://panamahitek.com/que-es-y-como-funciona-un-servomotor/ - ​​https://es.wikipedia.org/wiki/Servomoto - ​ ​https://es.wikipedia.org/wiki/Rel%C3%A9 - ​ ​https://www.ugr.es/~amroldan/enlaces/dispo_potencia/reles.htm Ley de OHM - https://www.fluke.com/es-co/informacion/blog/electrica/que-es-la-ley-de-oh m - https://www.edu.xunta.gal/espazoAbalar/sites/espazoAbalar/files/datos/14 64947843/contido/24_la_ley_de_ohm.html - https://www.fisicalab.com/apartado/ley-de-ohm Ley de Watt - https://www.significados.com/watts/ - https://iepgtic.files.wordpress.com/2015/05/03-ley-de-ohm.pdf - https://www.lifeder.com/ley-de-watt/ Código de colores - https://www.areatecnologia.com/electricidad/codigo-de-colores-de-resisten cias.html - https://www.picuino.com/es/electric-codigo-colores.html 38
  • 39. Sensores - http://paolaguimerans.com/openeart/2018/05/05/que-son-los-sensores/#:~: text=Una%20magnitud%20el%C3%A9ctrica%20puede%20ser,a%20la%2 0luz​)%2C%20etc%E2%80%A6 - https://www.pce-iberica.es/instrumentos-de-medida/sistemas/sensores.htm Manejo de protoboar - https://electronicsdj.files.wordpress.com/2009/09/manejo-del-protoboard.p df - https://hetpro-store.com/TUTORIALES/protoboard-breadboard/ - https://www.rinconingenieril.es/usar-una-protoboard/ Tester o multímetro - https://como-funciona.co/un-multimetro/ - https://www.famaf.unc.edu.ar/~anoardo/Multimetro.pdf Tarjeta arduino - https://www.xataka.com/basics/que-arduino-como-funciona-que-puedes-ha cer-uno 39
  • 40. blogger Maria Fernanda Atuesta Zapata https://mariafernandaatuesta.blogspot.com/ Christian Alejandro Pana Quintero https://christianpana2306.blogspot.com/ Natalia Patricia Pantoja Garcia https://pantojanatalia.blogspot.com/?m=1 Jeremy Rincón Muños https://jeremyrincontecnoblog14.blogspot.com/ Tatiana Mishel Arteaga Narvaez https://tatianaarteaga-futurotecnologico.blogspot.com/ Alejandro Diaz Rodriguez https://tecnositea.blogspot.com/ Valentina Ceballos Vallejo https://valentinac2006.blogspot.com/ 40
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