ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA
LA ELECTRICIDAD. BREVE EXPLICACIÓN
En estos días sería extraño
encontrar a alguien que no haya experimentado nunca la simple maravilla de
accionar un interruptor y ver encenderse una luz eléctrica. Todo el mundo acepta
un suceso cotidiano como éste, pero ¿Cuántos comprenden por qué se produce?
Resulta sencillo dejar de lado esta cuestión haciendo una afirmación de tipo
general como EL
INTERRUPTOR CONECTA EL BOMBILLO CON LA LÍNEA DE ENERGÍA.
¿Pero qué sucede cuando el bombillo se conecta con la línea? ¿Cómo pasa la
energía por unos alambres macizos? ¿Qué es lo que hace que funcione una radio? ¿
Qué hay detrás del sintonizador (dial), que nos permite escuchar una sola
emisora, y no a las varias de miles que están transmitiendo al mismo tiempo?
No existe una respuesta única
y sencilla para ninguna de estas preguntas. Cada una de ellas requiere la
comprensión de muchos principios básicos.
Cuando se acciona el
interruptor de la luz y ésta se enciende, la energía dispone de un camino desde
el interruptor hasta el bombillo. Generalmente los caminos utilizados son
alambres de cobre, y las diminutas partículas que se mueven y
transportan la energía reciben el nombre de
ELECTRONES.
Para explicar lo que significa
el ELECTRÓN, sería necesario
investigar con mayor detalle la constitución de la
MATERIA.
La teoría actual sobre la
constitución de la materia establece que todas las sustancias están formadas por
átomos y moléculas. Estas últimas son asociaciones de átomos,
arreglados de tal forma que cada disposición particular de los mismos da origen
a diferentes tipos de materiales. Cada átomo consta de un núcleo con una
cantidad determinada de protones y neutrones, de acuerdo a la
sustancia de la cual se trata. Alrededor del núcleo, en orbitas circulares o
elípticas, giran los electrones.
La palabra “materia”
significa, en un sentido general, cualquier cosa que puede ser tocada. Incluye
sustancias tales como goma, sal, madera, agua, vidrio, cobre, aire, etc. El
mundo entero está hecho con diversas clases de materia.
El agua es una de las más
comunes entre las muchas clases de materia. Si una gota de agua se divide en
dos, después en cuatro, y así sucesivamente, hasta que ya no pueda
dividirse más sin dejar de ser agua, a la menor partícula obtenida se le
llama
MOLÉCULA DE
AGUA. La molécula de
agua puede dividirse en partículas menores, pero estas nuevas partículas ya
no son agua.
Loas físicos han determinado
que son tres las partículas que forman una molécula de agua, dos
ÁTOMOS
de Hidrógeno y un
ÁTOMO
de 0xígeno. A temperaturas normales, el oxígeno es uno de los diversos gases que
constituyen el aire que respiramos. También el hidrógeno es un gas en estado
natural. Se le encuentra en aplicaciones cotidiana como parte del gas utilizado
para cocinas.
Se ha determinado que también
los átomos son divisibles. Un átomo está formado por dos tipos de partículas
llamadas,
PROTONES
y
NEUTRONES. Ambas son
partículas eléctricas:
ELECTRONES,
son las partículas menores y más ligeras. Ellos tienen carga NEGATIVAS.
PROTONES,
son alrededor 1.800 veces más pesados que los electrones y están rodeado de un
campo eléctrico POSITIVO.
NEUTRON,
partícula neutra; resultado cuando las líneas de fuerza del electrón se unen con
las fuerzas del protón.
Los electrones se
repelen entre sí e igualmente sucede con los protones; sin embargo,
electrones y protones se atraen entre sí, siguiendo de esta manera la Ley
básica de Física donde cargas iguales se repelen y cargas
opuestas se atraen.
LEY DE COULOMB
Charles Coulomb (1736 – 1806)
fue un coronel de las fuerzas armadas francesas que en el año 1784 realizó una
serie de experimentos mediante una balanza de torsión, inventada por él mismo,
para determinar cuantitativamente la fuerza mutua entre dos cuerpos cargados.
Sus resultados se conoce como la Ley de Coulomb que establece lo siguiente:
“La fuerza eléctrica mutua que
surge entre dos objetos cargados, muy pequeños,
separados por una distancia
relativamente grande en relación con sus tamaños (Cargas Puntuales) está
dirigida a lo largo de la línea que une a las dos cargas. Es de
atracción si las cargas
tienen signos distintos y de repulsión si tienen signos iguales.
La fuerza es directamente proporcional al valor de las cargas e inversamente
proporcional al cuadrado de la distancia que los separa”.
La Magnitud de la Fuerza dada
por la Ley de Coulomb se escribe de la siguiente manera:
La Unidad fundamental de carga
es el Coulomb (C), pero es tan grande que normalmente se usan los
submúltiplos como microcoulomb (mC),
nanocoulomb
(nC), picocoulomb (pC).
En el Sistema Internacional de
Medidas (SI) la carga q se mide en Coulomb (C), la distancia en metros (m)
y la fuerza F en Newtons (N).
La fuerza ejercida por
q1, sobre
q2 es una fuerza de
atracción por ser cargas de signos opuestos. La de
q3 sobre
q2 es de repulsión por tratarse de cargas de igual signo.
CAMPO
ELÉCTRICO
El campo eléctrico es la
región de espacio en la que se ejercen fuerzas atractivas y repulsivas
originadas por las cargas eléctricas que se sitúan en él. Para analizar las
características de un campo eléctrico es necesario definir una serie de
magnitudes que determinan su estado físico: Intensidad, su dirección
y el sentido de las líneas de fuerza y el potencial.
La intensidad
es una magnitud vectorial que corresponde a la relación entre la fuerza ejercida
sobre la unidad de carga positiva situada en un determinado punto del campo y la
propia carga.
La
dirección del vector de campo es la de la fuerza F ejercida sobre la
unidad de carga y su sentido se orienta alejándose de la
carga generadora del campo cuando ésta es positiva y aproximándose
cuando es negativa.
Los campos
eléctricos se representan mediante sus líneas de fuerzas o
líneas de campo, que se trazan a partir de la trayectoria que siguen los
cuerpos, partículas y masas puntuales al someterse de forma libre a la acción
del campo.
Líneas
de fuerzas alrededor de una carga positiva y una carga
negativa
CAMPO
MAGNÉTICO
El estudio
de las fuerzas magnéticas se lleva a cabo a partir de un razonamiento paralelo
al utilizado en el análisis de los fenómenos electrostático. Se define un
campo magnético como la región de espacio en la que se manifiestan los
efectos de las fuerzas magnéticas. Esta porción de espacio es considerada una
magnitud vectorial y, por consiguiente, su intensidad en un punto es la
relación entre la fuerza a la que está sometido un polo magnético situado
en dicho punto y la cantidad de magnetismo del polo
Un imán
natural tiene la particularidad de atraer la limadura de hierro. La parte del
cuerpo sobre las que se deposita la limadura reciben el nombre de polos
magnéticos del imán.
Si se
dispone de un imán sobre un soporte puntual. De forma que pueda desplazarse
libremente, se observa que uno de sus extremos se orienta hacia el Norte
geográfico; este extremo se designa como polo Norte y el punto
opuesto se le denomina polo Sur.
La
ELECTRICIDAD se ha
venido utilizando de diferentes maneras desde su descubrimiento hasta nuestros
días.
Primero fue
utilizada a manera de experimentación y presentación de dichos experimentos en
reuniones sociales.
El acontecimiento más
relevante del uso de la electricidad al, servicio de la comunidad, lo marca la
invención de la lámpara incandescente llevada a cabo por Thomas Alva Edison
(1847 – 1931).
A partir de esta fecha se fue
diversificando el uso de la electricidad, comenzando por el alumbrado local y
posteriormente por el alumbrado público.
El uso de la electricidad en
la vida moderna es imprescindible. Difícilmente, una sociedad civilizada, puede
concebirse sin el uso de la electricidad.
La industria eléctrica
moderna, a través de la Tecnología ha puesto a disposición de la sociedad el uso
de máquinas eléctricas que facilitan las labores del hogar haciendo la vida más
placentera.
Las máquinas o artefactos
eléctricos que proporcionan comodidad, ahorro de tiempo y disminución de la
carga en los quehaceres de la casa se denominan electrodomésticos.
La comunicación entre
humanos es una necesidad. Unas veces la hacemos personalmente, otras mediante
comunicación escrita, teléfono, etc. También comunicar es desplazarse,
leer la prensa escrita, oír la radio, ver la televisión, asistir a una obra de
teatro, etc.
Cuando hablamos de teléfono,
prensa, radio, televisión nos damos cuenta de la importancia de la electricidad.
Todos estos medios de comunicación serían imposibles sin la electricidad.
LOS TRES
GRANDES DE LA ELECTRICIDAD
Para su información los tres
elementos que siempre están presentes en el funcionamiento de todos los
circuitos eléctricos son:
CORRIENTE:
Movimiento progresivo de
electrones libres a lo largo de un alambre u otro conductor, puestos en
movimientos por una fuerza electromotriz.
FUERZA
ELECTROMOTRIZ
(TENSIÓN):
Fuerza
que mueve a los electrones en un circuito, atrayéndolos y repeliéndolos
(produciendo corriente) a través del mismo.
RESISTENCIAS:
Cualquier efecto de oposición
que dificulta el movimiento de los electrones libres a través de los alambres,
cuando una fuerza electromotriz trata de producir corriente en un
circuito.
Un cambio en el valor de uno
cualquiera de estos “tres grandes” produce por lo menos un cambio en el valor de
uno de los otros dos.
CIRCUITO
ELÉCTRICO SIMPLE
El circuito eléctrico más
sencillo está formado por una fuerza que mueve los electrones, o fuente,
tal como la que proporciona una pila o una batería, una carga, tal como
un bombillo, y unos alambres de conexión.
UNIDADES DE
MEDIDAS DE LOS TRES GRANDES
En un circuito, la cantidad de
corriente se mide en Amperios (A). Un amperio es un
cierto número de electrones que pasan por un punto de un circuito eléctrico en
un segundo.
La unidad de medida de presión
eléctrica o fuerza electromotriz se mide en
Voltios (V). También
se puede definir el voltio como la presión necesaria para impulsar una corriente
de un amperio por una resistencia de un ohmio.
La unidad de medida de la
resistencia es el Ohmio (Ω).
TIPOS DE
CORRIENTE Y TENSIÓN
En electricidad, se emplean
varios tipos de corrientes y tensiones pero que se resumen en CONTINUA
y ALTERNA.
Corriente Continua o directa (c-c,
dc):
No varía la amplitud
(intensidad) de la corriente o tensión. Se obtienen en baterías, fuentes de
alimentación, etc.
Corriente Alterna (ac):
El flujo de electrones se
invierte (alterna) periódicamente, y la amplitud cambia generalmente de un modo
más o menos regular. Se produce en generadores a c, osciladores, algunos
micrófonos y en radio en general.
CIRCUITOS DE
CORRIENTE CONTINUA
Ley de Ohm
Siempre que se utilizan
circuitos eléctricos, sea en una simple linterna, en motores o generadores, o en
circuitos de radio y televisión, los tres grandes de la electricidad,
tensión, corriente y resistencias, se hallan presentes. Para el principiante,
cada paso puede resultar bastante comprensible, pero el recordarlo y, lo que es
aún más importante, aplicarlo en el momento oportuno, es la clave del éxito en
los estudios sobre circuitos eléctricos. Una vez que el estudiante haya
comprendido algo de la naturaleza física de la corriente, la tensión y la
resistencia, estará en condiciones de utilizar este conocimiento para aprender
cuándo, dónde, cómo, y lo que es más importante, por qué puede ser
aplicado a los circuitos eléctricos.
Anteriormente se explicó que
se produce un cambio en la corriente de un circuito modificando la tensión o la
resistencia del mismo:
-
Si la tensión aumenta,
la corriente aumenta. Por tanto, la tensión y la corriente son directamente proporcionales entre sí.
-
Si la resistencia de un
circuito aumenta, la corriente disminuye. Por tanto, resistencia y
corriente son inversamente proporcionales entre sí.
Los dos hechos anteriores pueden
resumirse en la siguiente afirmación, conocida por la
Ley de Ohm:
La corriente es
directamente proporcional a la tensión e inversamente proporcional
a la resistencia.
CIRCUITOS DE CORRIENTES ALTERNAS
De igual importancia
en radio, en comunicaciones y en aplicaciones de potencia, es un tipo de
corriente en la que el flujo de electrones se invierte periódicamente. La
inversión puede realizarse un pequeño número de veces por segundo, como ocurre
en la corriente industrial, o bien puede tener lugar varias millones de veces
por segundo como es el caso de las altas frecuencias empleadas en
radiocomunicaciones. Este tipo de corriente se denomina
CORRIENTE ALTERNA y se abrevia
ac o ca.
Una corriente alterna
es aquella cuya amplitud varía periódicamente; aumenta desde cero a un máximo en
una dirección, disminuye hasta cero, cambia de dirección y disminuye otra vez
hasta cero. Este proceso completo, que comienza por cero, pasa por dos máximo de
direcciones opuestas y retorna otra vez a cero, se denomina
CICLO.
El número de veces por segundo que una corriente realiza un ciclo completo, se
denomina
FRECUENCIA
de la corriente.
Esta
corriente tiene una serie de características ventajosas en comparación con la
corriente continua, y suele utilizarse como fuente de energía eléctrica tanto en
aplicaciones industriales como en el hogar. La característica práctica más
importante de la corriente alterna es que su voltaje puede cambiarse mediante un
sencillo dispositivo electromagnético denominado transformador. Las máquinas que
generan corriente alterna se llaman alternadores o generadores de a.c.
La gama de
frecuencias utilizables abarca desde 15 ciclos por segundos hasta treinta mil
millones de ciclos por segundos (30.000.000.000). Evidentemente resulta incomodo
designar por ciclo por segundos a todas las frecuencias comprendidas dentro de
este amplio margen, por lo que generalmente se emplean tres unidades múltiplos
de un ciclo por segundo como son:
KILOHERTZ (Khz),
MEGAHERTZ (MHz)
GIGAHERTZ (GHz),
y donde el hertzio
- HERTZ (Hz) -
equivale a un ciclo por segundo.
Las frecuencias
comprendidas entre 15 Hz y 20.000 Hz Se llaman frecuencias de audio
o baja frecuencias (b.f) debido a que son perceptibles por el oído humano
cuando son convertidas de señales eléctricas en acústicas por un altavoz o un
teléfono (auricular). Las frecuencias próximas a 50 ò 60 Hz se llaman de
potencia o energía por que son las que se emplean comúnmente para la
distribución de la energía eléctrica.
Las frecuencias
comprendidas entre 10.000 Hz ( 10 kHz) y 30.000.000.000 Hz (30 GHz), se
denominan radiofrecuencias ( r.f) ya que se emplean en
comunicaciones por radio y en técnicas afines.
LA
ELECTRÓNICA
Campo de la ingeniería y de la física aplicada relativo al diseño y aplicación
de dispositivos, por lo general circuitos electrónicos, cuyo funcionamiento
depende del flujo de electrones para la generación, transmisión, recepción y
almacenamiento de información.
Esta información puede consistir en voz o música (señales de voz) en un receptor
de radio, en una imagen en una pantalla de televisión, o en números u otros
datos en un ordenador o computadora.
Los
circuitos electrónicos ofrecen diferentes funciones para procesar esta
información, incluyendo la amplificación de señales débiles hasta un nivel
utilizable; la generación de ondas de radio; la extracción de información, como
por ejemplo la recuperación de la señal de sonido de una onda de radio (demodulación);
el control, como en el caso de la superposición de una señal de sonido a ondas
de radio (modulación), y operaciones lógicas, como los procesos
electrónicos que tienen lugar en las computadoras.
COMPONENTES EN UN CIRCUITO
Dentro de los
componentes que intervienen en un circuito encontramos los siguientes:
1. HILOS
O CABLES
Es el componente más
simple que tiene una utilización más alta en cualquier circuito electrónico. Con
ellos se pueden realizar todo tipo de conexiones que permiten llevar la
corriente eléctrica al punto que se desee. Normalmente, a todos se les agrupa
con el nombre de conductores.
Existen hilos sin
ningún aislamiento externo e hilos con una o más cubiertas aislantes.
Dentro los primeros,
conocidos como hilos desnudos se utilizan de forma casi exclusiva para
realizar conexiones cortas en un circuito eléctrico.
Los hilos con
cubiertas aislante se emplean en diversos usos. Generalmente son usados para
realizar conexiones más largas que los desnudos.
También se emplea la
denominación de cable para los coaxiales utilizados en alta frecuencia e
instalación de antenas colectivas o de automóvil. Este está formado por un
conductor central de un solo hilo de cobre o de varios arrollados, envuelto por
una cubierta de un plástico denominado polietileno con un espesor elevado sobre
la cual se encuentra un segundo conductor trenzado en forma de malla. Todo
el conjunto está recubierto por una segunda cubierta plástica que lo aísla del
exterior.
2. LAS RESISTENCIAS
Es uno de los
componentes imprescindibles en la construcción de cualquier equipo electrónico,
ya que permite distribuir adecuadamente la tensión y la corriente eléctrica a
todos los puntos necesarios.
Un factor muy
importante en las resistencias es la tolerancia o sea, la
precisión aproximada, por encima o por debajo, de su valor.
Para identificar el
valor de una resistencia, se utiliza un sistema por medio de colores que
permite cubrir toda la gama desde un ohmio hacia delante. A este sistema se le
denomina código de colores.
Al realizar la
elección de una resistencia y dependiendo de la función que cumple en un
circuito eléctrico debemos tener en cuenta la disipación de potencia.
3. POTENCIÓMETROS (RESISTENCIAS VARIABLES)
La gran mayoría de
los circuitos precisan que sobre ellos se realicen un cierto número de ajustes
internos que dependen de la forma de funcionamiento, En este caso se encuentran
los mandos externos de los aparatos electrónicos de uso general, tales como el
control de volumen de, el tono, la luminosidad de la pantalla de un televisor y
otros. Los términos resistencia variable y potenciómetro vienen a ser sinónimos
y se emplean en la práctica para designar a los mismos componentes.
4. EL CONDENSADOR (CAPACITOR)
Un condensador
consiste, básicamente, en dos placas metálicas separadas por un material
aislante. La capacidad
es la posibilidad de acumulación de carga eléctrica de un condensador cuando se
le aplica una tensión determinada.
La capacidad de los
condensadores se mide en unas unidades denominadas
FARADIOS.
En todos
los casos las unidades comúnmente utilizadas son microfaradio o
millonésima de faradios, nanofaradio o mil millonésima de faradio y
picofaradio o billonésima de faradio.
Dentro de los tipos
de condensadores tenemos, cerámicos, de plásticos y electrolíticos. Su
aplicación va desde las altas frecuencias hasta las bajas frecuencias como
condensadores de acoplo y de paso.
5. LAS BOBINAS O INDUCTANCIAS
Son otros de los
componentes esenciales en un circuito, sobre todo para el control y
procesamiento de corrientes o señales alternas. Esta compuesta por dos partes
básicas: núcleo y arrollamiento de hilo. Normalmente se usan como
choque en los filtros de rectificadores en la conversión de corriente
alterna a corriente continua. Cuando por una bobina circula una corriente
eléctrica, se comporta como si fuera un imán, La unidad de medida es el
henrio (H); pero generalmente se utilizan una unidad más pequeña que se
llama mili henrio (m H).
6. EL TRANSFORMADOR
Es un elemento capaz
de convertir un sistema de corriente alterna con una tensión e intensidad
determinada en otro con diferentes tensiones e intensidades, de manera que la
potencia se mantenga constante. Su funcionamiento está basado en el fenómeno de
inducción electromagnética.
Un transformador está
construido con dos o más bobinas de alambre devanada sobre un núcleo de hierro u
otro material. Ellos pueden elevar o disminuir un voltaje de corriente alterna
según el número de espiras de sus diferentes bobinados.
7. EL DIODO.
Es un elemento que
se desarrolló como solución al problema de la transformación de cualquier tipo
de corriente alterna en corriente continua, incluyendo la demodulación o
detección en un receptor de radio.
Los diodos
semiconductores están compuestos por dos zonas de material semiconductor
(silicio o germanio) formando lo que se denomina la unión P-N. Las partes de un
diodo son el ánodo y el
cátodo.
Los diodos se aplican
para la conversión de corriente alterna en corriente continua, en la
construcción de fuente de alimentación.
Dentro del amplio
conjunto de modelos y tipos de diodos, tenemos los siguientes:
-
Diodos rectificadores.
-
Diodos de alta frecuencia.
-
Diodo de conmutación.
-
Diodo estabilizador de tensión
(zener).
-
Diodos especiales (varicap, tunel y LED).
8. EL TRANSISTOR
Es un componente
fundamental e imprescindible en cualquier circuito electrónico que realice
funciones de amplificación, control, procesos de datos, cálculo numérico, radio
y televisión, estabilización de tensión o corriente, etc. Existen dos formas
básicas de aplicación:
Los
transistores se componen de semiconductores. Se trata de materiales, como el
silicio o el germanio, dopados (es decir, se les han incrustado pequeñas
cantidades de materias extrañas), de manera que se produce una abundancia o una
carencia de electrones libres.
El transistor es un
elemento semiconductor que tiene la propiedad de poder gobernar a voluntad, la
intensidad de corriente que circula entre dos de sus tres terminales. Los dos
primeros terminales se llaman emisor y colector y el
tercer terminal se llama base.
Existen transistores
tipo
NPN y PNP.
Dentro de las denominaciones de transistores también se encuentran los
transistores bipolares, FET,
MOSFET, UNIUNION,
etc.
9. TUBOS DE VACÍO O
VÁLVULAS
Al principio del
siglo XX se demostró que una corriente eléctrica podía pasar como un haz de
electrones libres a través de una cámara en la que se había hecho el vacío. Este
paso de corriente se denomina de conducción electrónica.
Un tubo de
vacío consiste en una cápsula de vidrio de la que se ha extraído el aire, y que
lleva en su interior varios electrodos metálicos. Un tubo sencillo de dos
elementos (diodo) está formado por un cátodo y un ánodo, este último conectado
al terminal positivo de una fuente de alimentación. El cátodo (un pequeño tubo
metálico que se calienta mediante un filamento) libera electrones que migran
hacia él (un cilindro metálico en torno al cátodo, también llamado placa).
Las partes
de los tubos al vacío o válvulas son:
PLACA, REJILLA, CÁTODO y FILAMENTO. Actualmente
los tubos al vacío son de uso limitado.
10. FUENTE DE ALIMENTACIÓN
Todo lo que vive o
realiza algún trabajo debe tener algo que le suministre energía, o sea una
fuente de alimentación. El
sol proporciona la energía que permite a las plantas convertirse en alimento, y
el alimento a su vez, proporciona la energía que nos permite vivir y moverse,
hablar, caminar, pensar. Enormes turbinas proporcionan hoy la energía para
accionar generadores eléctricos.
En electrónica
una fuente de alimentación es un circuito o dispositivo que transforma la
energía eléctrica primaria en la clase y cantidad de corriente alterna o
continua que necesitan los diferentes equipos electrónicos.
Las fuentes de
alimentación suministran los diferentes voltajes o tensiones requeridos por
los diferentes tipos de equipos electrónicos en un circuito como son, los
amplificadores, los osciladores, los transmisores, los receptores, etc.
Una fuente de
alimentación típica consta de tres partes principales que son:
EL
TRANSFORMADOR, EL
RECTIFICADOR Y EL FILTRO.
-
El
Transformador:
como se describió anteriormente es un aparato hecho con dos o más bobinas de
alambre devanados sobre un núcleo de hierro. Normalmente los transformadores se
conectan a una red eléctrica de 110 voltios AC o 220 voltios AC.
-
El
Rectificador:
consiste en transformar la tensión o corriente de entrada en tensiones o
corriente continua (DC) pulsante, o sea que no es corriente continua pura.
Existe rectificación de media onda y rectificación de onda completa,
Esto depende de los semiciclos que pasen por el rectificador.
-
El
Filtro:
en una fuente de alimentación, consiste en suavizar las pulsaciones de l salida
del rectificador y entregar y una tensión continua pura, o con muy poca o
ninguna pulsación.
Generalmente los filtros están
formados por varias combinaciones de inductancias y condensadores o resistencias y condensadores.
11. SISTEMAS UPS
Son dispositivos compuestos
por una fuente de alimentación, regulador, filtros y un banco interno de
baterías. El
UPS regula
automáticamente la tensión y el banco de batería puede ser reemplazado en
caliente en caso de cualquier anormalidad en él.
Normalmente es usado en
equipos que necesitan una fuente confiable de energía como en las computadoras,
equipos de datos, equipos de comunicaciones, en centrales telefónicas, etc. El
voltaje de entrada, por lo general, es igual al voltaje de salida. Permiten
trabajar durante breves cortes de energía sin perder los datos ni permanecer
inactivo e igualmente permiten guardar el trabajo y apagar el computador en caso
de falla de la energía eléctrica por largo tiempo.
Al igual que la fuente de
alimentación se conectan a la red eléctrica y al fallar ésta, las baterías
internas mantienen alimentados, por un tiempo determinado, los equipos
conectados a él.
12.
INSTRUMENTOS ELÉCTRICOS DE LABORATORIO
-
El Amperímetro: La corriente es una
de las cantidades más importante que uno quisiera medir en un circuito
eléctrico. Se conoce como amperímetro al dispositivo que mide corriente.
La corriente que se va a medir debe pasar directamente por el amperímetro,
debido a que éste debe conectarse a la corriente.
-
El Voltímetro:
Un dispositivo que
mide diferencias de potencial recibe el nombre de voltímetro. La diferencia de
potencial entre dos puntos cualesquiera en el circuito puede medirse uniendo
simplemente los terminales del voltímetro entre estos puntos sin romper el
circuito.
-
El Vatímetro: Es el principal instrumento para
medir la potencia real de un circuito o en un equipo de transmisión.
Normalmente se instala entre el transmisor y la antena. Se puede obtener igualmente la
potencia de un circuito multiplicando la tensión por la corriente. La unidad de
potencia es el vatio (watt).
-
El Osciloscopio: El osciloscopio es el
principal instrumento de laboratorio para medir y observar fenómenos eléctricos.
Es especialmente importante debido a que podemos evaluar la señales o las
imágenes observadas en él.
13. COMPONENTES
OPTOELECTRÓNICOS
Se incluyen todos aquellos
elementos o dispositivos semiconductores capaces de producir una radiación
luminosa comprendida dentro del espectro visible por los seres humanos. Dentro
de este grupo tenemos:
-
Diodos luminiscentes o LED.
-
Display o indicadores gráficos
por cristal líquido, luminiscentes y fluorescentes.
-
Opto-acopladores.
-
Fototransistores.
Los LEDs
son semiconductores que emiten luz cuando son conectados a un circuito eléctrico. Todos los dispositivos optoelectrónicos
realizan una de dos funciones, las cuales se utilizan para
su clasificación:
-
Conversión de energía
eléctrica a energía radiante:
A estos dispositivos se
les llama electro-luminiscentes (responden a la corriente eléctrica).
-
Conversión de energía radiante
a energía eléctrica: Este tipo de
dispositivos a menudo son llamados foto-detectores: Fotodiodos, Fotovoltaicos
(foto-celda), Fototransistores (están diseñados para aprovechar la sensibilidad a la
luz).
14.
LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
El desarrollo y fabricación de
los circuitos integrados constituyó uno de los grandes avances tecnológicos de
la electrónica a mediados del siglo XX. Su concepción se basa en sustituir todo
un conjunto de componentes discretos (diodos, resistencias, transistores,
condensadores, etc.) que realizan una función determinada, por un componente
único, preparado internamente con todo lo necesario para reproducir exactamente
la misma función anterior. Este contiene en su interior y en miniatura los
mismos e incluso más componentes que el circuito original, sin-embargo, la
diferencia está, a parte del reducido tamaño, en que todos están encerrados en
un encapsulado común y se encuentran montados o fabricados sobre un soporte
también común, denominados sustrato.
Dada la gran cantidad de
aplicaciones prácticas que existen en la electrónica moderna para los
circuitos integrados, se han desarrollado una gran cantidad de tipos y
modelos con los que se pueden resolver infinidades de problemas de diseños.
Estos se pueden dividir en cuatro grupos diferentes:
Circuitos Integrados
Lineales.
Ejemplo: Amplificadores
operacionales. Comparadores diferenciales.
Amplificadores de banda ancha o
vídeo.
Excitadores y
receptores de línea, etc.
Circuitos Integrados
Digitales. Trabajan con señales lógicas, “1” y “0”.
Ejemplo:
Serie: DTL, TTL, ECL, MOS, etc. Puertas Lógicas. Inversores, Contadores.
Codificadores y decodificadores, etc.
Circuitos Integrados de
Consumo.
Ejemplo:
Receptores de radio. TV. Equipo de sonido. Relojes electrónicos, etc.
Circuito Integrados Especiales.
Ejemplo:
Circuitos de memoria y periféricos de microprocesadores. Telecomunicaciones. Instrumentos de medidas.
Aplicaciones militares.
15. COMPONENTES SMD (Surface
Mount Device):
Todos los
componentes electrónicos en la actualidad han ido reduciéndose de tamaño debido
a las nuevas tecnologías, ésta los hace más pequeños por lo que reducen el
tamaño de los circuitos electrónicos.
Los componentes
electrónicos en la actualidad están ubicados en la superficie de la lámina de
circuito impreso y no como antes que éstos atravesaban los impresos para su
fijación y son conocidos como SMD (Surface Mount Device)
EL
TRANSMISOR Y EL RECEPTOR. BREVE DESCRIPCIÓN
1. Amplificador de
Radiofrecuencia
Usted sabe que una señal
enviada por un transmisor de radio viaja a través del aire hasta alcanzar su
radiorreceptor, algunas veces través de miles de kilómetros. El transmisor
puede tener miles de vatios, pero la señal que llega su receptor puede ser muy
débil. La señal que entra al receptor es generalmente del orden de unos pocos
millonésimos de voltios y debe amplificarse muchas veces antes que pueda excitar
un parlante.
En el receptor una señal de
radiofrecuencia (RF) puede amplificarse varias veces y de varias maneras
diferente. Se puede hacer en radiofrecuencia, tal como viene la señal de la
antena o se puede convertir en frecuencias más bajas, incluso en
audiofrecuencia (AF) y luego amplificarla.
Lo interesante que la función
del amplificador de radiofrecuencia no consiste solamente en la amplificación.
El trabajo más importante del amplificador de radiofrecuencia consiste en
separar las estaciones cuyas señales llegan al receptor de radio.
Este proceso se llama “SINTONÍA”.
Cuando usted sintoniza un transmisor, o receptor, está variando la frecuencia de
trabajo del amplificador de radiofrecuencia.
A la antena de un receptor de
radio llegan muchas señales de frecuencias diferentes. El oyente sintoniza
la radio ajustando el condensador variable de sintonía o perilla frontal. Esto
hace que la bobina de antena y un condensador formen un circuito resonante a la
frecuencia de la estación deseada. A causa del efecto resonante, la bobina y el
condensador seleccionan solamente la señal sintonizada a su frecuencia de
resonancia.
A manera de ilustración,
debemos tener presente que una bobina presenta menos resistencia a
las bajas que a las altas frecuencias; mientras que un condensador
presenta menos resistencia a las altas que a las bajas
frecuencias. ESTA RESISTENCIA se denomina REACTANCIA.
Una bobina determinada y un
condensador determinado resonarán a una frecuencia
solamente.
En los amplificadores de
radiofrecuencia quisiéramos que la etapa de amplificación seleccionara una
estrecha bande de frecuencia, rechazando el resto. Únicamente así podrá separar
estaciones próximas. Cuanto más estrecha sea la banda de frecuencia que deje
pasar el amplificador, mayor será su selectividad. Por lo tanto, SELECTIVIDAD
es la facultad que tiene el amplificador de seleccionar una entre varias señales
de frecuencias próximas.
La selectividad de un
amplificador de radiofrecuencia viene determinada por sus circuitos
sintonizados.
2. Osciladores
Hemos visto como trabajan los
amplificadores en los circuitos electrónicos. No menos importante son los
circuitos osciladores, o simplemente osciladores. La mayor parte de los radios
receptores contienen osciladores. Todo transmisor que envía mensajes a través
del aire emplea un oscilador para producir las señales.
Un transmisor de radio toma una
tensión de alta frecuencia, la amplifica y radia dicha señal amplificada a
lugares distantes mediante la antena transmisora... Un transmisor de radio no es
más que un oscilador asociado a varios amplificadores de RF de alta potencia
para amplificar la señal osciladora y hacer que ésta pueda ser radiada por la
antena hasta alcanzar grandes distancias.
Se dice que está oscilando,
cualquier cosa que se balancea hacia atrás y adelante de manera uniforme. La
cuerda del violín “oscila” al ser rozada por el arco. Un columpio
moviéndose hacia atrás y adelante, “oscila”. El péndulo que se balancea en el
reloj, “oscila”.
Osciladores controlados a cristal,
o simplemente, oscilador a cristal, es muy ampliamente usado porque tiene una
cualidad que no posee ningún oscilador electrónico: alta estabilidad de
frecuencia.
Un cristal tiene su frecuencia
propia de vibración.
A) EL TRANSMISOR
Generalmente un transmisor está
compuesto de las siguientes partes:
1.- MICRÓFONO.
Convierte ondas sonoras en
una señal eléctrica de baja tensión. Esta señal de audio se inyecta al
amplificador de audio para elevar la señal al nivel deseado.
2.- OSCILADOR LOCAL.
Genera la frecuencia de
radio (RF) de trabajo del transmisor.
3.- MEZCLADOR.
Es un circuito que se
encarga de mezclar las señales moduladas resultantes de las frecuencias de audio
y radiofrecuencia.
4.- AMPLIFICADOR DE
RADIOFRECUENCIA (RF).
Se encargan de amplificar
la señal de radiofrecuencia al nivel requerido para excitar el próximo paso.
5.- MULTIPLICADOR.
Dispositivo encargado de
aumentar la frecuencia hasta lo requerido. Pueden existir, a veces, varios pasos
multiplicadores, tales como dobladores, multiplicadores, triplicadores, etc.
6.- AMPLIFICADOR DE POTENCIA.
En esta etapa se amplifica
la señal de transmisión al vatiaje permitido para el transmisor.
7.- LA ANTENA.
La misión de la antena
transmisora es radiar al espacio la señal del transmisor. La señal radiada es
energía electromagnética y viaja a través del espacio en forma determinada por
su frecuencia.
B) EL RECEPTOR
Normalmente el receptor está compuesto de las siguientes partes:
1.- LA ANTENA.
Esta permite captar la
señal de radiofrecuencia (RF) proveniente del transmisor.
2.- AMPLIFICADOR DE
RADIOFRECUENCIA (RF).
En esta etapa se amplifica
la pequeñísima señal de rf captada por la antena.
3.- CONVERSOR (Mezclador y
Oscilador).
El objeto de esta etapa es
mezclar la señal amplificada de rf con la señal de frecuencia y amplitud
suministrada por el oscilador. De esta manera se obtiene una señal de frecuencia
más baja que la de radiofrecuencia que recibe el nombre de frecuencia
intermedia (FI).
4.- DETECTOR.
Permite eliminar la
frecuencia intermedia y dejar pasar la frecuencia de audio o de baja frecuencia
(BF).
5.- AMPLIFICADOR DE AUDIO.
Se encarga de elevar la
señal de audio a un nivel suficiente para activar el parlante y lograr un tono
agradable al oído.
6.- LÍNEA DE TRANSMISIÓN.
Permite conectar la
antena al transmisor o al receptor en un circuito de
comunicaciones. Las líneas de transmisión más utilizados son los cables
coaxiales del tipo RG.
BIBLIOGRAFÍA
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RELACIONADAS CON ELECTRICIDAD Y LA RADIOAFICIÓN).
