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JESÚS M. ISASIS G.

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:

 

  • Como elemento utilizable de forma individual o discreto.

  • Incorporado en un circuito  integrado del que siempre forma la célula básica de funcionamiento.

 

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

  1. COMUNICACIÓN Y ELECTRÓNICA. SHRADER. MC GRANW-HILL..EDICION EN ESPAÑOL. MEX. 1971.

  2. EDUCACIÓN PARA EL TRABAJO.  7mo. GRADO.  O. CABRITA / P. DOMÍNGUEZ. EDIT. TRIANGULO.

  3. RADIO HANDBOOK.  MARCOMBO S.A.   WILLIAMS ORR (W6SAI).  18ª  EDICIÓN. AÑO 1972.

  4. GRAN ENCICLOPEDIA ELECTRÓNICA. EDICIONES NUEVA VALENTE. ENERO 1985.

  5. ELECTRÓNICA BÁSICA. V. VALKENBORTGH. VOL. 1.  EDITORIAL CONTINENTAL MÉXICO. 1966.

  6. WWW. (INTERNET).COM (VARIAS PAGINA Web RELACIONADAS CON ELECTRICIDAD Y LA RADIOAFICIÓN).

 

JULIO 2007