Jorge Rivera SolanoCO.VO.MO.SA

Extra clase de control de máquinas

Descripción: 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.

Características: Tensión inversa de ruptura

Estudiaremos la hoja de características del diodo 1N4001, un diodo rectificador empleado en fuentes de alimentación (circuitos que convierten una tensión alterna en una tensión continua).

La serie de diodos del 1N4001 al 1N4007 son siete diodos que tienen las mismas características con polarización directa, pero en polarización inversa sus características son distintas.

Corriente máxima con polarización directa

Un dato interesante es la corriente media con polarización directa, que aparece así en la hoja de características:

Caída de tensión con polarización directa

Otro dato importante es la caída de tensión con polarización directa:

Corriente inversa máxima

En esta tabla esta la corriente con polarización inversa a la tensión

continua indicada (50 V para un 1N4001).

Diodo

Curva característica

Descripción: El LED (Light-Emitting Diodo: Diodo Emisor de Luz), es un dispositivo semiconductor que emite luz

incoherente de espectro reducido cuando se polariza de forma directa la unión PN en la cual circula por él una corriente eléctrica . 

Características:

La pata más larga siempre va a ser el ánodo. En el lado del cátodo, la base del led tiene un borde

plano. Dentro del led, la plaqueta indica el ánodo. Se puede

reconocer porque es más pequeña que el yunque, que indica el cátodo

Diodo LED

Curva Característica

Descripción: El diodo Zener es un diodo de cromo que se ha construido para que

funcione en las zonas de rupturas. Además si el voltaje de la fuente es inferior a la del diodo éste no puede hacer su regulación característica.

Características: A un diodo Zener se le aplica una corriente eléctrica del ánodo al 

cátodo (polarización directa) toma las características de un diodo rectificador básico (la mayoría de casos), pero si se le suministra corriente eléctrica de cátodo a ánodo (polarización inversa), el diodo sólo dejará pasar una tensión constante. No actúa como rectificador sino como un estabilizador de tensión

En conclusión: el diodo Zener debe ser polarizado al revés para que adopte su característica de regulador de tensión. En la siguiente figura se observa su uso como regulador de tensión:

Diodo Zener

Curva Característica

Descripción: El transistor de unión bipolar (del inglés bipolar junction transistor,

o sus siglas BJT) es un dispositivo electrónico de estado sólidoconsistente en dos uniones PN muy cercanas entre sí, que permite controlar el paso de la corriente a través de sus terminales. La denominación de bipolar se debe a que la conducción tiene lugar gracias al desplazamiento de portadores de dos polaridades (huecos positivos y electrones negativos), y son de gran utilidad en gran número de aplicaciones; pero tienen ciertos inconvenientes, entre ellos su impedancia de entrada bastante baja.

Características: Pueden funcionar como

interruptores. Como amplificador.

Transistores BJT

Curva Característica

Descripción:El transistor de efecto de campo metal-óxido-semiconductor o MOSFET, es un transistor utilizado para amplificar o conmutar señales electrónicas. El MOSFET es un dispositivo de cuatro terminales llamados surtidor (S), drenado (D), compuerta (G) y sustrato (B). Sin embargo, el sustrato generalmente está conectado internamente al terminal del surtidor, y por este motivo se pueden encontrar dispositivos MOSFET de tres terminales.

Características: Sirve para conmutar señales eléctricas. La puerta está aislada del canal. La resistencia de entrada de este tipo de transistores es elevadísima, del

orden de 10.000 MW , lo que les convierte en componentes ideales para

amplificar señales muy débiles.

Transistor Mosfet

Curva Característica

Descripción: El transistor bipolar de puerta aislada (IGBT, del inglés Insulated Gate Bipolar

Transistor) es un dispositivo semiconductor que generalmente se aplica como interruptor controlado en circuitos de electrónica de potencia. Este dispositivo posee la características de las señales de puerta de los transistores de efecto campo con la capacidad de alta corriente y bajo voltaje de saturación del transistor bipolar, combinando una puerta aislada FET para la entrada de control y un transistor bipolar como interruptor en un solo dispositivo. El circuito de excitación del IGBT es como el del MOSFET, mientras que las características de conducción son como las del BJT.

Características: El IGBT es adecuado para velocidades de conmutación de hasta 100 kHz. Es usado en aplicaciones de altas y medias energía como fuente conmutada,

control de la tracción en motores y cocina de inducción.  Tiene la capacidad de manejo de corriente de un bipolar pero no requiere de la

corriente de base para mantenerse en conducción.

IGBT

Curva característica

Descripción: El transistor uniunión (en inglés UJT: UniJuntion Transistor) es un tipo de transistor

 que contiene dos zonas semiconductoras. Tiene tres terminales denominadas Emisor, Base uno y Base 2, también esta formado por una barra semiconductora tipo N, entre los terminales B1-B2.

Características:

UJT

Fijándose en la curva característica del UJT se puede notar que cuando el voltaje   sobrepasa un valor   de ruptura, el UJT presenta un fenómeno de modulación de resistencia que, al aumentar la corriente que pasa por el dispositivo, la resistencia de esta baja y por ello, también baja el voltaje en el dispositivo, esta región se llama región de resistencia negativa. Este es un proceso con realimentación positiva, por lo que esta región no es estable, lo que lo hace excelente para conmutar, para circuitos de disparo de tiristores y en osciladores de relajación.

Curva Característica

Descripción: El temporizador IC 555 es un circuito integrado (chip) que se utiliza en una variedad de aplicaciones y se aplica en la generación de

pulsos y de oscilaciones. El 555 puede ser utilizado para proporcionar retardos de tiempo, como un oscilador, y como un circuito integrado flip-flop

Características de las patas:

GND (normalmente la 1): es el polo negativo de la alimentación, generalmente tierra (masa). Disparo (normalmente la 2): Es donde se establece el inicio del tiempo de retardo si el 555 es

configurado como monoestable. Este proceso de disparo ocurre cuando esta patilla tiene menos de 1/3 del voltaje de alimentación. Este pulso debe ser de corta duración, pues si se mantiene bajo por mucho tiempo la salida se quedará en alto hasta que la entrada de disparo pase a alto otra vez.

Salida (normalmente la 3): Aquí veremos el resultado de la operación del temporizador, ya sea que esté conectado como monoestable, estable u otro. Cuando la salida es alta, el voltaje será el voltaje de alimentación (Vcc) menos 1.7 V. Esta salida se puede obligar a estar en casi 0 voltios con la ayuda de la patilla de reinicio (normalmente la 4).

Reinicio (normalmente la 4): Si se pone a un nivel por debajo de 0.7 Voltios, pone la patilla de salida a nivel bajo. Si por algún motivo esta patilla no se utiliza hay que conectarla a alimentación para evitar que el temporizador se reinicie.

Control de voltaje (normalmente la 5): Cuando el temporizador se utiliza en el modo de controlador de voltaje, el voltaje en esta patilla puede variar casi desde Vcc (en la práctica como Vcc -1.7 V) hasta casi 0 V (aprox. 2 V menos). Así es posible modificar los tiempos. Puede también configurarse para, por ejemplo, generar pulsos en rampa.

Umbral (normalmente la 6): Es una entrada a un comparador interno que se utiliza para poner la salida a nivel bajo.

Descarga (normalmente la 7): Utilizado para descargar con efectividad el condensador externo utilizado por el temporizador para su funcionamiento.

Voltaje de alimentación (VCC) (normalmente la 8): es la patilla donde se conecta el voltaje de alimentación que va de 4.5 V hasta 16 V.

555

Símbolo

Descripción: Los rectificadores controlados de silicio SCR se emplea como dispositivo de control.

El rectificador controlado de silicio SCR, es un semiconductor que presenta dos estados estables: en uno conduce, y en otro está en corte (bloqueo directo, bloqueo inverso y conducción directa).

Características:

El siguiente gráfico muestra un circuito equivalente del SCR para comprender su funcionamiento.

Al aplicarse una corriente IG al terminal G (base de Q2 y colector de Q1), se producen dos corrientes: IC2 = IB1.IB1 es la corriente base del transistor Q1 y causa que exista una corriente de colector de Q1 (IC1) que a su vez alimenta la base del transistor Q2 (IB2), este a su vez causa más corriente en IC2, que es lo mismos que IB1 en la base de Q1.Este proceso regenerativo se repite hasta saturar Q1 y Q2 causando el encendido del SCR

SCR

Curva característica

Descripción: El triac es un dispositivo semiconductor de tres terminales que se usa para controlar el flujo de corriente promedio a

una carga, con la particularidad de que conduce en ambos sentidos y puede ser bloqueado por inversión de la tensión o al disminuir la corriente por debajo del valor de mantenimiento.

Características:

Su versatilidad lo hace ideal para el control de corrientes alternas.Una de ellas es su utilización como interruptor estático ofreciendo muchas ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales y los relés.Funciona como interruptor electrónico y también a pila.Se utilizan TRIACs de baja potencia en muchas aplicaciones como atenuadores de luz, controles de velocidad para motores eléctricos, y en los sistemas de control computarizado de muchos elementos caseros. No obstante, cuando se utiliza con cargas inductivas como motores eléctricos, se deben tomar las precauciones necesarias para asegurarse que el TRIAC se apaga correctamente al final de cada semiciclo de la onda de Corriente alterna.

Triac

Curva Caracteristicas

Descripción: El DIAC (Diodo para Corriente Alterna) es un dispositivo semiconductor de

dos conexiones. Es un diodo bidireccional dispararle que conduce la corriente sólo tras haberse superado su tensión de disparo, y mientras la corriente circulante no sea inferior al valor característico para ese dispositivo.

Características: Los DIAC son una clase de tiristor, y se usan normalmente para

disparar los triac, otra clase de tiristor. Es un dispositivo semiconductor de dos terminales, llamados

ánodo y cátodo. Actúa como un interruptor bidireccional el cual se activa cuando el voltaje entre sus terminales alcanza el voltaje de ruptura, dicho voltaje puede estar entre 20 y 36 volts según la referencia

Diac

Curva característica

Descripción:Se trata de un dispositivo electrónico (normalmente se presenta como circuito integrado ) que tiene dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G) (ganancia):Vout = G·(V+ − V−) el más conocido y comúnmente aplicado es el UA741 o LM741.

El primer amplificador operacional monolítico, que data de los años 1960, fue el Fairchild μA702 (1964), diseñado por Bob Widlar. Le siguió el Fairchild μA709 (1965), también de Widlar, y que constituyó un gran éxito comercial. Más tarde sería sustituido por el popular Fairchild μA741 (1968), de David Fullagar, y fabricado por numerosas empresas, basado en tecnología bipolar.

Originalmente los A.O. se empleaban para operaciones matemáticas  (suma, resta, multiplicación , división, integración ,derivación, etc.) en calculadoras analógicas . De ahí su nombre.

El A.O. ideal tiene una ganancia infinita, una impedancia  de entrada infinita, un ancho de banda también infinito, una impedancia de salida nula, un tiempo de respuesta nulo y ningún ruido. Como la impedancia de entrada es infinita también se dice que las corrientes  de entrada son cero.

Caracteristicas: Los terminales son: V+: entrada no inversora V-: entrada inversora VOUT: salida VS+: alimentación positiva VS-: alimentación negativa Los terminales de alimentación pueden recibir

diferentes nombres, por ejemplos en los A.O. basados en FET VDD y VSS respectivamente. Para los basados en BJTson VCC y VEE.

Habitualmente los pines de alimentación son omitidos en los diagramas eléctricos por claridad.

Amplificador operacional LM741

Simbolo

Definición: La puerta AND o compuerta AND es una puerta lógica digital que implementa la 

conjunción lógica . se comporta de acuerdo a la tabla de verdad mostrada a la derecha. Ésta entregará una salida ALTA (1), dependiendo de los valores de las entradas, siendo este caso, al recibir solo valores altos en ambas entradas. Si alguna de estas entradas no son ALTAS, entonces se mostrará un valor de salida BAJA (0). En otro sentido, la función de la compuerta AND efectivamente encuentra el mínimo entre dos dígitos binarios, así como la función OR encuentra elmáximo. Por lo tanto, la salida X solamente es "1" (1 lógico, nivel alto) cuando la entrada A como la entrada B están en "1". En otras palabras la salida X es igual a 1 cuando la entrada A y la entra.da B son 1

Caracteristica: Se comporta de acuerdo a la tabla de verdad mostrada a la derecha.

Ésta entregará una salida ALTA (1), dependiendo de los valores de las entradas, siendo este caso, al recibir solo valores altos en ambas entradas. Si alguna de estas entradas no son ALTAS, entonces se mostrará un valor de salida BAJA (0). En otro sentido, la función de la compuerta AND efectivamente encuentra el mínimo entre dos dígitos binarios, así como la función OR encuentra elmáximo. Por lo tanto, la salida X solamente es "1" (1 lógico, nivel alto) cuando la entrada A como la entrada B están en "1". En otras palabras la salida X es igual a 1 cuando la entrada A y la entrada B son 1

Compuerta AND

Definición: La puerta lógica NO-Y, más conocida por su

nombre en inglés NAND, realiza la operación de producto lógico negado. En ocasiones es llamada también barra de Sheffer.

Caracteristicas:Podemos decir que la puerta NO-Y como aquella

que proporciona a su salida un 0lógico únicamente cuando todas sus entradas están a 1.

Compuerta NAND

Definición:La puerta lógica O, más conocida por realizar la

operación de suma lógica.Caracteristicas: Podemos definir la puerta O como aquella que

proporciona a su salida un 1 lógico si al menos una de sus entradas está a1.

Compuerta OR

Definición:La puerta lógica NO-O, más conocida por su

nombre en inglés NOR, realiza la operación de suma lógica negada. En ocasiones es llamada también barra de Pierce

Caracteristicas:Podemos definir la puerta NO-O como aquella que

proporciona a su salida un 1lógico sólo cuando todas sus entradas están a 0. La puerta lógica NOR constituye un conjunto completo de operadores.

Compuerta NOR

Definición:La puerta lógica OR-exclusiva, más conocida

por su nombre en inglés XOR, realiza la función booleana A'B+AB'. Su símbolo es  (signo más "+" inscrito en un círculo). 

Caracteristicas: Desde el punto de vista de la aritmética módulo

2, la puerta XOR implementa la suma módulo 2, pero mucho más simple de ver, la salida tendrá un 1 siempre que el número de entradas a 1 sea impar.

Compuerta XNOR

www.wikipedia.comwww.ladelec.comwww.laneros.comwww.wanadoo.es

Bibliografía