Saber Electrónica N° 303 Edición Argentina

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ISSN: 0328-5073

ISSN: 0328-5073 Año 26 / 2012 / Año 26 / 2012 / Nº 303 Nº 303

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SECCIONES FIJAS

Descarga de CD: Curso de PICs & PICAXE en Videos. Aprenda con 10 Videos Educativos 16

Sección del Lector 80

ARTÍCULO DE TAPA

Autómatas Programables: El Lenguaje Ladder o en Escalera 3

CURSO DE ELECTRÓNICA

Etapa 2, Lección 3:

Los Transistores de Efecto de Campo 17

Prácticas con FET 25

MONTAJES

Probador de Fly-Back y Arrollamientos 29

Analizador Dinámico 31

6 Proyectos de Iluminación 61

Atenuador con Potenciómetro para Lámparas Incandecentes 61

Automático para Luz de Pasillo 62

Lámpara de Neon con 9V DC 62

Circuito para Flash Secundario 63

Flash Estroboscópico Bailable 63

Intermitentes para Carteles de Iluminación 64

MANUALES TÉCNICOS

Instalación y Puesta en Marcha de un Aire Acondicionado Tipo Split 33

AUTO ELÉCTRICO

Pruebas del Sistema Electro/Electrónico. Parte 4 49

TÉCNICO REPARADOR

Recuperación de Microcontroladores Dañados 53

El Papel de los MOSFET de Potencia en las Notebooks 57

TECNOLOGÍA DE PUNTA

Edición y Simulación de Rutinas en Programa Ladder o en Escalera 67

EDITORIAL

QUARK Año 26 - Nº 303 OCTUBRE 2012

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San Ricardo 2072, Barracas Vea en la página 66 más detalles SUMARIO 303.qxd 19/9/12 14:39 Página 1

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DEL DIRECTOR

AL LECTOR

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IENE

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ODO

Bien, amigos de Saber Electrónica, nos encon-tramos nuevamente en las páginas de nuestra re-vista predilecta para compartir las novedades del mundo de la electrónica.

Al momento de estar escribiendo este edi-torial me encuentro a sólo una hora de partir para el aeropuerto con motivo de comenzar una nueva gira por varios países para el

dicta-do de eventos junto con varios Ingenieros, colaboradicta-dores del Club saber Electrónica (Francisco Di Zonno, Luis Alberto Castro Regalado, Ismael Cervantes de Anda, Juan Carlos Ahumada, entre otros). En es-ta oportunidad en algunos casos realizaremos es-talleres prácticos con asistencia personal y por Internet sobre Técnicas Digitales, PLCs, Ilu-minación, Energía Solar, etc. y en otros casos realizaremos cursos de Electrónica Automotriz y Reparación de Computadoras portátiles.

Si se fija en el contenido de esta edición, varios de los temas que desarrollaremos en el marco del Club Saber Electrónica también son tratados en esta revista y es lógico, porque los autómatas progra-mables hoy son parte de casi cualquier proceso industrial y tanto el técnico como el profesional no pueden dejar de saber programar en lenguaje en escalera. A su vez, hoy casi no se fabrican automóviles que no posean la famosa “ECU” y aprender a realizar mediciones es casi “obligatorio” incluso para los mecánicos.

Siguiendo con esta lógica, también incluimos en nuestra querida revista algunos montajes de iluminación, mismos que empleamos en los talleres para realizar prácticas y hasta explicamos el “papel” del los MOSFET en las nuevas computadoras portátiles ya que cuando el técnico tenga que abrir alguno de estos dispositivos de reciente fabri-cación se va a encontrar con que las fuentes de alimentación están hechas con estos componentes.

También continuamos con el Curso de Técnico Superior en Elec-trónica; ya estamos promediando la segunda etapa y quiero confesar-les que me he visto tentado en abandonar su publicación ya que ocu-pa varias páginas de la revista pero las constantes consultas de los lectores me lleva a pensar que se está convirtiendo en una de las sec-ciones preferidas.

Bueno, ya hemos brindado un pequeño panorama de nuestra ac-tualidad por lo que solo me resta agradecerle que nos siga eligiendo y esperando que el contenido sea de su agrado.

¡Hasta el mes próximo!

SABER ELECTRONICA

Director Ing. Horacio D. Vallejo

Producción

José María Nieves (Grupo Quark SRL)

Columnistas: Federico Prado Luis Horacio Rodríguez

Peter Parker Juan Pablo Matute

EDITORIAL QUARK S.R.L.

Propietaria de los derechos en castellano de la publicación men-sual SABER ELECTRONICA

Argentina: (Grupo Quark SRL) San

Ricardo 2072, Capital Federal, Tel (11) 4301-8804

México (SISA): Cda. Moctezuma 2,

Col. Sta. Agueda, Ecatepec de More-los, Edo. México, Tel: (55) 5839-5077

ARGENTINA Administración y Negocios Teresa C. Jara (Grupo Quark)

Staff

Liliana Teresa Vallejo, Mariela Vallejo, Diego Vallejo

Sistemas: Paula Mariana Vidal Red y Computadoras: Raúl Romero Video y Animaciones: Fernando Fernández

Legales: Fernando Flores Contaduría: Fernando Ducach Técnica y Desarrollo de Prototipos:

Alfredo Armando Flores México Administración y Negocios Patricia Rivero Rivero, Margarita Rivero Rivero

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Ing. Ismael Cervantes de Anda, Ing. Luis Alberto Castro Regala-do, Victor Ramón Rivero Rivero, Georgina Rivero Rivero, José

Luis Paredes Flores Atención al Cliente Alejandro Vallejo [email protected]

Director del Club SE: [email protected]

Grupo Quark SRL San Ricardo 2072 - Capital Federal

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Grupo Quark SRL y Saber Electrónica no se responsabiliza por el contenido de las notas firmadas. Todos los productos o marcas que se mencionan son a los efectos de prestar un servicio al lector, y no en-trañan responsabilidad de nuestra parte. Está prohibida la reproduc-ción total o parcial del material contenido en esta revista, así como la industrialización y/o comercialización de los aparatos o ideas que aparecen en los mencionados textos, bajo pena de sanciones legales,

E

DITORIAL

Q

UARK

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INTRODUCCIÓN

El denominado diagrama de contactos, len-guaje ladder o en escalera es un lenlen-guaje gráfico, derivado del lenguaje de relés. Mediante símbolos representa contactos, bobinas, etc. Su principal ven-taja es que los símbolos básicos están normalizados según el estándar IEC y son empleados por todos los fabricantes. Los símbolos básicos se muestran en la figura 1.

En estos diagramas la línea vertical a la izquierda representa un conductor con tensión, y la línea ver-tical a la derecha representa un potencial de tierra (GND).

En la figura 2 tenemos un ejemplo de progra-mación en lenguaje ladder con su correspondiente

programa en lenguaje de instrucciones (derecha). Con este tipo de diagramas se describe normalmente la

Ar

tículo de T

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A

UTÓMATAS

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ROGRAMABLES

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ENGUAJE

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SCALERA

El lenguaje LADDER, también denomi-nado lenguaje de contactos o en esca-lera, es un lenguaje de programación gráfico muy popular dentro de los autómatas programables debido a que está basado en los esquemas eléctri-cos de control clásieléctri-cos. De este modo, con los conocimientos que todo técnico eléctrico posee, es muy fácil adaptarse a la programación en este tipo de len-guaje. Para programar un autómata con LADDER, además de estar familiari-zado con las reglas de los circuitos de conmutación, es necesario conocer cada uno de los elementos que

com-ponen este lenguaje. En este artículo se describen de modo general los más comunes. Aclaramos que, en esta misma edición, se publica una nota en la que se describe la forma de “practicar” con este lenguaje, mediante el empleo de un software gratuito con el que también podrá hacer simu-laciones para comprobar si la rutina que ha escrito funciona como Ud. desea.

Figura 2 Figura 1

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operación eléctrica de distintos tipos de OR X3 máqui-nas, y puede utilizarse para sintetizar un sistema de con-trol y, con las herramientas de software adecuadas, rea-lizar la programación del PLC.

Se debe recordar que mientras que en el diagrama eléctrico todas las acciones ocurren simultáneamente, en el programa se realizan en forma secuencial, siguiendo el orden en que los "escalones" fueron escri-tos, y que a diferencia de los relés y contactos reales (cuyo número está determinado por la implementación física de estos elementos), en el PLC se puede conside-rar que existen infinitos contactos auxiliares para cada entrada, salida, relé auxiliar o interno, etc.

En este tipo de lenguaje cada instrucción es un “escalón” del programa (de ahí el nombre ladder, que significa: escalera).

LOSCONTACTOS

Los elementos a evaluar para decidir si se deben activar o no las salidas en determinado "escalón", son variables lógicas o binarias, que pueden tomar solo dos estados lógicos: 1 ó 0. Estos estados surgen del valor (estado) que toman las entradas del PLC o de relés inter-nos del mismo.

En la programación escalera (ladder), estas variables se representan por contactos, que justamente pueden estar en sólo dos estados: abierto o cerrado.

Los contactos se representan con la letra "E" y dos números que indican el módulo al cual pertenecen y la bornera a la cual están conectados, figura 3:

Los contactos cerrados (normalmente “cerrados”) al activarse se abrirán.

Los contactos abiertos (normalmente “abiertos”) al activarse se cerrarán.

Las salidas en un programa ladder son equivalentes a las cargas (bobinas de relés, lámparas, etc.) de un cir-cuito eléctrico.

Se las identifica con la letra "S", "A" u otra letra, depen-diendo de los fabricantes, y dos números que indicaran el modulo al cual pertene-cen y la bornera al la cual están asociados, figura 4, por ejemplo:

S0.1 -> Salida del módulo "0", conectado en el borne "1".

S2.3 -> Salida del módulo "2", conectado en el borne "3".

RELÉSINTERNOS OMARCAS

Como salidas en el programa para hacer funcionar a un PLC se toma no sólo a las que el equipo posee físi-camente hacia el exterior (salidas externas), sino tam-bién las que se conocen como "Relés Internos o Marcas". Los relés internos son simplemente variables lógicas que se pueden usar, por ejemplo, para memo-rizar estados o como acumuladores de resultados que se utilizarán posteriormente en el programa.

Se las identifica con la letra "M" y un número el cual ser-virá para asociarla a algún evento, tal como mostra-mos en la figura 5. Siempre una marca tendrá aso-ciado un contacto.

En la figura 6 tenemos un ejemplo para el uso de una “marca” donde el estado de la salida “M50”

Artículo

de Tapa

Figura 3 Figura 4

Figura 5

Figura 6

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depende directamente de la entrada E0.0, pero esta salida no está conectada a un borne del módulo de salidas, es una marca interna del programa. Mientras que el estado de la salida S1.2 es el resultado del estado que tiene el contacto M50. Así por ejemplo, cada vez que se cierre el contacto E0.0, se modificará el estado virtual de la marca (estado de M50) y cuando se cumplan las condiciones establecidas en dicha variable el contacto M50 se cerrará y se activará la salida S1.2.

Las marcas remanentes son aquellas que en el caso de haber un fallo de tensión, cuando se restablece recuerdan su estado anterior, o sea, si estaban a 1 se pondrán a 1 solas (las salidas NO son remanentes). En la figura 7 tenemos un ejemplo.

FUNCIONESLÓGICAS

Las funciones lógicas más complejas como: tempo-rizadores, contadores, registros de desplazamiento, etc. se representan en formato de bloques.

Estos no están normalizados, aunque guardan una gran similitud entre sí para distintos fabricantes. Resultan mucho más expresivos que si se utiliza para el mismo fin el lenguaje en lista de instrucciones. Sobre estos blo-ques se define:

* La base de los tiempos y el tiempo final en el caso de temporizadores.

* El módulo de conteo y condiciones de paro y reset en el caso de contadores.

* Existen también bloques funcionales complejos que permiten la manipulación de datos y las operacio-nes con variables digitales de varios bits.

La presencia de estos bloques de ejecución depen-diente de una o más condiciones binarias, multiplica la potencia de programación sin dejar de mantener las ventajas de la representación gráfica del programa. Así, pueden programarse situaciones de automatización compleja que involucren variables digitales, registros, transferencias, comparaciones, señales analógicas, etc.

No todos los PLCs, aun del mismo fabricante, pue-den manejar todas las posibilidades de programación con contactos; solo las gamas más altas acceden a la totalidad de extensiones del lenguaje.

LOSTEMPORIZADORES

Como lo indica su nombre, cada vez que alcanzan cierto valor de tiempo activan un contacto interno. Dicho valor de tiempo, denominado PRESET o meta, debe ser declarado por el usuario. Luego de haberse indicado el tiempo de meta, se le debe indicar con cuáles condiciones debe empezar a temporizar, o sea a contar el tiempo. Para ello, los temporizadores tienen una entrada denominada START o inicio, a la cual deben llegar los contactos o entradas que sirven como condición de arranque. Dichas condiciones, igual que cualquier otro renglón de programa ladder, pueden contener varios contactos en serie, en paralelo, normal-mente abiertos o normalnormal-mente cerrados.

Una de las tantas formas de representación es la mostrada en la figura 8.

Las operaciones de tiempo permiten programar los temporizadores internos del autómata. Existen diversos tipos de temporizadores y para utilizarlos se deben ajus-tar una serie de parámetros:

El Lenguaje

Ladder o en

Escalera

Figura 7

Figura 8

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* Arranque del temporizador: conjunto de contac-tos que activan el temporizador, conectados como se desee.

* Carga del tiempo: la forma habitual es mediante una constante de tiempo, pero pueden haber otros ajustes, por ejemplo, leyendo las entradas, un valor de una base de datos, etc.

Esta carga del valor se debe realizar con la instruc-ción L que lo almacena en una zona de memoria lla-mada acumulador (AKKU1) para luego transferirlo al temporizador.

El formato para este bloque sería: L KT xxx.y

Dónde:

KT es una constante de tiempo. La letra K se emplea para señalizar que el valor que le sigue es una constante (en este caso, una constante de tiempo).

xxx es el tiempo (máximo 999)

y es la base de tiempo; si y=0 el temporizador cuenta centésimas de segundo; si y = 1 el dor cuenta décimas de segundo; si y = 2 el temporiza-dor cuenta segundos; si y=3 el temporizatemporiza-dor cuenta de a diez segundos. Por ejemplo sea:

KT 654.1

Esto significa que el temporizador contará 654 déci-mas de segundo (ya que xxx = 654 e y=1), o sea 65,4 segundos.

Otro ejemplo sería: KT 328.2

Significa que el temporizador contará 328 segundos. Los temporizadores se denominan “T0…MAX”. El número MAX de temporizadores internos que puede tener el PLC depende del fabricante.

La función “paro del temporizador” es opcional y pone a cero el valor contado en el temporizador.

A continuación definimos diferentes tipos de tempo-rizadores:

SE - Con retardo a la conexión.

SS - Con retardo a la conexión activado por impulso en set.

SI - mientras mantenemos conectada la señal set, la salida estará activa durante KT.

SV - mantiene la salida activa durante la cuenta KT.

Temporizador SE: “retardo a la conexión mante-niendo la entrada set a 1”.

La entrada reset desconecta el temporizador. Su símbolo y uso se muestra en la figura 9.

Temporizador SS: “retardo a la conexión activado por impulso en set”.

Sólo se desconectará la salida por la entrada reset. Su símbolo y uso se muestra en la figura 10.

Temporizador SI: En este tipo de temporizador, “mientras mantenemos conectada la señal set, la salida estará activa durante KT”. Su símbolo y uso se muestra en la figura 11.

Artículo

de Tapa

Figura 9

Figura 10

(9)

(10)

Temporizador SV: mantiene la salida activa durante KT independientemente del tiempo de la señal set esté activa. Su símbolo y uso se muestra en la figura 12.

LOSCONTADORES

Se trata de contadores virtuales, definidos como posiciones de memoria que almacenan un valor numé-rico, mismo que se incrementa o decrementa

según la configuración dada a dicho contador. Como los temporizadores, un contador debe tener un valor prefijado como meta o PRESET, el cual es un número que el usuario pro-grama para que dicho contador sea activo o inactivo según el valor alcanzado.

Por ejemplo, si el con-tador tiene un preset de 15 y el valor del conteo va en 14, se dice que el contador se encuentra inac-tivo, sin que por ello se quiera decir que no esté contando. Pero al siguiente

pulso, cuando el valor llegue a 15, se dice que el con-tador es activo porque ha llegado al valor de preset, figura 13.

Dependiendo del software, puede ocurrir que el contador empiece en su valor de preset y cuente hacia abajo hasta llegar a cero, momento en el cual se hace activo.

Los contadores nos permitirán contar y/o descontar impulsos que enviemos al contacto que lo activa (por ejemplo, número de botes, sacos, piezas, etc.) entre 0 y 999. Los parámetros son:

Z0... MAX - número de contador.

ZV - incrementa el valor del contador (no supera el valor 999).

ZR - decrementa el valor del contador (no decre-menta por debajo de 0).

S - carga el valor inicial en el contador. KZ xxx - valor inicial.

R - resetea el valor del contador.

La salida del contador estará a “1” siempre que el valor del contador sea diferente de “0”. Vea en la figura 14 un ejemplo de uso de contadores.

En la figura 15 tenemos un ejemplo en el que se desea conectar una salida al accionar el pulsador de marcha 3 veces y pararla al pulsar el de paro 2 veces.

Artículo

de Tapa

Figura 11

Figura 12

Figura 13 Figura 14

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MONOESTABLES

El monoestable es un elemento capaz de mantener activada una salida durante el tiempo con el que se haya programado, desactivándola automáticamente una vez concluido dicho tiempo. Una de sus principales ventajas es su senci-llez ya que sólo posee una entrada y una salida como podemos observar en la figura 16, donde:

Mip: tiempo.

Mib: base de tiempos.

Entrada STAR (S): Cuando se activa o se le propor-ciona un impulso comienza la cuenta que tiene pro-gramada.

Salida RUNNING (R): Se mantiene activada mientras dura la cuenta y se desactiva al finalizarla. Al igual que con el temporizador, para programar la cuenta hay que introducir los valores de Mip y Mib.

LASOPERACIONESARITMÉTICAS

Al programar un PLC se pueden hacer operaciones matemáticas como sumas, restas, comparaciones, multiplicaciones, divisiones, desplazamientos de bits,

etc. Todas ellas utilizan valores que están conteni-dos en registros de memoria referenciaconteni-dos a con-tadores, entradas, salidas, temporizadores y demás. Las funciones matemáticas son usadas especialmente para la manipulación de variables analógicas.

Las operaciones aritméticas con números enteros son representadas por cajas (boxes) en las que se indica la operación a efectuar y los operandos. El funcionamiento sigue las reglas generales del dia-grama de contactos, cuando se cierra el con-tacto XXX se realiza la operación.

En la figura 17 podemos ver un ejemplo en el que se representa un bloque sumador que responde a la siguiente ecuación:

Suma -> REG7 = REG1 + REG2

En este ejemplo se suman los contenidos de las memorias de datos REG1 Y REG2 y se almacena el resultado en REG7, cuando la condición XXX se vuelve verdadera (se cierra el contacto XXX). En la figura 18 podemos ver otro ejemplo en el que se representa un bloque restador que responde a la siguiente ecuación:

Resta -> REG72 = REG11 + REG21

Artículo

de Tapa

Figura 15

Figura 16

Figura 17

Figura 18

(13)

En la figura 19 se representa un bloque multiplicador que responde a la siguiente ecuación:

Multiplicación -> REG47 = REG41 x 15

Recuerde que K es el “elemento que usamos” para señalizar que el valor que sigue representa una cons-tante.

Una división se representa como se muestra en la figura 20, bloque que responde a la ecuación:

División -> REG85 = REG41 / REG20

También se pueden representar otras operaciones, como “raíz cuadrada” que se reconoce mediante el término SQRT y se simboliza de la manera dibujada en la figura 21. Tal “programación” responde a la ecua-ción:

Raíz Cuadrada -> REG23 = SQRT (REG11)

Aquí se obtiene la raíz cuadrada del número alma-cenado en el registro REG11 y el resultado se almacena en el registro REG23.

OPERACIONES DECOMPARACIÓN

Un comparador es una instrucción que nos permitirá relacionar dos datos del mismo formato (BYTE o WORD) entre sí. Las comparaciones pueden ser:

!= F -> igualdad ><F -> desigualdad >F -> mayor <F -> menor >=F -> mayor o igual <=F -> menor o igual

En la figura 22 podemos observar cómo se repre-sentan estas instrucciones junto con un ejemplo de uso en un programa.

INSTRUCCIONESSET Y RESET

La instrucción SET activa la bobina correspondiente cada vez que enviamos un IMPULSO al bloque corres-pondiente, y sólo se desactivará al enviar otro a la ins-trucción RESET, figura 23. Podemos activar tanto salidas como marcas internas.

El Lenguaje

Ladder o en

Escalera

Figura 19

Figura 20

Figura 21

Figura 22

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PROGRAMACIÓN ENLENGUAJELADDER

En el próximo capítulo explicaremos cómo se realiza una programación en lenguaje ladder, empleando un software que podrá bajar gratuitamente de la web y que le permitirá, entre otras cosas, simular la rutina para saber si cometió errores o si hace lo que Ud. pretende. Sin embargo, a continuación veremos cómo es el pro-cedimiento de programación y algunas limitaciones.

Las bobinas, por ejemplo, pueden ir precedidas de contactos, pero no pueden estar seguidas por ninguno, figura 24.

Lo mismo se aplica a los bloques “Función”, como ser el bloque función transferencia, ya que se comporta como una bobina, figura 25.

Sin embargo hay una conexión que es posible reali-zar en ladder pero imposible en un tablero. Las bobinas pueden ser conectadas en serie comportándose en forma similar que si estuvieran en paralelo. Si en el cir-cuito de activación de las bobinas existen varios

con-tactos en serie, conviene usar la conexión paralelo de las bobinas, ya que el programa se ejecuta en menor tiempo, figura 26.

La diferencia ocurre cuando se utilizan contactos auxiliares, ya que debe prestarse atención al orden en que se ubican las bobinas.

Por ejemplo, en el programa de la figura 27, si adop-táramos la segunda alternativa de conexión (segundo escalón de programación) sucedería que, una vez actuada la salida O001, ya nunca se activaría la salida O000, dado que el contacto invertido de la salida O001 quedaría definitivamente abierto.

La cantidad de uniones "llamadas NODOS" están limitadas, no puede superar cierto número. En la figura 28 podemos observar otra rutina programada en ladder en la que existen dos nodos.

Artículo

de Tapa

Figura 23 Figura 24 Figura 25 Figura 26 Figura 27 Figura 28

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Los bloques Timer, Contadores, etc. sólo pueden aparecer una vez en el programa, sin embargo, pue-den utilizarse contactos y bobinas referidos a éstos en cualquier parte.

No pueden editarse dos bloques Timer, Contadores, etc. con el mismo número.

Si las bobinas son conectadas directamente a la barra de la izquierda, entonces se las considera perma-nentemente activadas. Por supuesto, esto siempre que esa parte del programa esté siendo ejecutada. En algu-nos PLC esto esta Prohibido, debe colocarse un con-tacto entre la entrada y la bobina, figura 29.

A los fines prácticos, en las figura 30 y 31 tenemos un ejemplo de programación en ladder con el uso de con-tactos externos en un PLC y el diagrama de conexión de dicho PLC en las borneras de entrada y de salida. La figura 30 representa la forma de hacer un enclava-miento de alguna máquina usando dos pulsadores NA.

Note que en la figura 31 empleamos un contacto normal abierto y otro normal cerrado y que en ambos casos, externamente no existe el contacto S0.1, dado que, como vimos, es un contacto interno del PLC que responde al estado en que se encuentra una salida.

EJEMPLO DEPROGRAMACIÓN

Sobre una cinta transportadora impulsada por un motor M, se transportan cajas las cuales deberán dete-nerse bajo una tolva al ser detectadas por un sensor D. Una vez detenida la caja bajo la tolva, se abrirá una esclusa (mediante el contactor K1) durante 10 segun-dos, tiempo en el cual la caja se llena. Pasado este tiempo, la esclusa deberá cerrarse y la cinta comenzara a moverse quitando la caja de esa posición. Este pro-ceso se deberá repetir cuando pase otra caja bajo la tolva y se muestra en la figura 32.

Vamos a realizar el denominado “cuadro de asigna-ciones y el programa en diagrama escalera o lenguaje ladder.

Nota: La esclusa se abre cuando es activado el con-tactor K1 y se cierra al desactivarse éste. La cinta esta funcionando siempre, salvo cuando una se detecta una caja.

El Lenguaje

Ladder o en

Escalera

Figura 29

Figura 30

Figura 31

Figura 32

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El cuadro de asignaciones es una tabla en la que se detallan los elementos que voy a usar en el programa, ya sea mediante el símbolo que emplearé en el dia-grama escalera y su correspondiente denominación. Para el ejemplo que estamos siguiendo, el diagrama de asignaciones se muestra en la tabla 1.

Si bien cada “programador” puede usar una rutina diferente, en la figura 33 podemos observar el dia-grama en escalera que ejemplifica la rutina que debe-mos llevar a cabo. ☺

Artículo

de Tapa

Tabla 1 Figura 33

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ISSN:

ISSN: 1514-5697 - Año 12 Nº 1531514-5697 - Año 12 Nº 153

2013 - Argentina: $9,

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Editorial Quark SRL, Saber Internacional S.A. de CV, el Club SE y la Revista Saber Electrónica presentan este nuevo producto multimedia. Para realizar la descarga tiene que tener esta revista al alcance de su mano, dado que se le harán preguntas sobre su contenido. Para realizar la descarga, vaya al sitio: www.webelectronica.com.ar, haga clic en el ícono password e ingrese la clave “DVD-1121”. Deberá ingresar su dirección de correo electrónico y, si ya está registrado, de inmediato podrá realizar la descarga siguiendo las instrucciones que se indiquen. Si no está registrado, se le enviará a su casilla de correo la dirección de descarga (registrarse en webelectronica es gratuito y todos los socios poseen beneficios).

Le presentamos una fabulosa colección de Videos Educativos del Club SE, en este producto CURSO AUDIOVISUAL DE MICROCONTROLADORES PICS Y PICAXE, podrá disfrutar de 10 videos de excelente calidad y sonido.

A continuación haremos una breve des-cripción de títulos y contenidos de los mismos.

Contenido:

1- TODO SOBRE PICS VOLUMEN 1

1- Presentación:

Son las palabras iniciales relacionadas con el curso a cargo del Ing. Vallejo. 2- Características: Principios Básicos En esta sección UD. encontrará las características principales de los micro-controladores PICs, Definición, Distintos tipos de PICs, marcas como Microchip, Motorola, etc., Diferencias entre un microprocesador y un microcontrolador. 3- Instrucciones: Cómo funciona un PIC en el Set de Instrucciones

En esta sección Ud. encontrará las características del PIC de Microchip 16F84 y el funcionamiento del Set redu-cido de Instrucciones.

4- Diagrama en Bloques:

En esta sección se describe el Circuito Completo, Como así también al PIC 16F84.

5- Estructura de un Programa:

En esta sección encontrará ejemplos de Estructura de programa

2- TODO SOBRE PICS VOLUMEN 2

1- Presentación:

Son las palabras iniciales relacionadas con el curso a cargo del Ing. Vallejo. 2- Introducción al Curso

En esta sección UD. encontrará las características principales del Curso Completo PICs 2

3- Estructura del Programa 4- Predisposición y señales de PIC 5- MPLAB. Edición de Programa En esta sección se explica el uso y Funcionamiento del MPLAB

6- Carga de PICs con el NOPPP Utilización del Programa NOPPP, Ejemplos

7- Conclusión

Palabras finales relacionadas al curso. 8- Cierre y otros productos

3- PICS PARA ESTUDIANTES & AFI-CIONADOS

Editorial Quark, Saber Internacional y el Club SE, bajo la producción general de Quark Visual, presentan este nuevo VCD de aprox. 40 minutos de duración que incluye los siguientes temas:

Estructura de los Microcontroladores PICs

Cargadores de PICs

Programación de microcontroladores PICs

4- APLICACIONES CON MICROCON-TROLADORES PICS

En este video verá los siguientes temas: Teclado Matricial, circuito con un matri-cial, comunicación serial, circuito interfaz para el controlador, convertidor analó-gico-digital, control de un display LCD, Caracteres del código ASCH

5- APRENDIENDO A UTILIZAR LA TARJETA ENTRENADORA PIC 16F85X

Tarjeta entrenadora PIC16F85X, concep-tos básicos de los microcontroladores

PICs, Arquitectura de Hardware, Conversor analógico Digital, diagramas esquemáticos, ejemplos de conexión de sensores

6- INTRODUCCIÓN AL MANEJO DEL MPLAB

Principales temas: Configuración y empleo del MPLAB, predisposición del MPLAB, Navegando por www.microchip. com

7- AMBIENTE DE PROGRAMACIÓN DE LOS PICAXE

Aquí obtendrá toda la información acerca de los ambientes de programación de estos microcontroladores de lujo

8- DISEÑO DE HERRAMIENTAS ÚTILES CON MICROCONTROLADO-RES PICAXE

Sistema de adquisición de datos, conver-tidor analógico-digital, comunicación Serial-PC, comunicación Serial RS-232, tarjeta entrenadora PICAXE 28, los PICAXE 28 y 40

9- CONTROL DE DISPLAYS DE 7 SEG-MENTOS CON UN MICROCONTROLA-DOR PICAXE

Display de 7 segmentos, conexión de modulo de control de display de segmen-tos con un microcontrolador PICAXE.

10- EMPLEO DE UN TECLADO MATRI-CIAL CON UN MICROCONTROLADOR PICAXE

Conexión y desarrollo de un teclado matricial.

Art Tapa - Lenguaje Ladder.qxd 19/9/12 11:52 Página 16

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En esta lección estudiaremos a otros transistores, los de efecto de campo, cuyo uso generalmente se prefiere en sistemas donde la impedancia de entrada debe ser ele-vada o donde se deba trabajar con muy poca interferencia. Su análisis se mantendrá en un nivel mínimo.

LOS FET’S O TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO

Los transistores de efecto de campo son dispositivos electrónicos con tres termina-les que controlan, mediante la aplicación de tensión en uno ellos, el paso de la co-rriente eléctrica que los atraviesa; por eso se dice que “la coco-rriente” es controlada por un efecto electrostático llamado “efecto de campo”.

Es común encontrar a los FET's como elementos activos en circuitos osciladores, amplificadores y de control. Debido a que el control de estos dispositivos se hace con tensiones y no con corrientes eléctricas, el consumo de éstas se minimiza.

Esta característica es la que los hace especialmente atractivos para utilizarse co-mo componentes básicos de construcción de sistemas cuyos consuco-mos de energía son críticos; por ejemplo, en computadoras portátiles, en walkmans o teléfonos ce-lulares, por mencionar sólo algunos.

El JFET

Un FET de unión cuenta con una sección de semiconductor tipo N, un extremo in-ferior denominado «fuente» y uno superior llamado “drenaje o drenador“; ambos son análogos al emisor y colector de un transistor bipolar.

Para producir un JFET, se difunden dos áreas de semiconductor tipo P en el semi-conductor tipo N del FET. Cada una de estas zonas P se denomina «compuerta o puerta» y es equivalente a la base de un transistor bipolar (figura 1).

Cuando se conecta una Terminal y así se separa cada compuerta, el transistor se llama “JFET de doble compuerta”. Estos dispositivos de doble puerta se utilizan prin-cipalmente en mezcladores (tipo MPF4856), que son circuitos especiales empleados en equipos de comunicación.

La mayoría de los JFET tienen sus dos puertas conectadas internamente para for-mar una sola Terminal de conexión externa; puesto que las dos puertas poseen el mismo potencial, el dispositivo actúa como si tuviera sólo una. Debido a que existe una gran analogía entre un dispositivo JFET y un transistor bipolar, muchas fórmulas

Teoría

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Nº

º 3

3 LOS TRANSISTORES

DE EFECTO DE CAMPO

Otro de los semiconductores más empleados en

circui-tos electrónicos son los transistores de efecto de

campo (Fet) cuyo estudio comenzamos en esta lección.

Figura 1

Lección 3 E2.qxd 9/19/12 12:22 PM Página 17

(20)

que describen el comportamiento de aquél son adaptaciones de las denominacio-nes utilizadas en este último (tabla 1).

EFECTO DE CAMPO

El efecto de campo es un fenómeno que se puede observar cuando a cada zona del semiconductor tipo P la rodea una capa de vaciamiento (figura 2); la combina-ción entre los huecos y los electrones crea las capas de vaciamiento.

Cuando los electrones fluyen de la fuente al drenador, deben pasar por el estrecho canal situado entre la zona semiconductora; la tensión de la compuerta controla el ancho del canal y la corriente que fluye de la fuente al drenador. Cuanto más nega-tiva sea la tensión, más estrecho será el canal y menor será la corriente del drena-dor. Casi todos los electrones libres que pasan a través del canal fluyen hacia el drenador; En consecuencia, ID = IS.

Si se considera que se encuentra polarizada en forma inversa la compuerta de un JFET, éste actuará como un dispositivo controlado por ten-sión y no como un dispositivo controlado por co-rriente. En un JFET, la magnitud de entrada que se controla es la tensión puerta-fuente VGS (fi-gura 3).

Los cambios en VGS determinan cuánta co-rriente puede circular de la fuente al drenador; ésta es la principal diferencia con el transistor bipolar, el cual controla la magnitud de la co-rriente de base (IB).

EL MOSFET DE EMPOBRECIMIENTO

El FET de semiconductor óxido-metal o MOS-FET, está integrado por una fuente, una com-puerta y un drenador. La característica principal que lo distingue de un JFET, es que su com-puerta se encuentra aislada eléctricamente del canal; por esta causa, la corriente de puerta es extremadamente pequeña en ambas polarida-des.

Un MOSFET de empobrecimiento de canal N, también denominado MOSFET de vaciamiento,

Etapa 2 - Lección 3

Tabla 1 Figura 2

Figura 3

Tr Bipolar Denominación JFET Denominación

Emisor E Fuente S

Base B Compuerta G

Colector C Drenador D

(21)

Teoría

se compone de un material N con una zona P a la dere-cha y una puerta aislada a la izquierda (figura 4).

A través del material N, los electrones libres pueden cir-cular desde la fuente hasta el drenador; es decir, atravie-san el estrecho canal entra la puerta y la zona P (esta úl-tima, denominada “sustrato” o “cuerpo”).

Una delgada capa de dióxido de silicio (SiO2) se depo-sita en el lado izquierdo del canal. El dióxido de silicio aísla la puerta del canal, permitiendo así la circulación de una corriente de puerta mínima aún y cuando la ten-sión de puerta sea positiva.

En el MOSFET de empobrecimiento con tensión de compuerta negativa, la tensión de alimentación VDD obliga a los electrones libres a circular de la fuente al drenador; fluyen por el canal estrecho a la izquierda del sustrato P (figura 5). Como sucede en el JFET, la tensión de puerta controla el ancho del canal.

La capacidad para usar una tensión de compuerta po-sitiva es lo que establece una diferencia entre un MOS-FET de empobrecimiento y un JMOS-FET.

Al estar la puerta de un MOSFET aislada eléctricamen-te del canal, podemos aplicarle una eléctricamen-tensión positiva

pa-ra incrementar el número de electrones libres que viajan por dicho conducto; mien-tras más positiva sea la puerta, mayor será la corriente que vaya de la fuente al dre-nador.

EL MOSFET DE ENRIQUECIMIENTO

Aunque el MOSFET de empobrecimiento es muy útil en si-tuaciones especiales (circuitos de carga de batería o con-troles de encendido), no tiene un uso muy extenso, pero sí de-sempeña un papel muy importante en la evolución hacia el MOSFET de enriquecimiento (también llamado MOSFET de acumulación), que es un dispositivo que ha revolucionado la industria de la electrónica digital y de computadoras. Sin él no existirían computadoras personales, que en la actualidad tie-nen un uso muy amplio.

En el MOSFET de enriquecimiento de canal N, el sustrato o cuerpo se extiende a lo ancho hasta el dióxido de silicio; co-mo puede observar en la figura 6A, ya no existe una zona N entre la fuente y el drenador.

En la figura 6B se muestra la tensión de polarización nor-mal. Cuando la tensión de la puerta es nula, la alimentación VDD intenta que los electrones libres fluyan de la fuente al drenador; pero el sustrato P sólo tiene unos cuantos electro-nes libres producidos térmicamente. Aparte de estos

portado-Figura 4

Figura 5

(22)

res minoritarios y de alguna fuga superficial, la co-rriente entre la fuente y el drenador es nula. Por tal motivo, el MOSFET de enriquecimiento está normal-mente en corte cuando la tensión de la puerta es ce-ro. Este dato es completamente diferente en los dis-positivos de empobrecimiento, como es el caso del JFET y del MOSFET de empobrecimiento.

Cuando la puerta es lo suficientemente positiva, atrae a la región P electrones libres que se recombi-nan con los huecos cercanos al dióxido de silicio. Al ocurrir esto, todos los huecos próximos al dióxido de silicio desaparecen y los electrones libres empiezan a circular de la fuente al drenador.

El efecto es idéntico cuando se crea una capa del-gada de material tipo N próxima al dióxido de silicio. Esta capa conductora se denomina «capa de inver-sión tipo N».

Cuando el dispositivo se encuentra en estado de corte y de repente entra en conducción, los electro-nes libres pueden circular fácilmente de la fuente al drenador.

La VGS mínima que crea la capa de inversión tipo N se llama “tensión umbral” (VGS-Th ).

Cuando VGS es menor que VGS-Th, la corriente del drenador es nula; pero cuando VGS es mayor que VGS-Th, una capa de inversión tipo N conecta la fuen-te al drenador y la corrienfuen-te del drenador es grande. Dependiendo del dispositivo en particular que se use, VGS-Th puede variar desde menos de 1 hasta más de 5 volt.

Los JFET y los MOSFET de empobrecimiento están clasificados como tales porque su conductividad de-pende de la acción de las capas de vaciamiento. El MOSFET de enriquecimiento está clasificado como un dispositivo de enriquecimiento porque su conduc-tividad depende de la acción de la capa de inversión de tipo N. Los dispositivos de empobrecimiento con-ducen normalmente cuando la tensión de compuerta es cero, mientras que los dispositivos de enriqueci-miento están normalmente en corte cuando la ten-sión de la misma es también cero.

PROTECCIÓN DE LOS FET’S

Como mencionamos anteriormente, los MOSFET contienen una delgada capa de dióxido de silicio que es un aislante que impide la corriente de compuerta para ten-siones de puerta tanto positivas como negativas. Esta capa de aislamiento se debe

Figura 6

(23)

Teoría

mantener lo más delgada posible para proporcionar a la compuerta mayor control sobre la corriente de drenador. Debido a que la capa de aislamiento es tan delgada, fácilmente se puede destruir con una tensión compuerta-fuente excesiva; por ejem-plo, un 2N3796 tiene una VGS MAX de ± 30 volt. Si la tensión puerta-fuente es más positiva de + 30 volts o más negativa de -30 volt, la delgada capa de aislamiento se-rá destruida.

Otra manera en que se destruye la delgada capa de aislamiento, es cuando se re-tira o se inserta un MOSFET en un circuito mientras la alimentación está conectada; las tensiones transitorias causadas por efectos inductivos y otras causas pueden ex-ceder la limitación de VGS MAX. De esta manera, se destruirá el MOSFET, incluso al tocarlo con las manos, ya que se puede depositar suficiente carga estática que ex-ceda a la VGS MAX. Esta es la razón por la que los MOSFET frecuentemente se em-paquetan con un anillo metálico alrededor de los terminales de alimentación.

Muchos MOSFET están protegidos con diodos zener internos en paralelo con la puerta y la fuente.

La tensión zener es menor que la VGS MAX; en consecuencia, el diodo zener entra en la zona de ruptura antes de que se produzca cualquier daño a la capa de aisla-miento.

La desventaja de los diodos zener internos es que reducen la alta resistencia de entrada de los MOSFET.

Advertimos que los dispositivos MOSFET son delicados y se destruyen fácilmente; hay que manejarlos cuidadosamente.

Asimismo, nunca se les debe conectar o desconectar mientras la alimentación es-té conectada. Y antes de sujetar cualquier dispositivo MOSFET, es necesario conec-tar nuestro cuerpo al chasis del equipo con el que se está trabajando; así podrá eli-minarse la carga electrostática acumulada en nosotros, a fin de evitar posibles da-ños al dispositivo.

FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO

Los transistores de efecto de campo (T.E.C o F.E.T) representan una importante ca-tegoría de semiconductores, que combinan las ventajas de las válvulas de vacío (pre-cursoras en el campo de la electrónica) con el pequeño tamaño de los transistores. Poseen una serie de ventajas con respecto a los transistores bipolares, las cuales se pueden resumir de la siguiente manera:

Rigidez mecánica. Bajo consumo. Bajo ruido.

Amplificación con muy bajo nivel de distorsión, aún para señales de RF. Fácil de fabricar, ocupa menor espacio en forma integrada.

Muy alta resistencia de entrada (del orden de los 1012 a 1015 Ohm).

En cuanto a las desventajas, los transistores de efecto de campo poseen un peque-ño producto ganancia-ancho de banda y su costo comparativo con los bipolares equi-valentes es alto.

Cómo se Estudia este Curso de

Técnico Superior en Electrónica

En Saber Electrónica Nº 295 le propusimos el estudio de una Carrera de Electrónica COMPLETA y para ello desarrollamos un sistema que se basa en guías de estudio y CDs multimedia Interactivos. La primera etapa de la Carrera le permite formar-se como Idóneo en Electrónica y está compuesta por 6 módulos o remesas (6 guías de estudio y 6 CDs del Curso Multimedia de Electrónica en CD). Los estudios se realizan con “apoyo” a través de Internet y están orientados a todos aquellos que tengan estudios primarios completos y que dese-en estudiar una carrera que culmina con el título de "TÉCNICOSUPERIOR ENELECTRÓNICA".

Cada lección o guía de estudio se compone de 3 secciones:teoría, práctica y taller. Con la teo-ría aprende los fundamentos de cada tema que luego fija con la práctica. En la sección “taller” se brindan sugerencias y ejercicios técnicos. Para que nadie tenga problemas en el estudio, los CDs mul-timedia del Curso en CD están confeccionados de forma tal que Ud. pueda realizar un curso en forma interactiva, respetando el orden, es decir estudiar primero el módulo teórico y luego realizar las prác-ticas propuestas. Por razones de espacio, NO

PODEMOS PUBLICAR LAS SECCIONES COM-PLETAS de esta lección, razón por la cual puede

descargarlas de nuestra web, sin cargo, ingresando a www.webelectronica.com.ar, haciendo clic en el ícono password e ingreando la clave: GUIAE2L3. La guía está en formato pdf, por lo cual al descar-garla podrá imprimirla sin ningún inconveniente para que tenga la lección completa.

Recuerde que el CD de la lección 1 lo puede des-cargar GRATIS y así podrá comprobar la calidad de esta CARRERA de Técnico Superior en Electrónica. A partir de la lección 2, el CD de cada lección tiene un costo de $25, Ud. lo abona por diferentes medios de pago y le enviamos las instrucciones para que Ud. lo descargue desde la web con su número de serie. Con las instrucciones dadas en el CD podrá hacer preguntas a su "profesor virtual"

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conte-nido en los CDs que lo ayuda a estudiar en forma amena) o aprender con las dudas de su compañe-ro virtual - Saberito- donde los pcompañe-rofesores lo guían paso a paso a través de archivos de voz, videos, animaciones electrónicas y un sin fin de recursos prácticos que le permitirán estudiar y realizar auto-evaluaciones (Test de Evaluaciones) periódicas para que sepa cuánto ha aprendido. Puede solici-tar las instrucciones de descarga gratuita del CD Nº1 y adquirir el CD de esta lección (CD Nº 3 de la

Segunda Etapa)

y/o los CDs de las lecciones de la Primera Etapa de este Curso enviando un mail a

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llaman-do al teléfono de Buenos Aires (11) 4301-8804.

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Son muchas las clases de transistores de efecto de campo existen-tes y se los puede clasificar, según su construcción, en transistores FET de juntura (TEC-J o JFET) y transistores FET de compuerta aislada (IG-FET). A su vez, los FET de compuerta aislada pueden ser: a) de va-ciamiento o estrechamiento de canal (lo que genera un canal perma-nente) y b) de refuerzo o ensanchamiento de canal (lo que produce un canal inducido).

Los símbolos más utilizados para representar los transistores recién presentados aparecen en la figura 7.

En los transistores de efecto de campo, el flujo de corriente se con-trola mediante la variación de un campo eléctrico que queda estable-cido al aplicar una tensión entre un electrodo de control llamado com-puerta y otro terminal llamado fuente, tal como se muestra en la figu-ra 8.

Analizando la figura, se deduce que es un elemento "unipolar", ya que en él existe un sólo tipo de portadores: huecos para canal P y elec-trones para canal N, siendo el canal la zona comprendida entre los ter-minales de compuerta y que da origen al terminal denominado "dre-naje". La aplicación de un potencial inverso da origen a un campo eléc-trico asociado que, a su vez, determina la conductividad de la región y en consecuencia el ancho efectivo del canal, que irá decreciendo progresivamente a medida que aumenta dicha polarización aplicada, tal como puede deducirse del diagrama de cargas dibujado en la mis-ma figura 8.

De esta manera, la corriente que circula desde la fuente hacia el dre-naje dependerá de la polarización inversa aplicada entre la compuer-ta y la fuente.

Se pueden levantar curvas características que expresen la corriente circulante en función de la tensión entre drenaje y fuente, para una de-terminada tensión de polarización inversa entre la compuerta y la fuente.

Para un transistor J-FET de canal N las características de transferen-cia y salida son las que se observan en la figura 9. Del análisis de di-chas curvas surge que:

IDSS

ID = ————————————— . (VGS - Vp)2 Vp2

donde:

IDSS = Máxima Corriente Estática de Drenaje Vp = Tensión de Estrangulamiento

La expresión dada es válida para:

VDS = Vp - VGS

Condición conocida como "de canal saturado" .

Figura 7

Figura 8

(25)

Teoría

DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE TRABAJO ESTÁTICO DEL FET

Para saber cómo se determina el punto de trabajo estático del transistor (punto Q), nos valemos del circuito graficado en la figura 10.

Para dicho circuito, suponemos que los diferentes elementos que lo integran, tie-nen los siguientes valores:

VDD = 12V RD = 1 kOhm VGG = 2V IDSS = 10mA Vp = - 4V

Del circuito propuesto, recorriendo la malla de entrada, se deduce que:

VGS + VGG = 0

luego:

VGS = -VGG = -2V

En condiciones de reposo, la corriente de drenaje se calcula:

IDSS

Idq = ——————————————— . (VGS - Vp)2 Vp2

Figura 9

Figura 10

(26)

Reemplazando valores:

10mA

Idq = —————————— . ((-2V) - (-4V))2 (4V)2

Idq = 2,5mA

Para continuar con el cálculo recorremos la malla de salida, la cual, para simplificar, se representa en la figura 11. De ella resulta:

VDSQ = VDD - IDQ . RD

VDSQ = 12V - 2,5mA . 1 kOhm = 9,5V

Para saber si el cálculo es correcto, verificamos la condición de "canal satu-rado", es decir, veremos si el transistor opera dentro de la característica plana de las curvas de salida. Para ello, debe cumplirse que:

VDS > Vp - VGS

9,5V > 4V - 2V

Por lo tanto: 9,5V > 2V , lo cual es correcto.

Gráficamente, trazamos la recta de carga estática (R.C.E.) sobre las características de salida y verificamos el punto de reposo “Q”, lo cual se verifica en la figura 12.

Un punto de la curva será:

VDS = 0 ; ID = VDD/RD

VDS= 0V ; ID =

VDS=12V/1000ohm = 12mA El otro punto de la recta se calcula:

VDS = VDD ; ID = 0

VDS = 12V ; ID = 0mA

Trazada la recta estática de carga, se comprueba que al cortar la misma a la curva de salida para VGS = -2V, se ob-tiene IDQ = 2,5mA y VDSQ = 9,5V.

Figura 11

Figura 12

(27)

Teoría

PRUEBA DE TRANSISTORES DE EFECTOS DE CAMPO

Para probar transistores FET de baja potencia, utilizaremos el circuito de la figura 1, el cual podemos armar sobre un protoboard.

Al colocar el FET, la lámpara no debe encenderse. Si esto ocurre es porque el transistor está en corto. Si la lámpara se enciende débilmente, es porque el tran-sistor tiene fugas.

Para considerarlo en buen estado, debe encenderse la lámpara sólo cuando presionamos “S1”, y cuando soltamos el pulsador, la lámpara deberá apagarse.

Esta prueba es válida para los FETs de canal N; para los de canal P, debemos invertir la polaridad de la batería. Ver figuras 1 y 2.

PRUEBA DE MOSFET

El transistor que utilizaremos en esta práctica es el IRF-630, muy utilizado en fuentes de alimentación conmutadas, (Vea la figura 3). Es un MOSFET de poten-cia de canal N, con encapsulado TO-220 y la distribución de sus terminales es la que vemos en pantalla. Comenzamos con la medición de la resistencia entre Com-puerta y Fuente, tanto en directa como en inversa, nos debe dar infinito Ohm.

Luego entre Compuerta y Drenaje, tanto indirecta como en inversa, también nos debe dar infinito Ohm.

Cuando medimos la resistencia entre Fuente y Drenaje, una de ellas nos dará infini-to Ohm, y la otra un valor de resistencia bajo, debido a un diodo interno que poseen los MOSFET de potencia. (Ver figura 4).

TRABAJANDO CON MOSFET’S

El circuito de la figura 5 nos muestra a un transistor MOSFET en configuración Fuen-te común, a un foquito conectado entre Drenaje y el positivo de la baFuen-tería, y a un po-tenciómetro que modificará la tensión en la Compuerta.

El canal de un FET se comporta como una resistencia variable controlada por la ten-sión Compuerta-Fuente, por lo tanto, al variar la tenten-sión de control con el

potencióme-Figura 1

Figura 2

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Nº

º 3

3 PRÁCTICAS CON FET

Al seleccionar un transistor, tendremos que conocer el tipo de

encapsulado y el esquema de identificación de los terminales.

Además tendremos que conocer los valores máximos de

ten-siones, corrientes y potencias que no debemos sobrepasar

pa-ra no destruir al tpa-ransistor.

Figura 3

(28)

tro, variamos la corriente de Drenaje, modificándose la lumi-nosidad del foquito. (Ver figura 6).

UN CIRCUITO DE APLICACIÓN

Los transistores MOSFET poseen una resistencia de entra-da muy elevaentra-da; debido a esto, son particularmente sensi-bles a las cargas electrostáticas.

Aprovechando esta característica, si reemplazamos en el circuito de la práctica anterior al potenciómetro por las pla-cas A, B y C, tendríamos un interruptor por tacto. (Figura 7.)

Entonces, podríamos encender el foquito tocando con un dedo la separación de las placas A y B.

Luego para apagar el foquito, tendríamos que poner el dedo en la separación de las placas B y C. (Ver figura 8).

Veremos ahora, algunos casos típicos en la práctica.

Figura 4 Figura 5

Figura 6

Figura 7 Figura 8

(29)

CIRCUITOS PRÁCTICOS CON FET

Casi cualquier configuración de seguidor de fuente puede cubrirse con diez circuitos básicos, y considerando los parámetros relacionados, un diseñador puede conseguir un comportamiento consistente a pesar de las variaciones inherentes del dispositivo. Existen dos conexiones básicas para seguidores de fuente, con realimentación de compuerta y sin ella, y por simplicidad las consideraremos separadamente.

POLARIZACIÓN SIN REALIMENTACIÓN

El circuito de la figura 9 corresponde a una disposición de auto polarización en la cual la caída sobre Rs polariza la compuerta por medio de Rg. Ya que no se desarrolla voltaje entre la compuerta y la fuente Vgs cuando Ip = 0, la línea de carga pasará por el origen. Usando al 2N4339 como ejemplo en todos los casos, la corriente de drena-je en reposo está entre 0.25 y 0.55mA cuando Rs = 1k . Entonces la tensión de sali-da en reposo estará entre 0.25 y 0.55V.

Una disposición similar a la anterior, pero con una fuente negativa agregada (-Vss) se observa en la figura 10. Esto tiene la ventaja so-bre el circuito de la figura 9, ya que la señal de entrada puede ir en su parte negativa hasta casi (-Vss). Las dos líneas de polarización que se aprecian en la figura 10 son para Vss = 15V y para Vss= -1.6V. En el primer caso la tensión de salida en reposo está entre +0.18 y +0.74V, en el segundo caso entre +0.3V y + 0.82V.

En el circuito de la figura11 una fuente de corriente mejora la es-tabilidad de la corriente de drenaje (Ip), luego la línea de polarización será una línea horizontal cuando Ip = corriente constante. Para Ip = 0.3mA la tensión de salida en reposo está entre = 0.15V y 0.7V.

El cuarto circuito (figura 12) es similar al de la figura 11, con la ex-cepción de que la fuente de corriente es el FET A que permite una corriente constante, el valor de la cual corresponde a Vgs = 0 volt. Debe considerarse que el FET A va perdiendo linealidad en su co-rriente a medida

que Vds se aproxi-ma a cero, de mo-do que esta técnica puede usarse sola-mente para polari-zar efectos de cam-po que tienen un valor de tensión de corte más alta que la del FET que for-ma la fuente de co-rriente. El circuito de la fi-gura 13 se consi-gue empleando un par de efectos de campo apareados, Figura 9 Figura 10 Figura 13 Figura 12 Figura 11

(30)

uno como seguidor de fuente y el otro como fuente de corriente, el punto de operación de la corriente de drenaje Idq está determinado por Rs2. En es-te caso (1.5k ) la corrienes-te de drena-je estará entre 0.2mA y 0.42mA (co-mo se ve por las intersecciones). Sin embargo, como ambos fets están apareados, Vgs1 = Vgs2, y ya que Id1 = Id2, haciendo Rs1 = Rs2 la tensión entre A-B será igual a C-D que en este caso es cero. Esta disposición exhibe una salida igual a cero o casi cero, y si los fets están apareados en tempera-tura en el punto Id, este circuito ten-drá desplazamiento por temperatura igual a cero o muy próximo a cero.

POLARIZACIÓN CON REALIMENTACIÓN

Los circuitos siguientes aparecen en la misma secuencia que antes para que sea más fácil su comparación. En cada caso Rg, se retorna a un punto tal que existe una realimentación unitaria para el extremo inferior de Rg. Si el valor de Rs está elegido tal que el retorno de Rg es de cero volts (excepto el circuito de la figura 14), luego la dife-rencia entre la entrada y la salida es de cero volt. R1 es normalmente mucho mayor que Rs. Esta disposición es útil para circuitos acoplados en alterna, y con Rs<<R1 tie-ne una realimentación casi unitaria. La lítie-nea de polarización está determinada por el valor de Rs. Sin embargo, la línea de carga de salida es la suma de Rs y R1. El voltaje de realimentación Vfb en la unión de (Rs/R1) está determinado por la intersección de esta línea de carga (Rs+R1) con el eje Vgs. La tensión de salida en reposo es (Vfb-Vgs).

En este caso Rs puede variarse para dar una salida cero.

Con referencia al circuito de la figura 15, vemos que Rs estará entre 670 y 250 . La línea de carga intercepta al eje Vgs en (Vss = -Vgg = -15V). Nótese que esta línea de carga no es perfectamente plana, tiene una pendiente de (-1/50k ) porque la fuente de corriente no es perfecta, teniendo, no obstante una impedancia alta.

En el circuito de la figura 16, R1 se ha reemplazado por una fuen-te de corrienfuen-te ideal, y ésta tiene, fuen-teóricamenfuen-te una impedancia in-finita, la línea de carga es ahora perfectamente plana. Tomando la salida desde la parte superior de Rs la impedancia de salida se re-duce y Rs debe ser ajustada para que el circuito funcione correcta-mente. La línea de corriente constante (Is = 0.3mA) y el efecto de un resistor de fuente de 1k muestran una tensión de salida entre 0.2 y 0.75V.

La intersección entre la línea de carga Rs y el eje Vgs determina el voltaje Vfb en la unión de Rs y la fuente de corriente. Para Rs = 1k , Vfb estará entre –0.1V y –0.45V. Ya que Vfb aparece en la compuerta, debe ser cero si la impedancia de continua del circuito debe ser preservada. Esto se consigue modificando Rs (líneas de puntos). El circuito de la derecha es idéntico al de la figura 13, ex-cepto que se le agrega realimentación para aumentar la impedan-cia de entrada.

Figura 14

Figura 16

Figura 15

(31)

INTRODUCCIÓN

Damos ahora una versión que tiene por base un FET de alta potencia que, además de simplificar este tipo de montaje, otorga más eficiencia al aparato. El circuito es de gran utilidad para los que se dedican a la reparación de televisores.

La prueba del fly-back es fundamental para la detección de los defectos de las eta-pas de salida de alta tensión de los televisores.

Sin embargo, las pruebas estáticas, que se resumen como las medidas de resisten-cia de arrollamientos, no pueden revelar situaciones anormales, tales como fugas o cortos entre espiras. De esta manera, un fly-back que al ser examinado con un multí-metro común no presenta fallas, podrá no funcionar cuando se utiliza para su aplica-ción normal.

La prueba del fly-back debe ser dinámica, con la aplicación de una señal de alta potencia con frecuencia de entre 2 y 20kHz, con lo que debe verificarse la generación de altas tensiones y eventuales fugas. El circuito que proponemos emplea un transis-tor de efecto de campo de potencia , lo que simplifica el proyecto y garantiza una exce-lente eficiencia.

Con este circuito podemos hacer que los fly-backs se vean obligados a producir alta tensión aunque las etapas correspondientes del televisor estén inoperantes y, así, veri-ficar si este componente está funcionando bien o si es el causante de los problemas del televisor. El circuito se alimenta por la red local y es bastante simple de montar, no exigiendo ajustes especiales. Las características son las siguientes:

• Tensión de entrada: 110/220Vc.a. • Potencia: 15W (aprox.)

• Frecuencia de operación: 2 a 20kHz

• FET usado: cualquiera de 200V y, por lo menos, 5A

En la figura 1 tenemos el diagrama completo del probador. Para probar un fly-back se precisa generar una señal de buena potencia en la banda de 2 a 20kHz. Esta señal se genera a partir de un 555 estable cuya frecuencia es ajustada por el

potencióme-C

ÓMO

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ONVERTIRSE EN

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LECTRÓNICA

“Estudie desde su Casa”

“Estudie desde su Casa” Esta es la TERCERA lección de la segunda etapa del Curso de Electrónica Multimedia, Interactivo, de enseñanza a distancia y por medio de Internet que presentamos en Saber Electrónica Nº 295.

El Curso se compone de 6 ETAPAS y cada una de ellas posee 6 lecciones con teoría, prácti-cas, taller y Test de Evaluación. La estructura del curso es simple de modo que cualquier per-sona con estudios primarios completos pueda estudiar una lección por mes si le dedica 8 ho-ras semanales para su total comprensión. Al cabo de 3 años de estudios constantes podrá tener los conocimientos que lo acrediten como Técnico Superior en Electrónica.

Cada lección se compone de una guía de es-tudio y un CD multimedia interactivo. El alumno tiene la posibilidad de adquirir un CD Multimedia por cada lección, lo que lo ha-bilita a realizar consultas por Internet sobre las dudas que se le vayan presentando.

Tanto en Argentina como en México y en va-rios países de América Latina al momento de estar circulando esta edición se pondrán en venta los CDs del “Curso Multimedia de Electrónica en CD”, el volumen 1 de la prime-ra etapa corresponde al estudio de la lección Nº 1 de este curso (aclaramos que en Saber Electrónica Nº 295 publicamos la guía impre-sa de la lección 1), el volumen 6 de dicho Curso en CD corresponde al estudio de la lec-ción Nº 6.

Ud. está leyendo parte de la TERCERA lección de la segunda etapa y el CD correspondiente es el de la Etapa 2, Lección 3.

Para adquirir el CD correspondiente a cada lección debe enviar un mail a:

[email protected]. El CD correspondiente a la lección 1 es GRA-TIS, y en la edición Nº 295 dimos las instruc-ciones de descarga. Si no poee la revista, solicite dichas instrucciones al mail dado anteriormente.

A partir de la lección Nº 2 de la primera etapa, cuya guía de estudio fue publicada en Saber Electrónica Nº 296, el CD (de cada lec-ción) tiene un costo de $25 (en Argentina) y puede solicitarlo enviando un mail a [email protected]

MONTAJES

PROBADOR DE FLY-BACK Y

ARROLLAMIENTOS

Probar un Fly-back puede ser una tarea engorrosa si no se tiene el instrumento adecuado. Es común encontrar un probador de fly-back usando transistores bipolares, lo que muchas veces no resulta conve-niente, especialmente para los componentes usados en TV color. Lección 3 E2.qxd 9/19/12 12:22 PM Página 29

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tro P1. En este potenciómetro se ajus-ta el aparato de modo de obtener la señal que dé mayor rendimiento en la prueba de un determinado fly-back.

La señal del oscilador en cuestión se aplica, vía R5, a la compuerta de un FET de potencia.

En el mismo instante en que la com-puerta (gate) llega al nivel alto, el FET conduce la corriente; en estas condi-ciones, la resistencia entre el drenaje (d) y la fuente (s) cae a una fracción de ohm, pudiendo fluir una corriente muy inten-sa. Esta corriente será aplicada al fly-back en prueba por medio de algunas espiras de cable arrolladas en su núcleo. Con esto podemos tener inducción de alta tensión en el secundario, lo que nos permite comprobar si el componente está o no en buen esta-do, como lo sugiere la figura 2.

El resistor R4 limita la corriente en el circuito a un valor seguro para que el transis-tor no tenga que consumir excesiva potencia. La fuente de alimentación del circuito consiste en un transformador que baja la tensión de la red a 12V. Luego de la rectifi-cación por D1 y D2 y el filtrado por C1, se obtiene alrededor de 16V que alimenta el circuito.

El rendimiento es bueno ya que la corriente en el fly-back tendrá picos que llegan a los 2A.

La disposición de los componentes en una placa de circuito impreso se muestra en la figura 3.

El FET de potencia debe ser dotado de un buen disipador de calor y el circuito inte-grado debe montarse en un zócalo. Para la conexión al fly-back en prueba, dejamos dos cables de 40 a 80 cm con puntas cocodrilo.

El transformador tiene arrollamiento primario de acuerdo con la red local y secunda-rio de 12 + 12V con, por lo menos, 2A. El electrolítico del filtro debe tener una tensión

de trabajo de 25V, como mínimo.

Para probar el aparato se precisa un fly-back en buen estado. La conexión debe hacerse como muestra la figura 2. En este caso, el arrollamiento de prueba consiste entre 3 y 5 espiras de cable común, o un poco más, enlaza-das al núcleo de ferrite. Accionando S1 y ajustando P1 debe surgir la produc-ción de alta tensión, la que puede ser detectada con una llave de tuercas.

Si todo está bien, debe producirse un chispazo (arco).

Si la bobina tuviese problemas como, por ejemplo, fugas, aparecerá un ruido

Figura 1

Figura 2