Unidad III. Medición y Diagnóstico ÍNDICE GENERAL
3.1 ETAPAS LÓGICAS DE UN PROCESO DE REPARACIÓN 3.1.1 El proceso de medición y diagnóstico.
3.1.2 Requisitos de calidad en los procesos de reparación. 3.1.3 Etapas de un proceso de reparación.
3.2 MÉTODOS DE DIAGNÓSTICO Y REPARACIÓN 3.2.1 Métodos de diagnóstico y reparación.
3.2.2 Conceptos de método, metódica y metodología.
3.3 MEDICIÓN Y DIAGNÓSTICO DE ELEMENTOS DISCRETOS 3.3.1 Generalidades.
3.3.2 Fuentes de alimentación. 3.3.3 Conductores.
3.3.4 Fusibles. 3.3.5 Inductores. 3.3.6 Resistores. 3.3.7 Potenciómetros. 3.3.8 Condensadores. 3.3.9 Diodos.
3.3.10 Transistores. 3.3.11 Interruptores. 3.3.12 Bombillos.
3.3.13 Circuitos integrados.
3.4 MEDICIÓN Y DIAGNÓSTICO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS 3.4.1 Definición, estructura y principio de funcionamiento de transistores. 3.4.2 Reglas fundamentales de funcionamiento y medición.
3.4.3 Medición y diagnóstico de etapas. 3.4.4 Medición de elementos.
3.4.5 Método inductivo. 3.4.6 Método deductivo.
3.5 MEDICIÓN Y DIAGNÓSTICO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS 3.5.1 Esquema en bloques.
3.1 ETAPAS LÓGICAS 3.1.1 PROCESO DE MEDICIÓN Y DIAGNÓSTICO
Es difícil que un profesional no se encuentre en algún momento de su carrera ante un proceso de reparación de equipos o sistemas. Para otros es el medio de subsistencia fundamental.
En los procesos de medición y diagnóstico de circuitos y sistemas, encontramos cierta analogía con la búsqueda de un objeto (pudiéramos llamarle tesoro) en alguna parte del mundo.
Para el medido el tesoro es elemento defectuoso. Si lo localiza ha cumplido su objetivo. Y al igual que una persona no se conoce todas los rincones del mundo en que vivimos; el que mide nunca será capaz de conocer los detalles de los sistemas donde está buscando su tesoro o elemento defectuoso.
Pero en ambos casos existen procedimientos generales que permiten encontrar orientarse y llegar a la meta.
Una persona al iniciar un viaje debe informarse del país, ciudad, barrio, calle, casa, habitación y sigue acotando hasta encontrar lo buscado.
El medidor que diagnóstica sigue también procedimientos generales, los cuales empiezan por las "Etapas lógicas de un proceso de reparación".
3.1.2 REQUISITOS DE CALIDADA EN LOS PROCESOS DE REPARACIÓN Los requisitos de las reparaciones de calidad son:
Rapidez y garantía.
3.1.3 ETAPAS DE UN PROCESO DE REPARACIÓN 1. Preparación sico-fisiológica y técnica.
2. Definición del Defecto: Esto puede ser por información de los usuarios, confirmación personal manipulación de los medios de ajuste y control.
3. Detección del elemento defectuoso por intuición.
4. Localización del bloque defectuoso: Por medio de Análisis del principio de funcionamiento, mediciones y subordinación de los bloques.
5. Localización de la zona defectuosa.
8. Extracción del elemento defectuoso y comprobación de su funcionalidad. 9. Análisis de la causa de la avería.
10.Sustitución del elemento defectuoso por uno igual o similar.
11.Ajuste posterior a la reparación y mantenimiento (Limpieza y otros). 12.Periodo de prueba de funcionamiento.
13.Seguimiento de la efectividad o calidad de la reparación. 14.Cobrar.
3.2 MÉTODOS DE DIÁGNOSTICO 3.2.1 Métodos de diagnóstico y reparación
Los métodos más utilizados en la localización de elementos averiados son los siguientes: 1. Método de la inspección sensorial.
2. Método de las probabilidades. 3. Método de las simples mediciones 4. Método de la asociación referida.
5. Método de la verificación de estado nominal del sistema. 6. Método de la comparación tecnológica.
7. Método del análisis técnico. 8. Método de la reelaboración. 9. Método de la seccionalización. 10.Método de la adición detección. 11.Método de la superposición. 12.Método de la sustitución.
13.Método del intercambio tecnológico. 14.Método del sacrificio técnico.
16.Método de la trampa técnica. 17.Método de la vibración. 18.Método de la innovación.
19.Método del análisis incremental o pensamiento ascendente o descendente. 20.Método de las mediciones aproximadas de resistencia.
21.Método de reparación en caliente. 22.Método de reparación en frío. 23.Método deductivo.
24.Método inductivo.
3.2.2 concepto de método, metódica y metodología
El “ARTE” es la forma de organizar, pasos o procedimientos para lograr objetivos. Cuando nos enfocamos a la actividad en su conjunto se denomina “ESTRATEGIA” con de alcanzar los objetivos generales; para partes de la actividad que permitan lograr objetivos parciales de define como “TACTICA”; y para la organización de acciones específicas que intentan el alcance de objetivos específicos se denomina “MÉTODO”.
El término método proviene del griego métodos que significa camino, vía, medio para llegar al fin, es decir un camino que conduce a un lugar.
El método es el componente didáctico que con sentido lógico y unitario estructura el aprendizaje y la enseñanza desde la presentación y construcción del conocimiento hasta la comprobación, evaluación y rectificación de los resultados.
Concepto de metódica:
Con frecuencia tenemos la posibilidad de utilizar distintos método para organizar nuestro proceder y lograr objetivos específicos.
La forma individualizada o personalizada de seleccionar los métodos de actuación se denomina “METODICA”.
Concepto de metodología:
3.3 MEDICIÓN Y DIAGNÓSTICO DE ELEMENTOS DISCRETOS 3.3.1Generalidades
Existe una variedad muy amplia de elementos eléctricos y electrónicos, pero al medirlos para diagnosticar su estado de funcionamiento, se presenta una generalidad o invariante para todos, que puede ser muy útil como guía de acción. Para todos necesitamos definir y conocer:
1. Estructura física constructiva. 2. Principio de funcionamiento.
3. Símbolo, que expresa de forma simplificada la estructura y el principio de funcionamiento.
4. Circuito de medición.
5. Estado normal de funcionamiento, y su reconocimiento a través de las mediciones. 6. Posibles defectos, y su reconocimiento en las mediciones.
7. Errores en las mediciones
En el tema se exponen las mediciones fundamentales que permiten, en un primer acercamiento, diagnosticar el estado de funcionamiento, de los elementos más comunes en los circuitos eléctricos y electrónicos.
3.3.2 Fuentes de alimentación
Las fuentes de alimentación son elementos fabricados para almacenar o generar energía eléctrica. Tratamos solamente las destinadas a almacenar, frecuentemente llamadas "baterías o pilas".
Se caracterizan por dos parámetros fundamentales: tener una tensión nominal en voltios y capacidad energética en amperes horas.
Símbolo:
Figura N°77 Símbolo de fuente de alimentación.
Representa la continuidad a través del dispositivo, el polo positivo y el polo negativo. Estado normal:
Circuito de medición
Figura N°78 Medición de voltímetro de la fuente.
Se mide la tensión en los bornes de la fuente, si es igual a la nominal o está dentro del rango nominal de desviación, se considera correcta.
La capacidad energética, si mide con instrumentos especiales, que hacen circular corriente a través de una resistencia, si esta se corresponde con la nominal, la fuente se considera en buen estado de funcionamiento.
Posibles defectos:
Que la tensión sea inferior a la nominal
Que la capacidad energética, no sea suficiente para satisfacer la demanda de energía. Errores de medición:
Solo son significativos los errores instrumentales.
3.3.3 Conductores
Los conductores son elementos de bajo valor de resistencia, que se utilizan para permitir el paso de la corriente eléctrica, o comunicar tensión portadores de información.
Símbolo:
Se pueden representar con un segmento de recta. Circuitos de medición:
Circuito de medición con ohmímetro
Figura N°79 Medicion con ohimetro del conductor.
Circuito de medición con fuente y voltímetro
Figura N°80 Medicion con voltimetro del conductor.
Un terminal del conductor se conecta al polo positivo de la fuente, y el voltímetro se conecta entre el otro y el polo negativo de la fuente.
Estado normal:
En estado normal el ohmímetro indicará bajo valor de resistencia. O el voltímetro indicará la tensión de la fuente.
Posibles defectos:
El defecto más común de los conductores es circuito abierto y no permitir el paso de la corriente o comunicación de la tensión. En este caso el ohmímetro indicará alto valor de resistencia. Y el voltímetro no indica valor alguno de tensión.
Errores:
Para ambos casos los errores mas significativos son los errores instrumentales. 3.3.4 Fusibles
Los fusibles son elementos de protección de los circuitos, se comportan como conductores, permiten el paso de la corriente y comunicación de la tensión. Son puntos débiles que deben abrirse en caso de desperfectos y averías.
Los circuitos de medición, estado normal de funcionamiento, posibles defectos y errores de la medición; son similares a los de los conductores.
3.3.5 Inductores
La propiedad fundamental de los inductores es la inductancia L, o relación entre la cantidad de flujo magnético que lo atraviesa y la corriente que circula por el conductor que constituye al inductor.
Constructivamente, un inductor es un alambre arrollado sobre un núcleo de material ferromagnético, o aire.
Figura N°82 Símbolo de la bobina.
La inductancia de un inductor se mide con procedimientos especiales. Pero en un circuito eléctrico o electrónico, generalmente lo único que se necesita es valorar su estado de funcionamiento, lo cual es similar a la medición de conductores.
Los circuitos de medición, estado normal de funcionamiento, posibles defectos y errores de la medición; son similares a los de los conductores.
3.3.6 Resistores
Los resistores son conductores de elevado valor de resistencia.
Figura N°83 Símbolo de la resistencia.
Circuitos de medición:
Los circuitos de medición son similares a los utilizados para medir conductores, sustituyendo el conductor por un resistor. Estos circuitos se utilizan para medir otros elementos.
Circuito de medición con ohmímetro.
Circuito de medición con fuente y voltímetro
Figura N°85 Medición con voltimetro de la resistencia.
Estado normal:
Similar al de los conductores, presentando su valor de resistencia nominal. Posibles defectos:
Circuito abierto. El ohmímetro indicaría valor infinito de resistencia y el voltímetro valor cero de tensión.
Alterar su valor. Generalmente ocurre por calentamiento y en sentido ascendente.
Error de método al medir resistencia.
Consiste en No seleccionar correctamente el campo de medición.
Por ejemplo, si al medir un resistor de 1 ohmio, seleccionamos un campo de medición de cero a un millón de ohmios. La indicación del ohmímetro es cero; cuando en realidad el valor del resistor es un ohmio.
El número uno es prácticamente cero en comparación con un millón.
Pero por el contrario, si al medir un resistor de un millón de ohmios, seleccionamos un campo de medición de cero a un ohmio. La indicación de ohmímetro es infinita.
El número un millón, es relativamente infinito con respecto al número uno.
Siempre que el valor de resistencia nos de cero o infinito, debemos verificar si hemos escogido correctamente el campo de medición.
3.3.6.1 Potenciómetros
Los potenciómetros son resistores variables, tienen tres terminales. Entre dos de ellos, encontramos el valor máximo de resistencia fijo; y el tercero permite seleccionar un valor de resistencia variable entre este y cualquiera de los extremos.
Símbolo:
Circuitos de medición:
Son similares a los de medición de resistores.
Pero se hace necesario definir cuales son los terminales fijos y cual el variable. Para lo cual se realizan tres mediciones de resistencias, entre las tres posibles opciones de tres terminales.
El resultado de mayor valor de resistencia, se obtiene entre los terminales extremos o fijos.
Entre el terminal variable y cualquiera de los otros dos fijos, se obtiene menor valor de resistencia.
Estado normal:
Presenta un valor de resistencia constante entre los terminales extremos fijos; y una variación de resistencia uniforme entre el terminal móvil y cualquiera de los fijos.
Posibles defectos:
Similares a los de un resistor, circuito abierto o alterar su valor.
Pero también pueden presentar falta de uniformidad, al variar la resistencia con el terminal móvil. Un salto en la variación, que prácticamente solo se puede detectar con indicadores analógicos, es equivalente a un potenciómetro defectuoso.
Error de método:
Igual al de medir resistores simples, consiste en no seleccionar correctamente el campo de medición.
3.3.7 Condensadores
Por su estructura, los condensadores pueden definirse como dos conductores separados por un dieléctrico. Una de sus funciones fundamentales es actuar como almacenadores de energía.
Figura N°87 Simbolo del capacitor.
Los circuitos de medición son similares a los utilizados para medir conductores, sustituyendo el conductor por un resistor. Estos circuitos se utilizan para medir otros elementos.
Esquema de medición:
Con ohmímetro.
Figura N°88 Medición con voltímetro del capacitpor.
Con Capacímetro.
Figura N°89 Medición del capacitor.
Estado normal:
La medición más precisa de condensadores, ser realiza con mediciones de detección e instrumentos analógicos, con indicadores digitales es casi imposible.
En estado normal el indicador se desplazara desde el punto inicial hasta un valor dado de resistencia o tensión, correspondiente al proceso de carga del condensador. Terminada la carga del condensador, el indicador regresa al origen, indicando el cese de la carga.
La medición más exacta se realiza midiendo la capacidad con un capacímetro. Los condensadores son dos conductores separados por un dieléctrico.
Posibles defectos:
Placas en corto circuito. Circuito interno abierto. Variación de la capacidad.
3.3.8 Diodos
Esquema de medición:
Con ohmímetro.
Figura N°90 Medición con ohimetro del diodo.
Con fuente y voltímetro.
Figura N°91 Medición con voltimetro del diodo.
Posibles defectos:
Corto circuito entre regiones Circuito abierto.
Error de Método:
No relacionar adecuadamente el campo de medición.
Medición y diagnóstico de diodos zener.
Curva de Trabajo del Zener Esquema de medición con Voltímetro
Figura N°92 Curva de trabajo y medición con ohmímetro del diodo Zener.
Si la tensión inversa aplicada a un Zener comienza a elevarse a partir de cero llega a un punto en que la tensión permanece casi constante con gran aumento de la corriente, lo cual permite utilizarlo como estabilizador de tensión.
3.3.9 Transistores
Por su estructura los transistores son dos diodos con una región común. Si la región central es tipo p el transistor es NPN, si es tipo N el transistor es PNP
La palabra transistor es la contracción de transfer-resistor, es decir, de resistencia de transferencia. Es un dispositivo electrónico semiconductor que se utiliza como amplificador o conmutador electrónico. Es un componente clave en toda la Electrónica moderna, donde es ampliamente utilizado formando parte de amplificadores, conmutadores electrónicos, puertas lógicas, memorias, ordenadores y otros dispositivos.
Esquemas típicos
Al estar constituidos por dos diodos, la medición y diagnóstico de transistores puede simplificarse a la medición de cada uno de los diodos que los constituyen, más el alto valor de resistencia que siempre debe encontrarse para cualquier polaridad entre el emisor y el colector.
Por tanto lo único nuevo al medir transistores, es el procedimiento a utilizar para encontrar la base, los más utilizados son:
Reglas para localizar la base
Encontrar dos regiones entre las cuales halla alto valor de resistencia para ambas polaridades. En el peor de los casos con 4 mediciones se localiza la base.
Un Terminal que tenga bajo valor de resistencia con los otras dos. En el peor de los casos con 12 mediciones se localiza la base.
Un Terminal que tenga el mismo carácter de resistencia con las otras dos. En el peor de los casos con 6 mediciones se localiza la base.
A partir de los terminales del trazador de curvas o medidor de α y β.
Después de localizada la base, la medición de transistores puede hacerse de distintas formas, algunas de las cuales se presentan a continuación.
Método I
Prueba conduce si-no
Probar cada diodo por separado más la unión C-E. Método II
A. Medición de la resistencia para cada polaridad General 20-100 Ω Directo
100 KΩ inverso Pero depende de muchos factores
B. Medición de la relación de resistencia para cada cambio de polaridad 1000/1 pero depende de muchos factores
Método III
Transistor OK
Colector puenteado con base a través R
Colector puenteado con el emisor a través de Ω Método IV: Trazadores de curvas
Método V: Medir el coeficiente α y β con multímetro
Método VI: Colocarlo en un circuito en buen estado de funcionamiento Método IV
Trazadores de curva Método V
Medición del coeficiente α y β con multimetro. Método VI
Colocarlos en un circuito en buen estado de funcionamiento
3.3.10 Interruptores
Existe una amplia variedad de interruptores, pero sus características más esenciales pueden conocerse a través de los siguientes:
Interruptor simple tiro NA o NC, Interruptor pulsador, Interruptor magnético e interruptor térmico.
NA; Normalmente Abierto. Antes de ser accionado por alguna causa está en circuito abierto.
NC; Normalmente Cerrado. Antes de ser accionado por alguna causa está en circuito cerrado.
Interruptor simple tiro NA.
Figura N°95 Interruptor N.A.
Simple tiro significa que solo actúan sobre una línea del circuito. Interruptor simple tiro NC.
Figura N°96 Interruptor N.C.
Figura N°97 Pulsador N.A.
Los interruptores pulsadores solo actúan mientras se este ejerciendo alguna acción mecánica sobre ellos.
Al retirarla regresan al estado original. Interruptor pulsador NC.
Figura N°98 Pulsador N.C.
Interruptor magnético o contactor
Los interruptores magnéticos o contactores se utilizan para la automatización de procesos y sistemas, permitiendo la organización de acciones y relaciones lógicas entre los distintos elementos y fenómenos. De todas sus funciones la más importante en garantizar la seguridad de las personas y las instalaciones, al evitar los autoarranques. En ausencia de energía, adoptan el estado inicial y aunque se restablezca el suministro, no actúan, hasta tanto no se ejecute una nueva acción humana de forma directa o indirecta, ordenando el reinicio del sistema.
Figura N°99 Símbolo y partes del interruptor magnético.
En la estructura se observa un núcleo fijo, un núcleo móvil, distanciados por un resorte, bobina y juegos de contactos.
Al circular corriente por la bobina, las fuerzas magnéticas unen los núcleos, se accionan los contactos asociados NA o NC.
Al medir para diagnosticar el estado de funcionamiento se observan dos zonas con circuitos bien definidos e independientes, la bobina y los contactos; cuya cantidad y estado depende del modelo y fabricante.
Interruptor térmico:
Figura N°100 Interruptores térmico N.A-N.C
Los interruptores térmicos actúan por la acción térmica de otro dispositivo. Circuito de medición:
Los circuitos de medición son similares a los utilizados para medir conductores, sustituyendo el conductor por los terminales del interruptor. Estos circuitos se utilizan para medir otros elementos.
Estado normal:
En estado normal los interruptores conducen o no en dependencia de su estructura y funciones. Que pueden ser circuito abierto o circuito cerrado.
Posibles defectos:
Similar a un conductor puede ser circuito abierto o corto circuito, siempre y cuando sea lo contrario a la función nominal.
El defecto mas frecuente es circuito abierto, al dañarse por calor alguno de sus partes o elementos.
Pero también, aunque muy raramente pueden presentar corto circuito, al fundirse alguno de sus elementos, o sufrir alteraciones la estructura física.
Errores de medición:
Solo están presentes los errores instrumentales.
3.3.11 Bombillos
Los bombillos o indicadores luminosos, son elementos que al pasar la corriente eléctrica por ellos emiten luz.
Símbolo:
Figura N°101 Símbolo del bombillo.
Estado normal:
En estado normal los bombillos incandescentes pueden medirse considerándolos conductores; y los diodos led, como diodos bipolares.
Circuito de medición:
Los circuitos de medición son similares a los utilizados para medir conductores, sustituyendo el conductor por el bombillo.
Para el diodo led, se utiliza el circuito de medición de diodos bipolares. Posibles defectos:
El defecto de los bombillos es circuito abierto.
Los diodos led pueden estar en corto circuito o circuito abierto.
Errores de medición:
Solo están presentes los errores instrumentales.
3.3.12 Circuitos integrados
Los circuitos integrados no son elementos discretos, y de formas aisladas extraídas de los circuitos no se pueden medir y diagnosticar su estado de funcionamiento.
La prueba en funcionamiento depende de sus funciones específicas en el circuito en que está trabajando.
Solo es posible generalizar, que tienen terminales para crear condiciones de trabajo, generalmente fuente de alimentación, tierra y ajustes; terminales que reciben las señales de entrada y terminales que ofrecen las tensiones o señales de salida.
3.4 MEDICIÓN Y DIAGNOSTICO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS
El tema "Medición y diagnóstico de circuitos electrónicos", tiene como objetivo crear las habilidades necesarias para localizar elementos defectuosos, sin necesidad de extraerlos de los circuitos donde están funcionando, mediante el uso de mediciones de tensión. Con frecuencia encontramos personal de reparación, que el principal método que utilizan es el de la eliminación sucesiva; sacan los elementos de un circuito, uno por uno, y lo comprueban afuera como elementos discretos. Esta forma de actuar origina enormes pérdidas de tiempo, así como daños adicionales al extraer los componentes.
Los procedimientos propuestos en el tema, permiten, con muy pocas mediciones, en un circuito compuesto por cientos de elementos, localizar el defectuoso; y por tanto extraer solamente este. La variedad de circuitos electrónicos el muy grande, debido a la posibilidad casi infinita de usos posibles. Como ejemplo para ilustrar la metodología, exponemos la localización de elementos defectuosos en circuitos amplificadores a transistores.
Estos procedimientos pueden aplicarse en otros tipos de circuitos.
3.4.1 Definición, estructura y principio de funcionamiento de transistores en circuitos amplificadores
3.4.1.1 Definición
Un transistor es la unión de tres regiones de semiconductores, la del centro distinta a las demás. Funciona como un resistor variable, lo cual permite el efecto de amplificación de señales; que consiste en el gobierno de una fuente potente de energía por una débil. También puede tener otros usos como el de interruptor electrónico.
3.4.2 Reglas fundamentales de funcionamiento y medición Para que un transistor amplifique.
1. Debe haber tensión de polarización y señal.
2. La unión base emisor se polariza de forma directa. 3. La unión base conector se polariza de forma inversa.
4. La alteración de los requisitos anteriores sacan al transistor de su estado y los llevan a su máxima o mínima conducción.
5. Un incremento de la polarización directa o inversa hace que tienda a máxima conducción.
6. Una disminución de la polarización directa o inversa hace que tienda a mínima conducción.
7. La polarización directa tiene prioridad sobre la inversa. 3.4.2.1 Estados fundamentales en funcionamiento
Máxima conducción {R↓ ; I ↑ ; ΔUEC ↓ }
Mínima conducción {R↑ ; I↓ ; ΔUEC ↑ }
En máxima conducción, la resistencia interna el mínima, la corriente el máxima, y la diferencia de potencial emisor colector el mínima.
En mínima conducción, la resistencia interna el máxima, la corriente mínima, y la diferencia de potencial emisor colector máxima.
El estado intermedio es el único que permite amplificación.
A partir del análisis del principio reglas de funcionamiento, se obtienen los siguientes criterios para definir características necesarias en la localización de elementos defectuosos.
3.4.2.2 Identificar posición de terminales
Cuando un transistor está soldado en un circuito impreso, por el lado de la soldadura, se presenta como tres puntos. ¿Cómo saber cuál es la base, el colector y el emisor?
Reglas:
Trabajando en Caliente
1. La base tiene un valor intermedio de tensión con respecto a los otro dos 2. El emisor tiene un valor de tensión 0.2 – 0.7V con respecto a la base 3. El colector es el Terminal restante
3.4.2.3 Identificar tipo de estructura, PNP o NPN Regla:
Si el emisor es más positivo que la base, el transistor es PNP, en caso contrario es NPN. 3.4.2.4 Distribución de tensiones en estado normal de amplificación
Reglas:
Conociendo la posición de los terminales
Se realiza la distribución del emisor hacia el colector
A la última región se le cambia el carácter por el anterior, desde el emisor hacia el colector
3.4.3.1 Circuitos típicos
Este es un circuito clásico de un amplificador a transistores emisor común polarizado por divisor de tensión.
En la práctica, en dependencia de las necesidades, los circuitos pueden adoptar infinitas variantes, pero todas pueden simplificarse a los circuitos NPN y PNP presentados en la siguiente figura.
Los circuitos funcionan de forma similar, la diferencia entre los transistores NPN o PNP, solo influye en el carácter de las tensiones de polarización, que al cambiar el tipo de transistor puede ser distinta.
Figura N°103 Circuito amplificador.
3.4.3.2 Función de cada elemento
Los transistores actúan como resistencias variables, en dependencia de la señal que se aplica en la base. Al variar la resistencia interna del transistor, varía proporcionalmente la corriente en la rama colector emisor, y en la resistencia de colector, se obtiene una señal similar a la aplicada en la base pero mayor o amplificada.
Resistor R; ajusta la tensión de la línea de alimentación a la necesaria en la etapa.
Resistores R1 y R2; son los resistores de polarización de la base, proporcionan la tensión necesaria en esta.
Resistor de colector RC, polariza o proporciona la tensión necesaria en el colector. Limita la corriente en la rama colector emisor.
Resistor de emisor RE; polariza o proporciona la tensión necesaria en el emisor. Limita la corriente en la rama colector emisor.
Condensador C3; condensador de desacople del emisor
3.4.3.3 Mediciones para determinar el estado de una etapa amplificadora 1.ΔU en R
2. ΔU Base-Emisor 3. ΔU Colector-Emisor 4. ΔU en RC o RE 5. UC, UE, UB
6. UC con Base-Emisor en CC 7. UC en corte y saturación 8. UC al variar señal de entrada
9. Comprobar la correcta distribución de las tensiones
10. Medir con osciloscopio las formas de onda de las señales a la entrada y a la salida Donde;
ΔU; diferencia de potencial o voltaje UC; voltaje entre el colector y tierra UE; voltaje entre el emisor y tierra UB; voltaje entre la base y tierra
3.4.4 Medición y diagnóstico de elementos
3.4.4.1 Esquema lógico de medición para la localización de elementos averiados
Figura N°104 Sistemas de localización de elementos averiados.
3.4.5 Métodos inductivos para la localización de elementos averiados 3.4.5.1 Precedentes:
1. Un incremento de la polarización directa o inversa hace que el transistor tienda a máxima conducción
2. La acción contraria lo lleva a mínima conducción 3. Tiene prioridad la polarización directa.
3.4.5.2 Reglas:
3.4.5.3 Procedimiento:
Observar con que polo de la fuente une el posible elemento averiado al terminal del transistor, decidir si la avería la hace más + o -; y lo lleva a máxima o mínima conducción.
3.4.5.4 Pasos para la aplicación del procedimiento:
1. Definir si la avería hizo que la etapa tendría a máxima o mínima conducción.
2. Definir con que polo de la fuente une el posible (hipótesis) elemento averiado, el terminal del transistor al cual está conectado.
3. Definir si hace al terminal del transistor más positivo o negativo.
4. Definir si la variación de tensión favorece o va en contra de la polarización sobre la cual influye.
5. Definir si la influencia sobre la polarización hace que el transistor tienda a mínima o máxima conducción
6. Comparar los resultados del punto 5, con los del punto 1. 7. Si son similares, el elemento es el posible averiado. 3.4.5.5 Ejemplos método inductivo
Podemos generalizar que existen dos tipos de situaciones, unas simples en las que es suficiente aplicar la ley de Ohm y leyes de Kirchoff, para definir si el elemento está averiando.
Y otras situaciones un poco más complejas donde se hace imprescindible la aplicación del método inductivo.
Debe tenerse presente que la corriente a través de un elemento abierto es cero y la tensión en sus extremos máxima. En los elementos en corto circuito, la tensión entre sus extremos es cero y la corriente a través de ellos es máxima.
Amplificador con transistor NPN
Podemos generalizar que existen dos tipos de situaciones, unas simples en las que es suficiente aplicar la ley de Ohm y leyes de Kirchoff, para definir si el elemento está averiando. Y otras situaciones un poco más complejas donde se hace imprescindible la aplicación del método inductivo.
Figura N°105 Amplificador con transistor NPN.
Pasos del procedimiento inductivo
PASO 1: Definir si la avería hizo que la etapa tienda a máxima o mínima conducción
De las múltiples posibles magnitudes de control, seleccionemos la Tensión de Colector. Y adoptemos que el valor nominal en estado normal entre el colector y tierra es 11 voltios. En caso de avería solo pueden suceder dos cosas con este valor que disminuya o aumente.
SI LA TENSION DISMINUYE, es porque se han incrementado las corrientes a través de R y RC y por tanto las caídas de tensión en estos resistores han aumentado y llega menos tensión al colector, Lo cual él un indicador de que el transistor pasó a REGIMEN DE MAXIMA CONDUCION.
SI LA TENSIÓN AUMENTA, es porque han disminuido las corrientes a través de R y RC y por tanto las caídas de tensión en estos resistores han disminuido y llega más tensión al colector. Lo cual es un indicador de que el transistor pasó a REGIMEN DE MÍNIMA CONDUCCIÓN.
Es IMPORTANTE tener presente, que si se mide la tensión de emisor, es más significativa la variación de resistencia interna del transistor. Si aumenta la tensión en el emisor es porque el transistor pasó a régimen de máxima conducción, disminuyó su resistencia interna, hay menos caída en su resistencia interna y deja pasar más tensión al emisor.
Análisis de avería Resistor r1
PASO 2: Definir con que polo de la fuente une el posible (hipótesis) elemento averiado, el terminal del transistor al cual está conectado.
El resistor R1 una a la base del transistor con el polo positivo de la fuente.
PASO 3. Definir si su avería hace al terminal del transistor más positivo o negativo
Al ser un resistor su posible defecto es circuito abierto, en este caso aleja a la base del polo positivo y la hace más negativa.
PASO 4. Definir si la variación de tensión favorece o va en contra de la polarización sobre la cual influye
Como el transistor es NPN, su base es tipo P, positiva, y al hacerse más negativa por la avería del resistor R1, va en contra de la polarización directa.
PASO 5. Definir si la influencia sobre la polarización hace que el transistor tienda a mínima o máxima conducción
Si la avería va en contra de la polarización directa, hace que el transistor tienda a MINIMA CONDUCCIÓN.
PASO 6. Comparar los resultados del paso 5, con los del paso 1.
Hagamos la suposición que en el paso uno medimos más tensión y teníamos definido que el transistor había pasado a MINIMA CONDUCCION.
Por tanto coinciden los resultados del paso 1 y el 5.
PASO 7. Si son similares, el elemento es el posible averiado. En caso contrario no lo es Para este ejemplo, coinciden y R1 Si es un posible elemento averiado.
Amplificador con transistor PNP
Figura N°106 Amplificador con transistor PNP.
De las múltiples posibles magnitudes de control, seleccionemos la Tensión de Emisor. Y adoptemos que el valor nominal en estado normal entre el emisor y tierra es 11 voltios. En caso de avería solo pueden suceder dos cosas con este valor que disminuya o aumente.
SI LA TENSION DISMINUYE, es porque se han incrementado las corrientes a través de R y RE y por tanto las caídas de tensión en estos resistores han aumentado y llega menos tensión al colector, Lo cual él un indicador de que el transistor pasó a REGIMEN DE MAXIMA CONDUCION.
SI LA TENSIÓN AUMENTA, es porque han disminuido las corrientes a través de R y RE y por tanto las caídas de tensión en estos resistores han disminuido y llega más tensión al colector. Lo cual es un indicador de que el transistor pasó a REGIMEN DE MÍNIMA CONDUCCIÓN.
Es IMPORTANTE tener presente, que si se mide la tensión de colector, es más significativa la variación de resistencia interna del transistor. Si aumenta la tensión en el colector es porque el transistor pasó a régimen de máxima conducción, tiene menor resistencia interna y hay menos caída en su resistencia interna; y deja pasar más tensión al colector.
Si disminuye la tensión en el colector es porque el transistor pasó a régimen de mínima conducción, aumentó su resistencia interna, en la cual hay más caída y deja pasar menos tensión al colector.
Análisis de avería Resistor r1
PASO 2: Definir con que polo de la fuente une el posible (hipótesis) elemento averiado, el terminal del transistor al cual está conectado.
El transistor R1 una a la base del transistor con el polo positivo de la fuente. PASO 3. Definir si su avería hace al terminal del transistor más positivo o negativo
Al ser un resistor su posible defecto es circuito abierto, en este caso aleja a la base del polo positivo y la hace más negativa.
PASO 4. Definir si la variación de tensión favorece o va en contra de la polarización sobre la cual influye
Como el transistor es PNP, su base es tipo N, negativa, y al hacerse más negativa por la avería del resistor R1, va a favor de la polarización directa.
PASO 5. Definir si la influencia sobre la polarización hace que el transistor tienda a mínima o máxima conducción
Si la avería favorece la polarización directa, hace que el transistor tienda a MAXIMA CONDUCCIÓN.
PASO 6. Comparar los resultados del paso 5, con los del paso 1.
PASO 7. Si son similares, el elemento es el posible averiado. En caso contrario no lo es Para este ejemplo, No coinciden y R1 NO es un posible elemento averiado.
3.4.6 Método deductivo para la localización de elementos averiados Reglas:
1. Tiene prioridad la acción sobre la polarización directa. 2. Elementos que llevan al transistor a máxima conducción.
En Base Emisor: Cortocircuito de los elementos al polo de la fuente de su mismo tipo. O circuito abierto de los conectados al polo contrario.
En Colector: Corto circuito de los elementos conectados al polo de la fuente de carácter contrario; o circuito abierto de los conectados al del mismo carácter. Falsa Saturación: Corto circuito entre el colector y cualquier región: (Se igualan las tensiones) ΔU
3. Elementos que llevan el transistor a mínima conducción.
En Base Emisor: Cortocircuito de los elementos al polo de la fuente de carácter contrario; o circuito abierto de los conectados al del mismo tipo.
En Colector: Cortocircuito de los elementos conectados al polo de la fuente del mismo tipo, o circuito abierto de los conectados al mismo carácter contrario.
Falso Corte: cortocircuito Base emisor. Circuito abierto de cualquier región (crecen las tensiones) ΔU↑.
3.5 DIAGNÓSTICO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS 3.5.1 Esquema en Bloques
3.5.1.1 Concepto
3.5.1.2 Esquema en bloques de un circuito eléctrico
3.5.1.3 Funciones de los bloques: 3.5.1.3.1 Alimentación:
El bloque de alimentación es la fuente de energía, que posibilita el funcionamiento de todo el sistema.
Puede ser la misma para todos los bloques, pero con frecuencia, la del bloque de fuerza, es de mayor tensión.
3.5.1.3.2 Fuerza:
En este bloque se ejecuta el trabajo fundamental del sistema, además de los circuitos de alimentación, está constituido por los elementos de acción principal tales como motor, resistencia térmica, etc.
3.5.1.3.3 Control:
Es la parte del sistema encargada del gobierno del bloque de fuerza. Se encarga de las condiciones de trabajo, arranques paradas y relaciones lógicas entre todas las funciones. 3.5.1.3.4 Señalización:
Su función es indicar los distintos estados del sistema. Generalmente mediante el encendido o apagado de indicadores luminosos.
3.5.1.3.5 Medición:
Es el encargado de informar el estado de las variables del sistema. Generalmente está constituido por instrumentos de medición conectados a través de transformadores de medición.
3.5.2 Circuito Eléctricos a Contactores
3.5.2.1 Alimentación:
La alimentación puede ser la misma para todo el sistema, pero con frecuencia se realiza a distintos valores de tensión. En este caso el circuito de fuerza se alimenta de las fases A y B; y el circuito de control de la fase C y el neutro N.
El conductor neutro del sistema, además de servir de vía de circulación de la corriente eléctrica tiene funciones de protección. En caso de un corto circuito en los devanados del motor, la corriente va directamente al neutro, se incrementa y funde los fusibles F2 o F3.
3.5.2.2 Fuerza:
El circuito de fuerza está constituido por las fuentes de alimentación fases A y B, los el interruptor de alimentación I2, Los fusibles de alimentación F2 y F3, el interruptor de fuerza K2, el sensor térmico de sobrecarga y el motor M.
Funcionamiento:
Si hay energía en las fases A y B, si está cerrado el interruptor I2 al cerrarse el contacto K2 del contactor K; la energía llega al motor M y este inicia su funcionamiento.
3.5.2.3 Control:
Está constituido por el interruptor I1, el fusible F1, el interruptor térmico T, el pulsador de parada P el pulsador de arranque A el contactor K y su contacto K1, tipo NA.
Funcionamiento:
Si hay energía y el fusible F1 está en buen estado, al pulsar el botón de arranque A, la corriente pasa por el siguiente circuito: de la fuente fase C, al interruptor I1, al fusible F1, al interruptor térmico T, pulsador de arranque A, bobina del contactor D y neutro del sistema N.
Al pasar la corriente por la bobina del contactor K, este acciona, cerrando los contactos normalmente abiertos NA y cerrando los contactos normalmente cerrados NC. Se ejecutan las siguientes acciones:
4 K1, NA; al cerrarse la corriente sigue llegando a la bobina del contactor, después de soltar el pulsador de arranque A.
5 K2, NA; al cerrarse permite que la energía llegue al motor e inicie su funcionamiento. 6 K3, NA; al cerrarse enciende la bombilla L1, indicando estado de funcionamiento del
motor.
7 K4, NC; al abrirse se apaga la bombilla L2, dejando de indicar estado detenido del motor.
Arranque del sistema: Al accionar el pulsador A. Parada normal del sistema: Al accionar el pulsador P. Parada por avería del sistema:
3.5.2.4 Señalización:
Está constituido por los interruptores K3 y K4 y los bombillos L1, L2 y L3. Funcionamiento:
Si el motor está apagado, el contacto k4, NC (normalmente cerrado), del contactor K, permite el paso de energía hacia la lámpara L2, la cual se enciende indicando estado detenido del motor.
Si en sistema de control pone en funcionamiento el motor, este contacto se abre y la lámpara se apaga.
Al ponerse en funcionamiento el motor, el interruptor K3, NA (normalmente abierto), del contactor K, se cierra, permite el paso de energía y se enciende el bombillo L1, indicando estado en funcionamiento del motor.
Al cerrarse el interruptor I1, se enciende el bombillo L3, indicando disponibilidad de energía en el circuito de control.
3.5.2.5 Medición:
Está constituido por el amperímetro A conectado a través de un transformador de corriente, el voltímetro V1 conectado a través de un transformador de tensión, los cuales indican los valores de corriente y tensión del circuito de fuerza; y el voltímetro V2 que indica el valor de la tensión en el circuito de control.
3.5.3 Medición y Diagnóstico de Circuitos Eléctricos
A medición y diagnóstico de los circuitos eléctricos se efectúa esencialmente con mediciones de continuidad; utilizando los circuitos para medir conductores.
En general se pueden establecer los siguientes pasos para encontrar elementos defectuosos.
1. Definir el bloque defectuoso analizando el principio de funcionamiento.
2. Definir la zona defectuosa analizando el principio de funcionamiento y utilizando mediciones.
3. Definir el elemento defectuoso por mediciones de continuidad. Análisis de ejemplos:
Fusible F1
Si se abre, al medir encontramos tensión por la parte de la alimentación, pero no a la salida.
Interruptor térmico T
Si se abre hay tensión en la entrada y no en la salida.
