P.I. AUTOMATIZACION Y CONTROL
ELECTRONICO
•Duración: 42 horas
17 sesiones
•Sistema de evaluación K1: NF = 0.6L + 0.4EF 7 Prácticas de Laboratorio + IF
BIBLIOGRAFIA
• "Electrónica Teoría de Circuitos". Boylestad, Nashelki.
• "Diseño Electrónico Circuitos y Sistemas". Savant, C. • "Principios de Electrónica". Malvino, A.
• Manual : ECG Semiconductors Master Replacement Guide
Objetivos del curso
4
•Definir conceptos físicos y matemáticos utilizados en electrotecnia.
•Utilizar instrumentos para la medición de los efectos de la energía eléctrica.
•Utilizar ecuaciones matemáticas para la representación de fenómenos físicos.
Contenido del curso
•Diodos semiconductores.
•Diodos de rectificación y conmutación. •Diodos zener.
•Transistores bipolares.
SESION 1
Objetivos:
•Nombrar los campos de aplicación y avance de la electrónica.
•Reconocer las características eléctricas de los semiconductores.
•Identificar el principio de funcionamiento de los sistemas electrónicos.
8
Definiciones
“La electrónica, es la rama de la física y una especialización de la Ingeniería que estudia y emplea sistemas, cuyo funcionamiento se basa en la conducción y el control del flujo microscópico de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente a través de un gas del vació o de un semiconductor.”
Pero fue definitivamente con el transistor, aparecido de la mano de Bardeen y Brattain, de la Bell Telephone, en 1948,
HISTORIA
Se considera que la Electrónica comenzó con la invención del Diodo de vacio
construida en 1904 por John Ambrose Fleming.
10 HISTORIA
El primer circuito integrado se fabrico en 1958 y en
Los materiales usados en electrónica son fundamentalmente el
Silicio y el Germanio.
Silicio.- En nuestro planeta el silicio está por todas partes: un 27% de la corteza terrestre está hecha de silicio: la arena, la arcilla, el cuarzo, el cristal de roca, la mica, etc
12 Germanio.- Metal escaso en la corteza terrestre, se encuentra en los residuos de la metalurgia del cinc y en las cenizas de algunos carbones. De color gris, brillante y frágil.
Ambos, Si y Ge se usan en la fabricación de transistores y circuitos integrados
SISTEMAS ELECTRÓNICOS
14
Sistema de altavoz
SEÑAL ANALOGICA
16
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE UN SISTEMA DIGITAL
VENTAJAS:
No introduce ruidos en la transmisión.
Se guarda y procesa mucho más fácil que la analógica.
Posibilita almacenar grandes cantidades de datos en diferentes soportes.
Permite detectar y corregir errores con más facilidad.
Las grabaciones no se deterioran con el paso del tiempo como sucede
con las cintas analógicas.
DESVENTAJAS:
Para su transmisión requiere una mayor banda ancha en comparación con la analógica.
La sincronización entre los relojes de un transmisor inalámbrico digital y el receptor requiere que sea precisa, como ocurre con el GPS
(Sistema de Posicionamiento Global).
18
Periodo.- Es el tiempo que dura la forma de onda antes de volverse a repetir.
Frecuencia.- Es la cantidad de veces que se repite la forma de onda en un segundo. Es la inversa del periodo.
Amplitud .- Tamaño máximo (altura) de la forma de onda.
Donde :
U: valor instantáneo de la sinusoide. Um: Valor máximo o amplitud de la sinusoide.
Ǿ: Ángulo de desfase respecto al origen.
ω: Pulsación o frecuencia angular medida en radianes por segundo. t: Tiempo de la pulsación.
) (
.
Umsen t U
20
• Valor instantáneo de la sinusoide: Es el valor que toma la tension en cada instante del tiempo.
• Umax o Upico: Valor máximo de la amplitud de la sinusoide.
• Tension eficaz: Valor intermedio, equivalente a una tensión continua que produce los mismos efectos sobre una resistencia.
• Valor medio: es cero para una onda completa, para media onda:
• Ciclo o Periodo (T): es el tiempo que transcurre en un ciclo completo
• Frecuencia: numero de ciclos por segundo
Onda alterna: valores característicos
pico MAX
MAX
MED . U 0.637 .U .U U 2 0,637
La onda mostrada tiene una frecuencia (50 o 60 Hz), esta frecuencia se define como la inversa del periodo, según las siguientes expresiones
2
1
T
f
2
.
f
Esta última relación es muy importante, ya que nos permite
22
Para analizar el comportamiento de las variables eléctricas en un
circuito, es necesario establecer una señal de referencia, por comodidad se suele escoger como referencia, la señal de tensión de la fuente.
Las demás señales se identifican con el ángulo de desplazamiento entre la señal de referencia y la señal a medir, este ángulo se conoce como ángulo de fase y se puede expresar en grados o en radianes.
ANGULO DE FASE
24
-Valor Instantáneo.- Valor que toma la señal en cada instante de tiempo. -Componente Continua.- Valor medio de la señal.
-Componente Alterna.- resultado de la señal al quitar la componente continua.
El Osciloscopio
• El osciloscopio es básicamente un dispositivo de visualización gráfica que muestra señales eléctricas variables en el tiempo. El eje vertical, a partir de ahora denominado Y, representa el voltaje; mientras que el eje horizontal, denominado X, representa el tiempo.
• El Osciloscopio permite:
– Determinar directamente el periodo y el voltaje de una señal.
– Determinar directamente el ángulo de desfase entre dos señales.
– Determinar indirectamente la frecuencia de una señal.
Tipos de Osciloscopio
• Los Osciloscopios pueden ser analógicos ó digitales. Los primeros trabajan directamente con la señal aplicada, está una vez amplificada desvía un haz de electrones en sentido vertical proporcionalmente a su valor.
• En contraste los osciloscopios digitales utilizan
previamente un conversor analógico-digital (A/D) para almacenar digitalmente la señal de entrada,
Osciloscopio Analógico
Ajustes básicos
• La atenuación ó amplificación que necesita la señal. Utilizar el mando VOLTS/DIV.
• La base de tiempos. Utilizar el mando TIME/DIV. para ajustar lo que representa en tiempo una división
horizontal de la pantalla.
• También deben ajustarse los controles que afectan a la visualización: FOCUS (enfoque)
• INTENS. (intensidad)
Magnitud de la Tensión de señal
El Osciloscopio Hameg
Amplitud vertical; amplitud; amplificador Y
• Es el interruptor giratorio del amplificador Y, y se conoce como atenuador. Lleva la etiqueta “Amplificador vertical”, “Amplitud” o “Amplificador Y”. Las unidades están dadas en V/Div o mV/Div (División = división de la trama)
Amplitud vertical; amplitud; amplificador Y
• Para un ajuste de 0,5 V, por ejemplo, el coeficiente de
desviación del haz del emisor de una división y corresponde a una tensión de entrada de U = 0,5 V.
Ejemplo:
34
Base de tiempo
• El conmutador de base de tiempo lleva la etiqueta “TIME” (o tiempo), “Time-Base” (= base de tiempo. Las posiciones del
conmutador poseen las etiquetas unidad de tiempo por DIV.
• Según la versión del osciloscopio, la gama se extiende de s/Div a s/Div.
• Con el ajuste de la base de tiempo a una
Base de tiempo
• De manera que, por ejemplo, X = 0,2 ms/Div, indica que el haz en 0,5 ms se mueve una división de la trama hacia la derecha.
36
Base de tiempo
AC / DC / GND • En la posición DC (= Direct-Current =
corriente continua). En esta posición, se
pueden medir tensiones continuas, alternas y mixtas.
• En la posición AC (= Alternating-Current = corriente alterna) existe un condensador
entre la toma de entrada Y y el amplificador Y. Este condensador bloquea el componente continuo de la tensión, de tal forma que sólo se lee la señal de tensión alterna.
AC / DC / GND
Ejemplo:
Dibuje en la rejilla una señal de 12V pico con una frecuencia de 1KHz
Ejemplo:
Para la señal hallar: a) Periodo
Ejemplo:
Para la señal hallar: a) Periodo
b)Frecuencia c) Umax
42
Ejemplo:
Determinar los valores: Umáx……… Umin = ………V
tp = ………ms
to = ………ms