Electrónica aplicada

INSTITUTO

PROFESIONAL

INACAP

“ELECTRÓNICA
APLICADA”

1
Electrónica aplicada

ELECTRÓNICA APLICADA 88 hrs.
Programa:

Unidad I

Conceptos electrónicos (10 hrs.)
Teoría física ele...
Electrónica aplicada
Bibliografía:

Electrónica Analógica
SCHAUM
Edición, 1987
Ed. Mc Graw-Hill. España.
Circuitos Electró...
Electrónica Aplicada

Unidad I Componentes Electrónicos

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UNIDAD 1: COMPONENTES ELECTRÓNICOS
Componentes prácticamente d...
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Es la parte más pequeña en la cual un elemento puede ser reduc...
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Ejemplo:
H , Ca , N , O , K , Cl , Cu, Na, etc
O bien una comb...
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El átomo

PRO
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POS

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átomo de cobre tiene una carga neutra, 29 electrones (cargas n...
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AISLANTES:
Los átomos que tengan 5, 6 ó 7 electrones en la órb...
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COVALENCIA O ENLACE COVALENTE.
Es
cuando
dos
átomos
comparten...
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BANDAS DE ENERGÍA
Acá podemos destacar a la
“Banda de Valenci...
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Los pares de electrones que se observan en la figura se atrae...
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Saturación de valencia:
El cristal de silicio contiene 8 elec...
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Pero la salida del electrón deja un vacío, que se denomina hu...
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el nombre de portadores mayoritarios, mientras que a los huec...
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Aumento del número de huecos:
Para lograrlo se utilizan impur...
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Para que un fabricante pueda dopar un semiconductor debe prod...
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Al unirse un semiconductor tipo n con uno tipo p, se produce ...
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La batería empuja los electrones libres y los huecos hacia la...
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y huecos, lo que significa que a ambos lados de la unión exis...
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RUPTURA:
Los diodos admiten unos valores máximos en las tensi...
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Así se puede calcular la barrera de potencial a cualquier
tem...
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NIVELES DE ENERGÍA:
Como el electrón es atraído por el núcleo...
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OA Zona de baja polarización directa,
pequeña corriente.
AB Z...
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Se puede calcular la disipación de potencia de un diodo de la...
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mitad negativa del ciclo, el diodo se polariza de manera inve...
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El valor del vo...
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Rectificador de onda completa:
El puente rectificador
es un tipo ...
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Filtros inductivos (bobinas)
Filtros inductivos - capaci...
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El filtro de condensador en la entrada:
Este filtro genera un...
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Se puede calcular el voltaje de rizado de pico a pico de cual...
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La única característica de operación del diodo Zener es que n...
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Este diodo debe ser atravesado como mínimo por una corri...
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Diodo LED (Emisor de luz):
Otro tipo de diodo utilizado son l...
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Ejemplo: Determine el valor de la resistencia “R” del circuit...
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En la sección anterior se estudiaron los
conceptos fundamenta...
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En saturación: Cuando el tra...
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Transistor en corte: En serie con la base se conecta una r...
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MA0112-41

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Funciones principales de un transistor:
En lo que respecta al...
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El transistor permanece bloqueado hasta que se polarice la ba...
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Canal N
Enriquecimiento
Canal P
Dispositivo de
Fuerza instala...
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Transistor Darlington

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En electrónica, el transistor Darlington es un dispositivo se...
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TIRISTORES:
Son dispositivos semiconductores que tienen tres ...
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a) Rectificador controlado de Silicio (S.C.R.): Éste es simil...
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La gráfica siguiente nos muestra el comportamiento de un SCR,...
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Cuando la corriente directa desciende su valor bajo el punto ...
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Valores típicos:

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Posee una corriente de mantenim...
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positiva de la señal de entrada. El interruptor puede ser ele...
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a)

Unidad I Componentes Electrónicos

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b)

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Unidad I Componentes Electrónicos

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b) TRIAC ( triode alternating current): Este dispositivo es e...
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Termistor

Símbolo genérico de un termistor.

Símbolo NTC.

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Unidad I Componentes Electrónicos

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Electrónica Aplicada
Fundamentos de Electrónica Integrada

UNIDAD II

Unidad II
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FUNDAMENTOS DE ELECTRÓNICA INTEGRADA

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Fundamentos de Electrónica Integrada
Reset VH / VL (pin 4)

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Corriente de salida (pin
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Fundamentos de Electrónica Integrada

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Unidad II
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Umbral: Es una entrada a un comparador int...
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Unidad II
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FUNCIONAMIENTO MONOSTABLE DEL TIMER 555
En este c...
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Fundamentos de Electrónica Integrada

Unidad II
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OPERACION DEL TIMER 555 COMO MONOESTABLE

Funcion...
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Unidad II
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En este modo se genera una señal cuadrada oscilan...
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Fundamentos de Electrónica Integrada

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El funcionamiento interno del in...
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Fundamentos de Electrónica Integrada

Unidad II
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Fundamentos de Electrónica Integrada

Unidad II
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CONDENSADORES
Un condensador está constituido por...
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Unidad II
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hacia la otra, pasando a través de la fuente de v...
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1 ρF = 10

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Unidad II
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F

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Fundamentos de Electrónica Integrada

Unidad II
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Matemáticamente, la capacidad de un condensador, ...
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Unidad II
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Tiempo de carga y descarga de un condensador:
T =...
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Fundamentos de Electrónica Integrada

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Unidad II
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Al hacerlo de esa forma se observara que jam...
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UNIDAD III FUNDAMENTOS DE LA ELECTRÓNICA DIGITAL
Existen dos familias que trabajan dentro de los cir...
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A continuación se muestra un ejemplo para un código usado para
un CMOS:

CD 4028 B E
Código

del

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a)

Compuerta AND: La compuerta AND llamada “Todo o nada” en los
esquemas se muestran su símbolo y e...
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La expresión Booleana que define una compuerta o condición lógica
NOT es la siguiente:

A= A
Las ley...
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Dada las siguientes expresiones Booleanas:

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S = ABC + ABC + ABC
S = A BC + AB C + ABC
S = A B...
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b)

Compuerta NOR: Dicha compuerta se obtiene a través de una
compuerta OR y una compuerta NOT, como...
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d)

Compuerta OR exclusiva: La compuerta OR exclusiva se conoce
como la compuerta “alguno para no to...
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d)

Compuerta NOR Exclusiva: También se llama X NOR la compuerta
NOR produce la expresión A ⊕ B . Al...
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Circuitos lógicos combinacionales: Estos responden a los datos que
entran y pueden ser (0 ó 1)

Héct...
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SISTEMAS LÓGICOS SECUENCIALES
Un ejemplo de este sistema se muestra a través del siguiente
diagrama ...
Electrónica aplicada

La pregunta o inquietud que resalta es ¿Cómo una máquina con
dispositivos electrónicos puede tomar d...
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combustible y del tiempo de encendido para la aplicación específica. El PROM es también
una memoria ...
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FUNCIONES DE LA ECU
La ECU es capaz de controlar diversas funciones. Además es capaz de proporcionar...
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APUNTES VARIOS ( PRACTICOS)

1.

Medicion de voltaje en sensor de temperatura (NTC)

En frio = 3 Vol...
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5.

Sonda de oxigeno:
Motor en circuito cerrado = significa que el sensor de oxigeno esta
trabajando...
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CANISTER: Acumula gases del estanque
motor

y luego los aprovecha el

Claves de falla tipicas: DTC =...
Electrónica aplicada

FIGURE 5. DIVISOR DE CORRIENTE

Héctor Alejandro Del Pino Muñoz; Enrique Pulgar Orellana
Ingenieros ...
Electrónica aplicada

Héctor Alejandro Del Pino Muñoz; Enrique Pulgar Orellana
Ingenieros (E) Mec. Automotriz

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Electrónica aplicada

Sensores de temperatura PTC y NTC

Los sensores de temperatura se aplican en varios lugares:- En el ...
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  1. 1. Electrónica aplicada INSTITUTO PROFESIONAL INACAP “ELECTRÓNICA APLICADA” 1
  2. 2. Electrónica aplicada ELECTRÓNICA APLICADA 88 hrs. Programa: Unidad I Conceptos electrónicos (10 hrs.) Teoría física electrónica Funcionamiento de Diodos, transistores y tiristores Unidad II Fundamentos de Electrónica Integrada (10 hrs.) Circuitos integrados monolíticos Armar circuitos integrados Unidad III Fundamentos de Electrónica Digital (10 hrs.) Tecnologías TTL y CMOS Circuitos de compuertas lógicas Microprocesadores Unidad IV Tipos de sensores y actuadores utilizados en control electrónico (10 hrs.) Sensores resistivos Circuitos electrónicos Unidad V Sistemas de Encendido Electrónicos (12 hrs.) Sistemas de encendido Unidad VI Sistemas de Inyección Electrónica (20 hrs.) Inyección Monopunto y Multipunto Unidad VIIAplicaciones Electrónicas (10 hrs.) Control electrónico en Maquinaria pesada y vehículos livianos Circuitos de control electrónico 2
  3. 3. Electrónica aplicada Bibliografía: Electrónica Analógica SCHAUM Edición, 1987 Ed. Mc Graw-Hill. España. Circuitos Electrónicos Discretos e Integrados SCHILING y BELOVE Edición, 1997 Editorial Marcombo Principios de Electrónica MALVINO, ALBERT PAUL Edición, 1997 Ed. Mc Graw-Hill. España. Dispositivos Electrónicos en el Automóvil GILLIERI, STEFANO Edición, 1997 Editorial Ceac 3
  4. 4. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 4 UNIDAD 1: COMPONENTES ELECTRÓNICOS Componentes prácticamente desconocidos hace treinta años, surgen hoy, desplazando a las válvulas de vacío (tubos) de funciones que hasta hace poco se creían de su exclusiva propiedad. Para el estudio y comprensión de los fenómenos que ocurren en dispositivos semiconductores, es necesario conocer algunos detalles del mundo atómico, como por ejemplo: • Su estructura • Propiedades de las partículas que lo Integran MODELO ATÓMICO DE BOHR: La electricidad consiste en el movimiento de electrones en un conductor. Para entender que es un electrón y como se comporta, tendremos que estudiar la composición de la materia. Materia es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio y tiene masa (ejemplo: hielo, agua, gas). Toda la materia está compuesta de bloques químicos los cuales son llamados elementos. La naturaleza ha proporcionado más de 100 elementos, los Sustancia Elemento cuales en combinación forman los diferentes Átomo tipos de materia que se encuentran en nuestro planeta. El hierro es un elemento. Cobre, Hidrógeno, Oxígeno, Aluminio, Mercurio, Sodio y Cloro, son ejemplos de otros elementos. Cuando el Hidrógeno y el Oxígeno se combinan químicamente, se forma el agua. La Sal es el resultado cuando se combina químicamente el Cloro y el Sodio. La materia se divide en moléculas, las cuales a su vez se dividen en átomos. Estos átomos se componen de dos partes: el núcleo y la periferia. Si tomamos una gota de agua y la dividimos en dos tendremos dos partes, pero ambas serán de agua. El agua es un compuesto químico de dos elementos: Hidrógeno (H) y Oxígeno (O) cuya fórmula es H2O. Podemos imaginarnos otras divisiones de la gota de agua, hasta que llegue un momento en el que tendremos dos átomos de Hidrógeno por uno de Oxígeno, y éstos a su vez están compuestos por electrones, protones y neutrones Molécula: Es la parte más pequeña en que puede dividirse la materia y seguir conservando sus características de compuesto. Por ejemplo una molécula de H2O. Átomo: 4
  5. 5. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 5 Es la parte más pequeña en la cual un elemento puede ser reducido y ser clasificado aún. Por ejemplo un átomo de Hidrógeno, un átomo de Oxígeno, un átomo de Cloro, etc., El átomo es similar a nuestro sistema solar, en el cual el Sol es el núcleo y sus planetas las partículas que giran alrededor del núcleo En el núcleo del átomo se encuentran: • Los protones con carga eléctrica positiva • Los neutrones que como su nombre insinúa, no tienen carga eléctrica o son neutros. El la periferia se encuentran: • Los electrones con carga eléctrica negativa. El físico danés Niels Bohr, creo el modelo (después llamado modelo de Bohr) donde se nuestra la estructura del átomo. El número de protones es igual al número de electrones Hay algunos electrones que se encuentran en las órbitas más alejadas del núcleo, por lo que podrían liberarse fácilmente. Estos electrones son los llamados electrones de valencia Electrón Electrones N? leo + + + Orbita Protones Neutrones Ejemplo: El átomo de cobre tiene 29 protones y 29 electrones. De estos 29 electrones, 28 viajan en órbitas cercanas al núcleo y 1 viaja en una órbita lejana. A este electrón se le llama: electrón libre. (Electrón de valencia) Propiedades del átomo: 1) Los protones que poseen carga eléctrica positiva de igual magnitud que la del electrón, son aproximadamente 1800 veces más pesado. 2) Un átomo normal, el número de electrones que giran alrededor del núcleo, es igual al número de protones, y por ello se dice que un átomo es eléctricamente neutro. 3) Debido al movimiento de rotación de los electrones alrededor del núcleo a, actúa sobre él una fuerza centrífuga que trata de alejarlos del núcleo. Esta fuerza se equilibra con la fuerza de atracción del núcleo lo que mantiene al electrón en una órbita estable.. 4) Todo lo que nos rodea, es decir, todos los materiales que forman nuestro mundo diario, están formados por aproximadamente 100 sustancias básicas o elementos. 5
  6. 6. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 6 Ejemplo: H , Ca , N , O , K , Cl , Cu, Na, etc O bien una combinación de dos o más elementos básicos Ejemplo: Agua, Sal, Acero, Bronce, etc. 5) Cada elemento básico posee una cantidad diferente de electrones girando alrededor del núcleo, en diferentes órbitas que se designan con las letras: 6
  7. 7. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 7 El átomo PRO POSE ELÉ POS NEUT POSEEN ELÉCT N NUCLEO K 8 Protones (+) L M N O P 8 Neutrones Q ELECTRONES: POSEEN CARGA ELECTRICA NEGATIVA (-), GIRAN ALREDEDOR DEL NUCLEO 8 Electrones (-) Nucleus Anillos Orbitales (K, L, M, N? ) K L 햠 omo de Oxigeno Para comprender cómo funcionan los diodos, transistores y los circuitos integrados es necesario estudiar los materiales semiconductores: componentes que no se comportan ni como conductores ni como aislantes. Los semiconductores poseen algunos electrones libres, pero lo que les confiere un carácter especial es la presencia de huecos. CONDUCTORES El cobre es un buen conductor si se observa su estructura atómica. El núcleo o centro del átomo contiene 29 protones (cargas positivas). Cuando un 7
  8. 8. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 8 átomo de cobre tiene una carga neutra, 29 electrones (cargas negativas) se disponen alrededor del núcleo. Los electrones viajan en distintas órbitas quedando sólo un electrón en el orbital exterior. Orbitales estables: El núcleo atómico atrae a los electrones orbitales, estos no caen hacia el núcleo debido a la fuerza centrífuga (hacia fuera) creada por su movimiento orbital. Cuando un electrón se haya en un orbital estable, la fuerza centrífuga equilibra exactamente la atracción eléctrica ejercida por el núcleo. Los electrones de un orbital más alejado se mueven a una velocidad menor, produciendo menos fuerza centrífuga. El electrón más externo viaja muy lentamente y casi no se siente atraído hacia el núcleo. La parte interna: En electrónica, lo único que importa es el orbital exterior, el cual también se denomina orbital de valencia. Éste es el que determina las propiedades eléctricas del átomo. Por lo anterior, se define la parte interna del átomo como el núcleo más todos los órbitales internos. Para un átomo de cobre, la parte interna es el núcleo (+29) y los tres primeros orbitales (+28). La parte interna del átomo de cobre tiene una carga resultante de +1, porque tiene 29 protones y 28 electrones internos. El electrón de valencia se encuentra en un orbital exterior alrededor de la parte interna y tiene una carga resultante de +1. A causa de ello, la atracción que sufre el electrón de valencia es muy pequeña. Electrón libre: El electrón de valencia al ser atraído muy débilmente por la parte interna del átomo, una fuerza externa puede arrancar fácilmente ese electrón con una muy pequeña tensión, al que se le conoce como electrón libre, por eso el cobre es un buen conductor. Los mejores conductores son la plata, el cobre y el oro Cuando el electrón de valencia se va, la carga resultante del átomo es +1. Si un átomo neutro pierde un electrón se convierte en un átomo cargado positivamente que recibe el nombre de ión positivo. Cuando un electrón exterior entra dentro del orbital de valencia, la carga resultante del átomo es -1. Si un átomo tiene un electrón extra en el orbital de valencia llamamos al átomo cargado negativamente ión negativo. Eléctricamente Neutro Ion Positivo Ion negativo 8
  9. 9. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 9 AISLANTES: Los átomos que tengan 5, 6 ó 7 electrones en la órbita periférica, tienen la tendencia de completar esta órbita a ocho electrones. Estos átomos se vuelven “iones negativos” pues, eléctricamente se vuelven negativos. Este es el caso de los Aislantes (Azufre, Cloro, etc.) SEMICONDUCTORES: Los mejores conductores tienen un electrón de valencia, mientras los mejores aislantes poseen ocho electrones de valencia. Un semiconductor posee propiedades eléctricas entre las de un conductor y un aislante, por lo tanto, los mejores semiconductores tienen cuatro electrones de valencia. Los semiconductores más conocidos son el germanio y el silicio, ambos tienen 4 electrones de valencia. El germanio fue el primero en utilizarse siendo luego reemplazado por el silicio pues el primero presentaba demasiada corriente inversa. Un átomo de silicio tiene 14 protones y 14 electrones y su distribución, observada en la figura, muestra una carga resultante de +4 porque contiene 14 protones en el núcleo y 10 electrones en los dos primeros orbitales. Los 4 electrones de valencia nos indican que es un semiconductor. RESUMEN: 9
  10. 10. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 10 COVALENCIA O ENLACE COVALENTE. Es cuando dos átomos comparten sus cuatro electrones, comportándose como si tuvieran 8, por ejemplo el silicio o el germanio, contaminados con impurezas del grupo III o grupo V de la tabla periodica. Elementos del grupo III: boro, aluminio, galio, Tántalo. Elementos del grupo V: indio, fosforo, arsénico, antimonio, bismuto. 10
  11. 11. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 11 BANDAS DE ENERGÍA Acá podemos destacar a la “Banda de Valencia”, que corresponde a la zona en que los electrones se encuentran semi libre, la “Banda de Conducción”, que corresponde a la zona donde los electrones se encuentran con la suficiente energía para moverse libremente en una estructura cristalina, y la “Banda Prohibida” que corresponde a la zona cerrada al paso libre de los electrones entre las bandas de Conducción y de Valencia. Para que los electrones de la banda de valencia puedan servir como portadores deben pasar a la banda de conducción, ello implica entregarles una cierta cantidad de energía, que puede tener la forma de calor, luz, radiaciones, etc. La magnitud de dicha energía es igual a la altura de la banda prohibida. Se mide en eV. (1 eV = 1,6 х 1019 Joules) CRISTALES DE SILICIO Cuando los átomos de silicio se combinan para formar un sólido, lo hacen en una estructura ordenada llamada cristal. Cada átomo de silicio comparte sus electrones de valencia con los átomos de silicio vecinos, de tal manera que tiene 8 electrones en el orbital de valencia. Aunque el átomo tiene originalmente 4 electrones de valencia. Enlace covalente: Cada átomo vecino comparte un electrón con el átomo central. De esta forma el átomo central parece tener 4 electrones adicionales, sumando un total de 8 electrones de valencia. Los electrones dejan de pertenecer a un solo átomo, ya que cada átomo central y sus vecinos comparten electrones. 11
  12. 12. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 12 Los pares de electrones que se observan en la figura se atraen con fuerzas iguales y opuestas (ya que pertenecen a átomos distintos). Este equilibrio entre fuerzas es el que mantiene unidos a los átomos de silicio. El electrón constituye un enlace entre núcleos opuestos llamado enlace covalente. 12
  13. 13. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 13 Saturación de valencia: El cristal de silicio contiene 8 electrones de valencia, esto produce una estabilidad química que da como resultado un cuerpo compacto de material de silicio. No se está aseguro de por qué el orbital exterior de todos los elementos tiene una predisposición a tener 8 electrones. Cuando no existen ocho electrones de forma natural en un elemento, este tiende a combinarse y a compartir electrones con otros átomos para obtener 8 electrones en su orbital exterior. Matemáticamente se puede explicar la estabilidad lograda al tener valencia 8 pero no se sabe la razón del porqué. Se trata de una ley experimental estableciéndose que: Saturación de valencia: n= 8 O sea, el orbital de valencia no puede soportar más de 8 electrones. Debido a que los electrones están fuertemente ligados, un cristal de silicio es casi un aislante perfecto a temperatura ambiente. El hueco: Cuando la temperatura es mayor que el cero absoluto (-273ºC), el calor hace que los átomos en un cristal de silicio vibren. A mayor calor, más intensas serán las vibraciones mecánicas de dichos átomos. Si se toca un objeto, el calor que transmite proviene de la vibración de sus átomos. Estas vibraciones pueden hacer que se desligue un electrón del orbital de valencia. Cuando esto sucede, el electrón liberado gana energía para situarse en un orbital de nivel energético mayor, pasando a ser un electrón libre. 13
  14. 14. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 14 Pero la salida del electrón deja un vacío, que se denomina hueco, en el orbital de valencia, y se comporta como una carga positiva por la pérdida de ese electrón (ión positivo). En un cristal se crean igual número de electrones libres que de huecos debido al calor. Los electrones libres se mueven en forma aleatoria dentro del cristal. En ocasiones un electrón libre se aproximará a un hueco, será atraído y caerá hacia él. Esta unión entre un electrón libre y un hueco se llama recombinación. El tiempo que transcurre entre la creación y la desaparición de un electrón libre recibe el nombre de tiempo de vida que varía de unos cuantos nanosegundos a varios microsegundos dependiendo por ejemplo de la perfección del cristal. En todo instante lo que está sucediendo dentro de un cristal de silicio es: • Se están creando electrones libres y huecos por acción del calor • Otros electrones libres y huecos se están recombinando • Algunos electrones libres y huecos existen temporalmente esperando una recombinación. SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS (PURO) Es un semiconductor puro de silicio si cada átomo del cristal es un átomo de silicio. A temperatura ambiente, un cristal de silicio se comporta casi como un aislante ya que producto del calor tiene solo unos pocos electrones libres y sus huecos correspondientes producidos por la energía térmica de dicho cristal. Flujo de electrones libres: En la figura se observa parte de un cristal de silicio situado entre dos placas metálicas cargadas. Supóngase que la energía térmica ha producido un electrón libre y un hueco. El electrón libre se halla en un orbital de mayor energía en el extremo derecho del cristal. Debido a que el electrón está cerca de la placa cargada negativamente, es repelido por esta, de forma que se desplaza hacia la izquierda de un átomo a otro hasta que alcanza la placa positiva. El hueco de la izquierda atrae al electrón de valencia del punto A, lo que provoca que dicho electrón se desplace hacia el hueco creando un nuevo hueco en este punto. El efecto es el mismo que si el hueco original se desplazara hacia la derecha. El nuevo hueco del punto A puede atraer y capturar otro electrón de valencia. De esta forma, los electrones de valencia pueden moverse en la trayectoria indicada por las flechas y el hueco, en sentido opuesto actuando de la misma forma que una carga positiva. 14
  15. 15. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ + + + + + + + + + 15 + 15
  16. 16. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 16 En la figura anterior la tensión aplicada forzará a los electrones libres a circular hacia la izquierda y a los huecos hacia la derecha. Cuando los electrones libres llegan al extremo izquierdo del cristal entran al conductor externo y circulan hacia el terminal positivo de la batería. Por otro lado, los electrones libres en el terminal negativo de la batería circularán hacia el extremo derecho del cristal, en ese punto, entran en el cristal y se recombinan con los huecos que llegan al extremo derecho del mismo. Así se produce un flujo estable de electrones libres y huecos dentro del semiconductor. (no hay flujo por fuera del semiconductor). Los electrones libres y los huecos reciben a menudo la denominación de portadores debido a que transportan la carga eléctrica de un lugar a otro. DOPAJE DE UN SEMICONDUCTOR (SEMICONDUCTOR EXTRÍNSECO) El dopaje supone que, deliberadamente se añaden átomos de impurezas a un cristal intrínseco para modificar su conductividad eléctrica. El proceso de dopaje consiste en fundir un cristal puro de silicio para romper los enlaces covalentes y cambiar de estado sólido a líquido. Aumento en el número de electrones libres: Con el fin de aumentar el número de electrones libres se añaden átomos pentavalentes al silicio fundido. (Arsénico, antimonio, fósforo). Como estos materiales donarán un electrón extra al cristal se les conoce como impurezas donadoras. Al enfriarse el cristal y volver a su estructura cristalina, Si queda en el centro el átomo Electrón pentavalente rodeado por 4 átomos de silicio. Como antes, los átomos vecinos comparten un electrón con el átomo central, pero en este caso queda un electrón adicional al poder A Si Si solo 8 electrones situarse en el s orbital de valencia. El electrón adicional queda en un orbital mayor y es un electrón libre. Cada átomo pentavalente produce un electrón libre Si controlando así la conductividad de un semiconductor dopado. Uno dopado ligeramente tiene una alta resistencia y uno fuertemente dopado tiene una resistencia pequeña. Cuando el silicio ha sido dopado con una impureza pentavalente se llama semiconductor tipo n. Como los electrones superan a los huecos reciben 16
  17. 17. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 17 el nombre de portadores mayoritarios, mientras que a los huecos se les denomina portadores minoritarios. 17
  18. 18. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 18 Aumento del número de huecos: Para lograrlo se utilizan impurezas trivalentes, es decir átomos con 3 electrones de valencia (Aluminio, Boro, Galio). El átomo trivalente en el centro queda rodeado de 4 átomos de silicio, cada uno compartiendo uno de sus electrones de valencia. Como el átomo trivalente tenía al principio solo 3 electrones de valencia, quedan solo 7 electrones en el orbital de valencia. Esto significa que aparece un hueco en el orbital de valencia de cada átomo trivalente, por lo que recibe el nombre de átomo aceptor porque cada uno de los huecos con que contribuye puede aceptar un electrón libre durante la recombinación. Si Si Al Si Si hueco El silicio que ha sido dopado con impurezas trivalentes se llama semiconductor tipo p. Como el número de huecos supera al número de electrones libres, los huecos son los portadores mayoritarios y los electrones libres son los minoritarios. 18
  19. 19. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 19 Para que un fabricante pueda dopar un semiconductor debe producirlo inicialmente como un cristal absolutamente puro. Controlando posteriormente la cantidad de impurezas, se puede determinar con precisión las propiedades del semiconductor. Que sea un semiconductor tipo p o tipo n, no significa que sea positivo o negativo, pues ambos se realizan de la unión de elementos originalmente neutros. Por ejemplo un semiconductor tipo N se realiza con la unión del silicio (posee 14 protones y 14 electrones) con, por ejemplo el arsénico (33 protones y 33 electrones). Si se suman la cantidad de electrones y protones del semiconductor sigue siendo eléctricamente neutro EL DIODO NO POLARIZADO Un Cristal semiconductor (tipo p ó n) tiene la misma utilidad que una resistencia de carbón, pero no ocurre lo mismo se dopa un cristal de tal manera que una mitad sea tipo n y la otra tipo p. La frontera entre ambos se le conoce como unión pn y a propiciado inventos como por ejemplo diodos, transistores y circuitos integrados. El semiconductor tipo p se representa como se aprecia en el lado izquierdo de la figura siguiente. Cada signo (-) encerrado en un círculo representa un átomo trivalente y cada signo (+) es un hueco en su orbital de valencia. Lo contrario ocurre al lado derecho donde se representa un semiconductor tipo n. La unión es la frontera donde se juntan las regiones tipo n y tipo p, por lo que se le llama también diodo de unión. Zona de deplexión: 19
  20. 20. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 20 Al unirse un semiconductor tipo n con uno tipo p, se produce un éxodo de electrones del lado n hacia el lado p por la repulsión de cargas iguales. Poco después de entrar a la región p el electrón libre cae en un hueco. Cuando eso sucede el hueco desaparece y el electrón libre se convierte en un electrón de valencia creándose en esa difusión un par de iones, un ión positivo en el lado n (abandonó un electrón), y un ión negativo en el lado p (aceptó un electrón). iones Zona de deplexión En la figura el signo (+) encerrado en un circulo indica un ión positivo, y el signo (–) encerrado en un circulo, un ión negativo. Los iones se encuentran fijos en la estructura del cristal debido a los enlaces covalentes y no pueden moverse de un lado a otro como los electrones libres y los huecos. Cada pareja de iones positivos y negativos en la unión se llama dipolo. A medida que aumenta el número de dipolos, la región cercana a la unión se vacía de portadores y a esa zona se le conoce como zona de deplexión. BARRERA DE POTENCIAL Cada dipolo posee un campo eléctrico entre los iones positivos y negativos que lo forman; por lo tanto, si entran electrones adicionales en la zona de deplexión, son rechazados hacia la zona n. La intensidad del campo eléctrico aumenta con cada electrón que cruza hasta que se alcanza el equilibrio. El campo eléctrico entre los iones es equivalente a una diferencia de potencial llamada barrera de potencial. A 25ºC la barrera de potencial es aproximadamente 0,3 V para diodos de germanio y 0,7 V para diodos de silicio. POLARIZACIÓN DIRECTA Consiste en conectar el terminal negativo de una fuente de corriente continua al material tipo n, y el terminal positivo al material tipo p. 20
  21. 21. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 21 La batería empuja los electrones libres y los huecos hacia la unión. Si la tensión de la batería es menor que la barrera de potencial, los electrones no tienen suficiente energía para atravesar la barrera de potencial, por lo tanto, no circula corriente a través del diodo. Cuando la fuente de tensión continua es mayor que la barrera de potencial, los electrones libres tienen suficiente energía para pasar a través de la zona de deplexión y recombinarse con los huecos. Para hacerse una idea básica, imaginemos todos los huecos en la zona p moviéndose hacia la derecha y todos los electrones libres desplazándose hacia la izquierda. En algún lugar cercana a la unión estas cargas opuestas se recombinan. Como los electrones libres entran continuamente por el extremo derecho del diodo y continuamente se crean huecos en el extremo izquierdo, existe una corriente continua a través del diodo. En resumen, un diodo polarizado en forma directa permite el paso de la corriente eléctrica. POLARIZACIÓN INVERSA El terminal negativo de la batería se encuentra conectado al lado p, y el terminal positivo de la batería al lado n. El terminal negativo de la batería trae los huecos y el terminal positivo, los electrones libres; por ello, los huecos y electrones libres se alejan de la unión, como resultado la zona de deplexión se ensancha. Los iones recién creados hacen que aumente la diferencia de potencial a través de la zona de deplexión. La zona de deplexión deja de aumentar en el momento en que su diferencia de potencial es igual a la tensión inversa aplicada. Corriente de portadores minoritarios: ¿Existe corriente después de haberse estabilizado la zona de deplexión? Sí. Incluso con polarización inversa hay una pequeña corriente. Recuerde que la energía térmica crea continuamente pares de electrones libres 21
  22. 22. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 22 y huecos, lo que significa que a ambos lados de la unión existen pequeñas concentraciones de portadores minoritarios. La mayor parte de estos se recombinan con los portadores mayoritarios, pero los que se hayan dentro de la zona de deplexión pueden vivir lo suficiente para cruzar la unión. Cuando esto sucede, por el circuito externo circula una pequeña corriente. La corriente inversa originada por los portadores minoritarios producidos térmicamente se llama corriente inversa de saturación (Is), pero se debe observar que al aumentar la tensión inversa no hará que crezca el número de portadores minoritarios creados térmicamente. Corriente superficial de fugas: Es una pequeña corriente que circula por la superficie del cristal causada por impurezas en su superficie e imperfecciones en su estructura interna. La corriente inversa en un diodo de silicio es aproximadamente cero 22
  23. 23. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 23 RUPTURA: Los diodos admiten unos valores máximos en las tensiones que se les aplican. Por lo tanto, existe un límite para la tensión máxima en inversa con la que se puede polarizar un diodo sin correr el riesgo de destruirlo. Si se aumenta continuamente la tensión inversa, llegará un momento en que se alcance la tensión de ruptura del diodo (generalmente 50V). Ésta se muestra en la hoja de características del diodo en particular. Una vez alcanzada la tensión de ruptura, una gran cantidad de portadores minoritarios aparece repentinamente en la zona de deplexión y el diodo conduce descontroladamente por un efecto llamado avalancha que aparece con tensiones inversas elevadas. Cuando la tensión inversa aumenta obliga a los portadores minoritarios a moverse más rápidamente, chocando contra los átomos del cristal. Si adquieren la energía suficiente , pueden golpear a los electrones de valencia y liberarlos, es decir, produce electrones libres. Estos dos electrones libres liberan, a su vez, a otros dos de valencia, y así sucesivamente, de forma que el proceso continúa hasta que la corriente inversa es muy grande. La tensión de ruptura de un diodo depende del nivel de dopaje del mismo. Con los diodos rectificadores (el tipo más común), la tensión de ruptura suele ser de 50 V. LA BARRERA DE POTENCIAL Y LA TEMPERATURA: La temperatura de unión es la temperatura dentro del diodo, exactamente en la unión pn. La temperatura es diferente. Cuando el diodo está conduciendo, la temperatura de la unión es mas alta que la temperatura ambiente a causa del calor creado en la recombinación. La barrera de potencial depende de la temperatura en la unión. Un incremento en la temperatura de la unión crea más electrones libres y huecos en las regiones dopadas, lo que significa que la barrera de potencial disminuye al aumentar la temperatura de la unión. La barrera de potencial de un diodo de silicio decrece 2 mV por cada incremento de 1 ºC.. ∆V mV = −2 ∆T ºC 23
  24. 24. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 24 Así se puede calcular la barrera de potencial a cualquier temperatura de la unión. 24
  25. 25. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 25 NIVELES DE ENERGÍA: Como el electrón es atraído por el núcleo, se requiere energía adicional para llevarlo a un orbital mayor. Cuando un electrón salta del primero al segundo orbital, gana energía potencial con respecto al núcleo. Algunos de los agentes externos que pueden hacer saltar a un electrón a un nivel de energía mayor, son el calor, la luz y la tensión eléctrica. Después de que un electrón ha saltado a un orbital mayor, puede regresar a su nivel de energía inicial. Si lo hace devolverá la energía sobrante en forma de luz, calor u otro tipo de radiación. El diodo LED es un ejemplo de ello (diodo emisor de luz). Dependiendo del material de construcción del diodo, la luz es roja, verde, naranja o azul. Algunos diodos LED producen radiación infrarroja (invisible) que es útil en sistemas de alarma antirrobo. DIODOS: Una resistencia ordinaria es un dispositivo lineal, porque la gráfica de su corriente en función de su tensión es una línea recta. Un diodo es un dispositivo no lineal porque la gráfica de la corriente en función de la tensión no es una línea recta. En la simbología del diodo común, el lado p se llama ánodo y el lado n es el cátodo, y la flecha va de ánodo a cátodo. Los diodos de unión pn y los zener tienen características constructivas que los diferencian de otros. Su tamaño, en muchos casos, no supera el de una resistencia de carbón de ¼ W y aunque su cuerpo es cilíndrico, es de menor longitud y diámetro que las resistencias. Aunque existe gran variedad de tipos, sólo algunos especiales difieren de su aspecto. No ocurre lo mismo con el tamaño, pues es función de la potencia que pueden disipar. Es característico encontrarse un anillo en el cuerpo que nos indica el cátodo. Para aquellos cuyo tipo concreto viene señalado por una serie de letras y números, el cátodo es marcado mediante un anillo en el cuerpo, próximo a este terminal. Otros usan códigos de colores, y en ellos el cátodo se corresponde con el terminal más próximo a la banda de color más gruesa. Existen fabricantes que marcan el cátodo con la letra "K" o el ánodo con la "a". Los diodos de punta de germanio suelen encapsularse en vidrio. En cuanto a los diodos LED, se encuentran encapsulados en resinas de distintos colores, según sea la longitud de onda con la que emita. El ánodo de estos diodos es más largo que el cátodo, y usualmente la cara del encapsulamiento próxima al cátodo es plana. 25
  26. 26. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 26 OA Zona de baja polarización directa, pequeña corriente. AB Zona de Conducción (a partir de los 0,6 [V] app.) OC Corriente inversa de saturación, a partir El circuito de la figura puede montarse en el laboratorio y medir la tensión en el diodo y la corriente que lo atraviesa. También se puede invertir la polaridad de la fuente de tensión continua y medir la corriente y tensión del diodo polarizado en forma inversa. Si se representa la corriente a través del diodo en función de la tensión se obtendrá una gráfica parecida. Cuando el diodo está polarizado en directa no hay una corriente significativa hasta que la tensión en el diodo sea superior a la barrera de potencial. Por otro lado, cuando el diodo está polarizado en inversa, casi no hay corriente inversa hasta que la tensión del diodo alcanza la tensión de ruptura. Entonces la avalancha produce una gran corriente inversa destruyendo el diodo. En la polarización directa, a tensiones mayores que la umbral, la corriente en el diodo crece rápidamente, lo que quiere decir que aumentos pequeños de la tensión del diodo originan grandes incrementos en su corriente pues lo único que se opone a la corriente es la resistencia de las zonas p y n las que sumadas se les llama resistencia interna del diodo. RB = RP + R N El valor de la resistencia interna es función del nivel de dopado y del tamaño de las zonas p y n. siendo normalmente menor que 1 Ω. Máxima corriente continua con polarización directa: Si la corriente en un diodo es demasiado grande, el calor excesivo destruirá el diodo; por esta razón, la hoja característica que proporcionan los fabricantes especifica la corriente máxima que un diodo puede soportar sin peligro de acortar su vida o degradar sus propiedades. Por ejemplo un diodo 1N456 tiene una corriente máxima (Imax ) de 135 mA. Disipación de potencia: 26
  27. 27. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 27 Se puede calcular la disipación de potencia de un diodo de la misma forma que se hace para una resistencia. Es igual al producto de la tensión del diodo y la corriente. PD = VD × I D La limitación de potencia indica cuánta potencia puede disipar un diodo sin dañarse. Pmax = Vmax × I max Por ejemplo si un diodo tiene una tensión y corriente máxima de 1V y 2A, su limitación de potencia es de 2W. Tensión inversa de ruptura: Un ejemplo es un diodo 1N4001, este tiene una tensión inversa de 50 V. Esto supone la destrucción del diodo, lo que debe evitar el diseñador para cualquier condición de trabajo, por ese motivo se incluye un factor de seguridad. No existe una regla absoluta acerca del valor que debe darse al factor seguridad, ya que este depende de muchos elementos de diseño. Un diseño conservador emplearía un factor de 2, lo que significa que no se permite en ninguna circunstancia una tensión inversa superior a 25V. CIRCUITO CON DIODOS La mayoría de los dispositivos electrónicos, televisores, equipo estéreo y ordenadores necesitan una tensión continua para funcionar correctamente. Como las líneas de tensión son alternas, la primera cosa que necesitamos es convertir la tensión alterna en tensión continua. Dentro de las fuentes de potencia hay circuitos que permiten que la corriente fluya en un solo sentido. Estos circuitos se llaman rectificadores. Rectificador de ½ onda: R = 1 [k Ohm] La figura muestra una fuente de corriente alterna (transformador) que entrega una tensión sinusoidal. La mitad positiva del ciclo de la tensión de fuente polarizará el diodo de manera directa. Esto equivaldría a un interruptor cerrado por lo que aparecerá tensión positiva en la resistencia de carga. En la 27
  28. 28. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 28 mitad negativa del ciclo, el diodo se polariza de manera inversa comportándose como un interruptor abierto y no hay tensión en la resistencia de carga. 28
  29. 29. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos f = 29 1 Ciclos ( H Z )( ) T seg VRMS = Vp 2 El valor del voltaje medio, es el valor de una tensión continua que produce el mismo efecto calorífico que una Vm = Vp π Im = Ip π Ejercicio de ejemplo: 10 V RM Se tiene una fuente alterna de 10 V (RMS) y 60 Hz S Lo primero que hay que hacer es calcular el valor pico de la fuente alterna V p = 10V × 2 V p = VRMS × 2 Res istencia de carga V p = 14,1V La tensión pico en la carga es V p ( out ) =V p (in )−0,7V V p ( out ) = 14,1V − 0,7V V p ( out ) = 13,4V La tensión continua en la carga es: Vdc = Vp π Vdc = 13,4V π Vdc = 4,27V 29
  30. 30. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos Rectificador de onda completa: El puente rectificador es un tipo de rectificador de onda completa. Los diodos d1 y d3 conducen en la mitad positiva del ciclo, y d2 y d4 conducen en la mitad negativa del ciclo. Como resultado, la corriente circula por la carga durante ambas mitades del ciclo. 30 Diodo 4 Diodo 1 10 V RM S Diodo 3 Diodo 2 Diodo 1 10 V RM S Diodo 3 Diodo 4 10 V RM S Diodo 2 Valor de continua o valor medio en un rectificador de onda completa, esta señal tiene el doble de ciclos positivos, como lo visto en la grafica, por lo tanto el valor del voltaje rectificado es (VD): El valor de la corriente media en rectificador de onda completa es: Vdc = 2 ×Vp π Im = 2 × Ip π A la salida de un rectificador se obtiene una tensión continua pulsante, para mejorar esta señal y dejarla lo más cercano a una señal continua pura, se utilizan los filtros. Existen diferentes tipos de filtros, como son: • Filtros capacitivos (condensadores) 30
  31. 31. Electrónica Aplicada • • Unidad I Componentes Electrónicos 31 Filtros inductivos (bobinas) Filtros inductivos - capacitivos, ambos o una mezcla de ambos. Uno de los más usados es el filtro capacitivo, que a continuación daremos a conocer brevemente: 31
  32. 32. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 32 El filtro de condensador en la entrada: Este filtro genera una tensión de salida continua igual al valor de pico de la tensión rectificada. Este tipo de filtros es muy usado en fuentes de alimentación y alternadores. La siguiente figura nos muestra la forma de conectar el condensador: En los filtros de onda completa el rizado de pico a pico se corta por la mitad, como se observa en la figura. Cuando una tensión de onda completa se aplica a un circuito RC, el condensador solo descarga la mitad del tiempo. Por lo tanto, el rizado de pico a pico tiene la mitad de tamaño que tendría con un rectificador de media onda, la señal con el condensador mejora notablemente. El funcionamiento del condensador consiste en lo siguiente: El funcionamiento del condensador consiste en lo siguiente: Este se carga a través de la tensión continua pulsante que entrega el rectificador, una vez que el condensador almacena un valor máximo de tensión, comienza su descarga hasta que nuevamente la tensión continua pulsante alcance el valor del condensador, comenzando nuevamente su carga 32
  33. 33. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 33 Se puede calcular el voltaje de rizado de pico a pico de cualquier filtro con condensador a la entrada: Vr = I fC Donde: • • • • Vr I f C = Tensión de rizado pico a pico (V) = Corriente por la carga en continua (A) = Frecuencia de rizado (Hz) = Capacidad (F) Como observación si se despeja en la fórmula la capacidad del condensador para lograr un rizado igual a cero, se darán cuenta que el resultado es infinito, por lo tanto no existe el condensador que nos permita una corriente rectificada continua perfecta El diodo además de rectificar, se puede utilizar como elemento de protección, como por ejemplo asegurar el paso de corriente en un solo sentido. El diodo además puede proteger de errores de polaridad. OTROS TIPOS DE DIODOS: Diodo Zener: El diodo Zener es un tipo de diodo diseñado especialmente para conducir satisfactoriamente el flujo de corriente en sentido inverso. La principal característica de este tipo de diodo, es que se le inyectan más impurezas de lo normal durante su fabricación, con lo cual se obtiene un gran número de hoyos (huecos) y electrones, lo que permite al diodo Zener conducir corriente en sentido inverso sin sufrir daño, si se usa en un circuito de diseño adecuado. 33
  34. 34. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 34 La única característica de operación del diodo Zener es que no conducirá la corriente en dirección inversa por debajo de cierto valor predeterminado de voltaje inverso. Como por ejemplo, en un diodo Zener no puede circular corriente si el voltaje de polarización inverso es bajo 6 [V], pero cuando este voltaje llega a ser 6 [V] o más, el diodo conducirá repentinamente corriente en sentido inverso. Este tipo de diodo es utilizado en circuitos de control. • • • El diodo Zener: Estabiliza la tensión. Para trabajar la corriente (I) tiene que ser mayor que la corriente (Iz) mínima. Nunca debe pasar la Iz máxima. El diodo Zener es un elemento estabilizador de tensión, que para pequeños márgenes de variación de voltaje, trabaja con variaciones importantes de corriente, para asegurar que el diodo Zener trabaje como estabilizador, debe cumplir las siguientes condiciones: 34
  35. 35. Electrónica Aplicada • • Unidad I Componentes Electrónicos 35 Este diodo debe ser atravesado como mínimo por una corriente igual a Iz mínimo (dato entregado por el fabricante). No debe sobrepasar por ningún caso, la corriente Zener máxima (Iz máx.), ya que puede producir daños en el componente. 35
  36. 36. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 36 Diodo LED (Emisor de luz): Otro tipo de diodo utilizado son los diodos emisores de luz, que son conocidos universalmente con el nombre de “LED” , abreviatura que corresponde a las iniciales de su nombre anglosajón (Light Emitter Diode). Estos diodos funcionan por un complicado proceso físico, que en definitiva, concluye con la particularidad que tienen determinados electrones de desprender fotones cuando vuelve a su órbita de valencia. La energía luminosa radiada puede ser de color verde, si el material del semiconductor ha sido tratado con impurezas de Galio – Fósforo. Por otro lado, puede ser de color rojo si el tratamiento se ha llevado a cabo por medio de Galio – Arsénico. También existen de color amarillo. Por lo tanto hay varios tipos básicos diferentes de LEDs, cado uno de color indicado según su construcción. Estos diodos consiguen una luz bastante viva, con la muy importante particularidad de utilizar una mínima cantidad de corriente (pues solo gastan unas decenas de miliamperios por hora) por lo que resultan ideales en los circuitos de control de luces testigos. • • • • • • Aplicaciones: Indicador posicionado de luces (color verde) Testigo de funcionamiento del alternador (color rojo) Indicador de funcionamiento de las bujías incandescentes (color amarillo) Testigo de funcionamiento de las luces altas de carretera Instrumentos de control Etc. 36
  37. 37. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 37 37
  38. 38. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 38 Ejemplo: Determine el valor de la resistencia “R” del circuito que se muestra a continuación. R= V Vf − VLED 12− 18 , = = = 0,56kΩ] [ I ILED 18 10 3 × − Los Fotodiodos: El fotodiodo funciona de una manera inversa a lo que se ha visto en los diodos emisores de luz. Se trata de un diodo semiconductor, en el cual la corriente inversa varía con la iluminación que incide sobre su unión N – P. Estos diodos trabajan al recibir una radiación luminosa y se deben polarizar en forma inversa. Se pueden utilizar en medir la velocidad angular de un motor, en sistemas de encendido transistorizado (reemplazando al platino). TRANSISTORES: El transistor es un dispositivo electrónico utilizado para controlar el flujo de corriente. En ésta sección la operación del transistor es descrita por observación de las condiciones bajo las cuales el flujo de corriente NO permite el paso de corriente.(transferencia de corriente a través de un resistor) 38
  39. 39. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 39 En la sección anterior se estudiaron los conceptos fundamentales y la construcción de los diodos. Además se estudió que los diodos están formados por una unión N – P. Cuando se forma una segunda sección de material TIPO P con la unión N – P, se forma un “Transistor”. El material “P” en el lado izquierdo es llamado “emisor”, el material tipo “N” en el centro es la “base” y el material tipo “P” en el lado derecho es llamado “colector”. Este arreglo es conocido como un transistor “PNP” También es posible formar un transistor “NPN” usando dos áreas de material “N” y una de material “P”. El transistor NPN es el tipo más utilizado. El emisor es la línea con la flecha, la línea gruesa es la base y la línea sin flecha es el colector. Note que la flecha va en la dirección de la teoría convencional del flujo de corriente de positivo a negativo en el circuito externo. El transistor es de estructura simple, pero debe cumplir con ciertos requisitos de “Dopado” y dimensiones especiales, que hacen que el dispositivo no se comporte como dos diodos. Modo de Funcionamiento: Unión Base – Emisor Unión Base – Colector Modos de Funcionmaiento Directa Directa Saturación On Interruptor Inversa Inversa Corte Interruptor 39
  40. 40. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 40 Off Directa • Inversa Activa En saturación: Cuando el transistor conduce el máximo de Ic que puede tolerar. Esta disposición se utiliza cuando queremos el transistor funcionando como interruptor 40
  41. 41. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 41 • Transistor en corte: En serie con la base se conecta una resistencia de polarización Rb. Si el diodo emisor – base está polarizado en inversa no puede circular corriente alguna. • En activa: Al polarizar directamente el diodo emisor – base, circula una pequeña corriente que depende del valor de Rb, la que hace que se establezca otra mucho mayor entre el emisor y el colector (Ic) proporcional a la corriente de base. De esta forma tenemos una corriente en el circuito emisor – colector elevada que se puede controlar mediante otra mucho menor, el transistor funciona como un amplificador de corriente. Configuraciones de un transistor como Amplificador Estas dependen del terminal que se elija común a la entrada y a la salida. Donde: Vi = Voltaje de entrada 41
  42. 42. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 42 Vo = Voltaje de salida MA0112-41 42
  43. 43. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 43 Funciones principales de un transistor: En lo que respecta al automóvil se destaca la importancia del transistor en la utilización como Relé y amplificador. a) Como Relé: Para que funcione de esta forma basta solo conseguir dar órdenes a la base del transistor, a través de una débil polarización, para conseguir el paso de una gran corriente entre emisor – colector. La gran ventaje en este caso, con respecto a un Relé mecánico, es que el transistor no posee contactos ni resortes o mecanismos que se deterioren con el tiempo y la temperatura y que fácilmente pierden sus cualidades iniciales. Basado en este principio, el transistor tiene un amplio campo de aplicación en el automóvil y un ejemplo de ello es el sistema de encendido, como se muestra en la figura La corriente principal proviene de la batería, chapa de contacto y emisor (E) del transistor. i los contactos del ruptor se encuentran abiertos, interrumpiendo el paso de corriente de base (B), de modo que el transistor queda bloqueado. Cuando los contactos del ruptor se unen polarizando a masa (corriente negativa) la base (B) del transistor, entonces éste se vuelve conductor, dando paso a la corriente de emisor (E) a colector (C), hasta el arrollamiento primario de la bobina de encendido. Este se alimenta y cuando se produce una nueva separación de los contactos del ruptor, el transistor se bloquea y se induce una corriente de alta tensión en el arrollamiento secundario (no se muestra en la figura) de la bobina de encendido, lo que produce el salto de la chispa en la bujía. En el caso de la figura, se observa que el transistor trabaja como un Relé, porque una pequeña corriente de base (B) permite el paso de una gran corriente entre emisor (E) y colector (C). 43
  44. 44. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 44 El transistor permanece bloqueado hasta que se polarice la base del mismo y circule una pequeña corriente de base, la cual controla el transistor y lo vuelve conductor “encendiendo la ampolleta”. b) Como Amplificador: Estos se utilizan cuando se trata de recibir señales procedentes de sensores o captadores, los cuales trabajan con señales muy bajas. Para que estas señales puedan ser incorporadas a dispositivos electrónicos, tales como: módulos de encendido, unidad de control electrónica de inyección u otro microprocesador, deben amplificar las señales. En resumen un amplificador es un dispositivo por medio del cual una débil corriente producida por una fuente, hace provocar una fuerte corriente en la salida. En la fig se muestra un ejemplo simplificado de cómo un transistor puede realizar las funciones de un amplificador. 44
  45. 45. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 45 Canal N Enriquecimiento Canal P Dispositivo de Fuerza instalado Canal N (MOSFET) Transistores de Deflexión Efecto de Canal P Campo MESFET Dispositivo de TRANSISTOR Puerta de Unión JFET NPN Transistores Bipolares PNP FORMA DE PROBAR UN TRANSISTOR BIPOLAR 1º) Utilizando el libro ECG 2º) Utilizando un multitester: Por ejemplo si no se conoce nada del TRX, entonces se le asignan numeros o letras a los pines del TRX, luego se construye una tabla de la siguiente forma; Sonda positiva _ _ _ 1 2 Sonda negativa 3 + 1 _ 0,172 inf + 2 0,166 _ inf + 3 inf 0,788 _ realizadas las mediciones ( con el tester en escala de ohms), llenar los recuadros en blanco En este caso la base se encuentra en el pin 2 ( ya que es común para pin 1 y 3), el emisor es el pin 3, (ya que 0,788>0,172), considerando la siguiente relación Resistencia base emisor > resistencia base colector 45
  46. 46. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 46 Transistor Darlington 46
  47. 47. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 47 En electrónica, el transistor Darlington es un dispositivo semiconductor que combina dos transistores bipolares en un tándem (a veces llamado par Darlington) en un único dispositivo. La configuración (originalmente realizada con dos transistores separados) fue inventada por el ingeniero de los Laboratorios Bell Sidney Darlington. La idea de poner dos o tres transistores sobre un chip fue patentada por él, pero no la idea de poner un número arbitrario de transistores que originaría la idea moderna de circuito integrado. Comportamiento Esta configuración sirve para que el dispositivo sea capaz de proporcionar una gran ganancia de corriente y, al poder estar todo integrado, requiere menos espacio que dos transistores normales en la misma configuración. La ganancia total del Darlington es el producto de la ganancia de los transistores individuales. Un dispositivo típico tiene una ganancia en corriente de 1000 o superior. También tiene un mayor desplazamiento de fase en altas frecuencias que un único transistor, de ahí que pueda convertirse fácilmente en inestable. La tensión base-emisor también es mayor, siendo la suma de ambas tensiones base-emisor, y para transistores de silicio es superior a 1.2V. •En resumen se utilizan ampliamente en circuitos en donde es necesario controlar cargas grandes (corrientes grandes), con corrientes muy pequeñas. Algunos códigos de circuitos integrados con configuración Darlington son: NTE2077, NTE2078, NTE2084, NTE2079, NTE2082, NTE2083, NTE2087 y NTE2088. El TIP120 es un ejemplo de par Darlington, tiene un encapsulado del tipo TO220 como el de la figura. 47
  48. 48. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 48 TIRISTORES: Son dispositivos semiconductores que tienen tres terminales (conectores), una corriente débil en una de sus terminales (compuerta) permite que una corriente mucho mayor fluya a través de los otros dos conductores. La corriente controlada está encendida o apagada; estos no amplifican señales como los transistores, sino que actúan como interruptores de estado sólido. Existen dos familias: 48
  49. 49. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 49 a) Rectificador controlado de Silicio (S.C.R.): Éste es similar a un transistor bipolar con una cuarta capa, como lo muestra el dibujo siguiente (configuración interna) Funcionamiento de un SCR: Si el ánodo se hace más positivo que el cátodo en un tiristor, las uniones externas (dos) se polarizan, sin embargo la unión P-N del centro se polariza de forma inversa y la corriente no puede fluir. Una corriente pequeña en la compuerta polariza la unión P-N del centro permitiendo que una corriente mucho mayor fluya a través del dispositivo. La ampolleta solo funciona cuando el interruptor se cierra y circula una pequeña corriente, que es limitada por esta resistencia,(R). 49
  50. 50. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 50 La gráfica siguiente nos muestra el comportamiento de un SCR, para profundizar el funcionamiento del SCR es conveniente observar su curva característica: Puede conducir de - 1 [A] hasta más de 2500 [A] De acuerdo a la gráfica y observando se ve que existe una característica de bloqueo en el momento que pasa la corriente (polarización directa), que viene presentado por la letra A, aquí existe un crecimiento de la tensión directa sin que el SCR permita el paso de la corriente; pero cuando este alcanza un punto determinado conocido con el nombre de tensión de operación (VBo), el tiristor SCR permite el paso de la corriente representado por la letra B, con una línea ascendente. 50
  51. 51. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 51 Cuando la corriente directa desciende su valor bajo el punto C, llamado o conocido como corriente de mantenimiento o de retención (IH), el SCR se bloquea y por consiguiente deja de conducir. En el sentido inverso el SCR se comporta como un diodo normal. La forma más efectiva para apagar un SCR es reducir la corriente de ánodo bajo el valor de (IH) o bajar el voltaje bajo el valor (VX), la primera con una resistencia y la segunda con una fuente variable. A continuación se muestra un diagrama en bloque de un circuito SCR: 51
  52. 52. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 52 Valores típicos: 2 N 4 4 4 1 Posee una corriente de mantenimiento Una corriente de disparo de Una tensión de bloqueo directa de Una tensión de disparo típica de : : : : 6 mA 10 mA 50 V 0.75 V Estos valores indican que la fuente que alimenta al SCR tiene que ser capaz de suministrar al menos 10 mA a 0,75 V. para que el SCR se mantenga cerrado. Con respecto a la corriente de mantenimiento, si disminuye a menos de 6 mA el SCR se convertirá en un circuito abierto. La tensión de bloqueo de 50 V, nos indica que a menos de este valor el SCR no puede cerrarse y la única forma de hacerlo sería aplicando un pulso a la compuerta. Aplicaciones del SCR : Tiene variedad de aplicaciones entre ellas están las siguientes: • Controles de relevador. • Circuitos de retardo de tiempo. • Fuentes de alimentación reguladas. • Interruptores estáticos. • Controles de motores. • Recortadores. • Inversores. • Cicloconversores. • Cargadores de baterías. • Circuitos de protección. • Controles de calefacctión. • Controles de fase. En la figura se muestra un interruptor estático es serie de medida de media onda. Si el interruptor está cerrado, como se presenta en la figura (b), la corriente de compuerta fluirá durante la parte positiva de la señal de entrada, encendiendo al SCR. La resistencia R1 limita la magnitud de la corriente de compuerta. Cuando el SCR se enciende, el voltaje ánodo a cátodo (VF) caerá al valor de conducción, dando como resultado una corriente de compuerta muy reducida y muy poca pérdida en el circuito de compuerta. Para la región negativa de la señal de entrada el SCR se apagará, debido a que el ánodo es negativo respecto al cátodo. Se incluye al diodo D1 para prevenir una inversión en la corriente de compuerta. Las formas de onda para la corriente y voltaje de carga resultantes se muestran en la figura séte (b). El resultado es una señal rectificada de media onda a través de la carga. Si se desea conducción a menos de 180º, el interruptor se puede cerrar en cualquier desplazamiento de fase durante la parte 52
  53. 53. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 53 positiva de la señal de entrada. El interruptor puede ser electrónico, electromagnético, dependiendo de la aplicación. a) b) En la figura anterior (a) se muestra un circuito capaz de establecer un ángulo de conducción entre 90º y 180º. El circuito es similar al de la figura anterior (a), con excepción de la resistencia variable y la eliminación del interruptor. La combinación de las resistencias R y R1 limitará la corriente de compuerta durante la parte positiva de la señal de entrada. Si R1 está en su valor máximo, la corriente de compuerta nunca llegará a alcanzar la magnitud de encendido. Conforme R1 disminuye desde el máximo, la corriente de compuerta se incrementará a partir del mismo voltaje de entrada. De esta forma se puede establecer la corriente de compuerta requerida para el encendido en cualquier punto entre 0º y 90º, como se muestra en la figura sgte (b). Si R1es bajo, el SCR se disparará de inmediato y resultará la misma acción que la obtenida del circuito de la figura anterior (b), el control no puede extenderse más allá de un desplazamiento de fase de 90º, debido a que la entrada está a su valor máximo en este punto. Si falla para disparar a éste y a menores valores del voltaje de entrada en la pendiente positiva de la entrada, se debe esperar la misma respuesta para la parte de pendiente negativa de la forma de onda de la señal. A esta operación se le menciona normalmente en términos técnicos como control de fase de media onda por resistencia variable. Es un método efectivo para controlar la corriente rms y, por tanto, la potencia se dirige hacia la carga. 53
  54. 54. Electrónica Aplicada a) Unidad I Componentes Electrónicos 54 b) 54
  55. 55. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 55 b) TRIAC ( triode alternating current): Este dispositivo es equivalente a dos SCR conectados en paralelo en oposición como lo muestran las siguientes figuras: Símbolo: Estos dispositivos trabajan de forma bilateral tanto en el semiciclo positivo como en el semiciclo negativo y pueden controlar tanto motores como otros dispositivos eléctricos. 55
  56. 56. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 56 Termistor Símbolo genérico de un termistor. Símbolo NTC. Símbolo PTC. Un termistor es un sensor resistivo de temperatura. Su funcionamiento se basa en la variación de la resistividad que presenta un semiconductor con la temperatura. El término termistor proviene de Thermally Sensitive Resistor. Existen dos tipos de termistor:  NTC (Negative Temperature Coefficient) – coeficiente de temperatura negativo  PTC (Positive Temperature Coefficient) – coeficiente de temperatura positivo Son elementos PTC los que la resistencia aumenta cuando aumenta la temperatura, y elementos NTC los que la resistencia disminuye cuando aumenta la temperatura. 56
  57. 57. Electrónica Aplicada Unidad I Componentes Electrónicos 57 57
  58. 58. Electrónica Aplicada Fundamentos de Electrónica Integrada UNIDAD II Unidad II 58 FUNDAMENTOS DE ELECTRÓNICA INTEGRADA INTRODUCCIÓN Y CARACTERÍSTICAS DEL TIMER 555 El temporizador 555 fue introducido al mercado en el año 1971, (hace más de 30 años..), por la empresa Signetics Corporation con el nombre: SE555 / NE555 y fue llamado “The IC Time Machine” (el circuito integrado máquina del tiempo), que en esos momentos era el único integrado de su tipo disponible. Este C.I. fue para los experimentados y aficionados un dispositivo barato con el cual podían hacer muchos proyectos. Este C.I. es tan versátil que se puede utilizar para modular una señal en frecuencia modulada (F.M.). En estos días se fabrica una versión CMOS del 555 original, como el motorota MC1455, que es muy popular. Pero la versión original sigue produciéndose con mejoras y algunas variaciones a sus circuitos internos (claro está para hacerlo mejor). El dispositivo 555 es un circuito integrado muy estable cuya función primordial es la de producir pulsos de temporización con una gran precisión y que, además, puede funcionar como oscilador. Sus características más destacables son: • o o • o o o o o • Temporización desde microsegundos hasta horas. Modos de funcionamiento: Monoestable. Astable. Aplicaciones: Temporizador. Oscilador. Divisor de frecuencia. Modulador de frecuencia. Generador de señales triangulares. Pasemos ahora a mostrar las especificaciones generales del 555 (Vc = disparo): Especificaciones generales del 555 Vcc Frecuencia máxima (Astable) Nivel de tensión Vc (medio) Error de frecuencia (Astable) Error de temporización (Monoestable) Máximo valor de Ra + Rb Valor mínimo de Ra Valor mínimo de Rb 5 – Volt 10 – Volt 15 – Volt 500 kHz a 2 MHz 3,3 V 6,6 V 10,0 V ~5% ~5% ~5% ~1% ~1% ~1% 3,4 Meg 5k 3k 6,2 Meg 5k 3k Notas Varía con el Mfg y el diseño Nominal 10 Meg 5k 3k Temperatura 25 ºC Temperatura 25 ºC 58
  59. 59. Electrónica Aplicada Fundamentos de Electrónica Integrada Reset VH / VL (pin 4) 0,4 / < 0,3 Corriente de salida (pin 3) ~200 ma Unidad II 59 0,4 / < 0,3 ~200 ma 0,4 / < 0,3 ~200 ma A continuación podemos ver la configuración de pines o patillas. Se puede ver en la figura, que independientemente del encapsulado la numeración de los pines es la misma (en sentido antihorario). El 556 es un C.I. con dos temporizadores tipo 555 en una sola unidad de 14 pines y el 558 es un C.I. con 4 temporizadores tipo 555 en una sola unidad de 14 pines. PIN 1 2 3 4 5 Descripción y conexión de los pines del Timer 555: Tierra o masa Disparo: Es en este pin, donde se establece el inicio del tiempo de retardo, si el 555 esta configurado como monostable. Este proceso de disparo ocurre cuando este pin va por debajo de 1/3 del voltaje de alimentación. Este pulso debe ser de corta duración, pues si se mantiene bajo por mucho tiempo, la salida se quedará en alto hasta que la entrada de disparo pase a alto otra vez. Salida: Aquí veremos el resultado de la operación del temporizador, ya sea que este conectado como monostable, o astable u otro. Cuando la salida es alta, el voltaje será el voltaje de aplicación (Vcc) menos 1,7 [V]. Esta salida se puede obligar a estar en casi 0 [V] con la ayuda del pin 4 (reset). Reset: Si se pone a un nivel por debajo de 0,7 [V], pone el pin de salida 3 a nivel bajo. Si por algún motivo este pin no se utiliza hay que conectarlo a Vcc para evitar que el 555 se resetee. Control de Voltaje: Cuando el temporizador se utiliza en el modo de controlador de voltaje, el voltaje es este pin puede variar casi desde Vcc. (en la práctica Vcc menos 1 [V]) hasta casi 0 [V] (app. 2 [V]). El voltaje aplicado a este pin puede variar entre un 45 y un 90% de Vcc en la configuración monostable. Cuando se utiliza en la configuración astable, el voltaje puede variar desde 1,7 [V] hasta Vcc. Si este pin no se utiliza se recomienda instalar un condensador de 0,01 µF para evitar las interferencias. 59
  60. 60. Electrónica Aplicada Fundamentos de Electrónica Integrada 6 7 8 Unidad II 60 Umbral: Es una entrada a un comparador interno que tiene el 555 y se utiliza para poner la salida del (pin 3) a nivel bajo. Descarga: Utilizado para descargar con efectividad el condensador externo utilizado por el temporizador para su funcionamiento. V+ : También llamado Vcc, es el pin donde se conecta el voltaje de alimentación que va desde 4,5 [V] hasta 16 [V] (máximo). Hay versiones militares de este integrado que llegan a 18 [V]. A continuación se mostrarán los modos de funcionamiento que posee este circuito integrado. En los esquemas se hace referencia al patillaje del elemento, al igual que a las entradas y salidas de cada montaje. 60
  61. 61. Electrónica Aplicada Fundamentos de Electrónica Integrada Unidad II 61 FUNCIONAMIENTO MONOSTABLE DEL TIMER 555 En este caso el circuito entrega a su salida un pulso de un ancho establecido por el diseñador (tiempo de duración). El esquema de conexión es el mostrado en la figura sgte Cuando la señal de disparo está a nivel alto (Ej. 5 [V] con Vcc 5 [V]) la salida se mantiene a nivel bajo (0 [V]), que es el estado de reposo. Una vez se produce el flanco descendente de la señal de disparo y se pasa por el valor de disparo, la salida se mantiene a nivel alto (Vcc) hasta transcurrido el tiempo determinado por la ecuación: T = 1.1 * Ra * C (en segundos) Donde: T = tiempo en [ms] Ra = Resistencia [kΩ] C = Capacidad del condensador [μF] Por ejemplo: En un circuito en condición monostable, se tiene una resistencia de 22 [kΩ] y la capacidad del condensador es de 0,068 [μF]. Determinar el tiempo de ancho de pulso, que emite el timer 555. T = 1,1 * (22 [kΩ]) * (0,068 [μF]) = 1,65 [ms] Es recomendable, para no tener problemas de sincronización que el flanco de bajada de la señal de disparo sea de una pendiente elevada, pasando lo más rápidamente posible a un nivel bajo (idealmente 0 [V]). Observe que es necesario que la señal de disparo, sea de nivel bajo y de muy corta duración en el pin 2 del C.I. para iniciar la señal de salida. NOTA: en el modo monoestable, el disparo debería ser puesto nuevamente a nivel alto antes que termine la temporización. 61
  62. 62. Electrónica Aplicada Fundamentos de Electrónica Integrada Unidad II 62 OPERACION DEL TIMER 555 COMO MONOESTABLE Funcionamiento: • Cuando la señal que pasa por trigger baja de 1/3 Vcc, el condensador comienza su proceso de carga puesto que el transistor interno esta con su base desenergizada. Salida alta. • El condensador esta conectado al pin 6 (umbral) y cuando este alcanza un valor de 2/3 Vcc, internamente se activa el comparador B, se descarga el condensador y la salida del timer es cero. • El tiempo en que la salida es alta depende del tiempo de carga del condensador. T = 1,1×R×C FUNCIONAMIENTO ASTABLE DEL TIMER 555 Este tipo de funcionamiento se caracteriza por una salida con forma de onda cuadrada (o rectangular) continua de ancho predefinido por el diseñador del circuito. La señal de salida tiene un nivel alto por un tiempo T1 y en un nivel bajo un tiempo T2. Los tiempos de duración dependen de los valores de Ra y Rb. La figura siguiente muestra el esquema y comportamiento gráfico del timer 555 en función Astable o Biestable. 62
  63. 63. Electrónica Aplicada Fundamentos de Electrónica Integrada Unidad II 63 En este modo se genera una señal cuadrada oscilante de frecuencia: f = 1/T = 1.44 / [C*(Ra+2*Rb)] La señal cuadrada tendrá como valor alto Vcc (aproximadamente) y como valor bajo 0 [V]. Si se desea ajustar el tiempo que está a nivel alto y bajo se deben aplicar las fórmulas: • • Salida a nivel alto: T1 = 0.693*(Ra+Rb)*C Salida a nivel bajo: T2 = 0.693*Rb*C La salida es una onda rectangular, como la constante de tiempo de carga es mayor que la de descarga, la salida no es simétrica. Operación del timer 555 como astable (biestable): • Posee 2 estados de estabilidad. • El objetivo es determinar los tiempos de cada estado de estabilidad en función de la carga y descarga de un condensador. • El ejemplo de un 555 como astable es el funcionamiento de un reloj. 63
  64. 64. Electrónica Aplicada Fundamentos de Electrónica Integrada • • • • • • • Unidad II 64 El funcionamiento interno del integrado sigue siendo el mismo, lo que cambia son las conexiones externas. La conexión de trigger y umbral están unidas y dependen solo del voltaje y del condensador. Cuando el condensador se esta cargando y llega a un voltaje 2/3 Vcc, la salida del integrado se hace cero, la base del transistor interno se energiza y el condensador se descarga a través de RB por el pin 7. Una vez que el voltaje del condensador llegue a 1/3 Vcc, se activa el comparador A pues la señal de trigger baja de 1/3 Vcc. La base del transistor se desenergiza por lo que el condensador ahora comienza a cargarse pero a través de las resistencias RA y RB. En este caso la salida del integrado es Vcc. El NE555 se alimenta con tensiones que van desde los 4.5 a los 18 voltios, aunque existen versiones no muy fáciles de conseguir que se alimentan con solo 2 voltios. Si la tensión de alimentación se fija en 5.0 voltios, sus señales de salida son compatibles con la lógica de familia TTL. 64
  65. 65. Electrónica Aplicada Fundamentos de Electrónica Integrada Unidad II 65 65
  66. 66. Electrónica Aplicada Fundamentos de Electrónica Integrada Unidad II 66 CONDENSADORES Un condensador está constituido por dos o más placas, las cuales están separadas entre si por un material dieléctrico (aislante). Cuando se aplica un voltaje a través de las placas del condensador, la corriente fluye de una placa 66
  67. 67. Electrónica Aplicada Fundamentos de Electrónica Integrada Unidad II 67 hacia la otra, pasando a través de la fuente de voltaje. En términos ideales, no existe un flujo de corriente a través del dieléctrico, que separa las placas del condensador. La carga, en el condensador, se almacena en el campo eléctrico que establecen las placas cargadas opuestamente. Si el voltaje aplicado es de corriente continua DC, el condensador se carga con el valor del voltaje aplicado. Si el voltaje aplicado es de corriente alterna AC, el condensador sigue esencialmente los cambios de polaridad del voltaje aplicado, cargándose y descargándose alternativamente en direcciones opuestas, cada medio ciclo (semiciclo), con ello se establece efectivamente el flujo de corriente alterna. Función y Clasificación: Los condensadores son dispositivos que tienen la propiedad de almacenar energía eléctrica, siendo de vital importancia en los circuitos electrónicos. La energía eléctrica almacenada por el condensador, es retenida en el material dieléctrico. Los materiales dieléctricos, normalmente utilizados, son: aire, papel encerado, materiales plásticos, mica y materiales cerámicos. Para el almacenamiento de la carga, las moléculas dieléctricas, pueden ser consideradas en forma equivalente al electroestático de barras imantadas, pero teniendo polos eléctricos positivo y negativo. Cuando el condensador esta descargado, los polos de las moléculas se anulan unos con otros, de manera tal que no existe energía almacenada. Cuando se aplica un voltaje estable, entre las placas del condensador, la fuerza eléctrica actúa sobre las moléculas, alineándose con el campo eléctrico, apuntando en la misma dirección de éste. En este instante, la placa que esta conectada al polo positivo de la fuente, tiene deficiencia de electrones, mientras que la placa que esta conectada al polo negativo, se encuentra con un exceso de éstos. Cuando se desconecta la fuente, las moléculas del dieléctrico permanecen en un estado tensión y, esta energía es almacenada dentro del condensador. Después de haber desconectado la fuente de alimentación del condensador, puede medirse una diferencia de potencial entre los terminales de éste. Dicho diferencial, se mantiene constante por un determinado período de tiempo, el cual puede variar entre unos minutos y varios días. La permanencia de la diferencial de potencial depende de la resistencia de fuga del dieléctrico. Los condensadores que poseen un valor capacitivo elevado, deben ser descargados al momento de manipular, de otro modo el usuario se expone a sufrir una descarga eléctrica. Además, en el caso de reemplazar un condensador, se debe tener en cuenta la capacidad de éste, ya que si funciona fuera de su régimen, existe el riesgo de que estalle, debido a la posibilidad de generación de gas en su interior. En el caso de condensadores, la propiedad de almacenar carga eléctrica se conoce como capacidad “C”. La unidad que permite cuantificar la capacidad de un condensador es el Faradio (F). El Faradio es una unidad de capacidad muy grande y, en la práctica, se utilizan submúltiplos, tales como: microfaradio [μF], nanofaradio [ηF] y picofaradio [ρF]. 1 μF = 10 1 ηF = 10 -6 -9 F = 0,000001 F = 0,000000001 67
  68. 68. Electrónica Aplicada Fundamentos de Electrónica Integrada 1 ρF = 10 -12 Unidad II 68 F = 0,000000000001 68
  69. 69. Electrónica Aplicada Fundamentos de Electrónica Integrada Unidad II 69 Matemáticamente, la capacidad de un condensador, esta dada por la siguiente expresión: C=Q/V Donde : C = Capacidad, se mide en Faradio (F) Q = Carga almacenada, se mide en Coloumb (Q) V = Diferencia de potencial, se mide en Volt (V) Normalmente, los valores de la capacidad de un condensador vienen impresos en el propio componente. Cuando la impresión es un número entero del 1 al 1000, la unidad de medida es el “ρF”, por el contrario, si la impresión comprende números decimales (0,001 – 0,047), la unidad de medida es el “μF”. En el caso de condensadores electrolíticos, la capacidad del condensador viene impresa en faradio. Carga y descarga de condensadores: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Se tiene un circuito con un conmutador que varia su posición de a – b Se asume un condensador totalmente descargado t1 = Tiempo inicial en que el switch se conecta al punto “a” Al conectar el circuito la corriente es máxima y posteriormente decrece El voltaje en el condensador comienza desde cero hasta que iguala el voltaje de la fuente Cuando el voltaje del condensador se iguala al voltaje de la fuente, el voltaje en la resistencia se hace cero En t2 se cambia al conectar a la posición “b” 69
  70. 70. Electrónica Aplicada Fundamentos de Electrónica Integrada Unidad II 70 Tiempo de carga y descarga de un condensador: T = 4,6 × δ δ=R×C δ = Constante de tiempo, tiempo que demora el condensador en cargarse a un 63% de su valor máximo, se mide en segundos. Ejemplo: ¿Cuánto demora un condensador de100 µF en cargarse y que esta conectado a una resistencia de 10 KΩ? Se puede observar prácticamente de dos formas: • • Colocar un amperímetro en serie y observar el momento donde la corriente deja de circular. (según el grafico cuando la corriente deja de circular, es porque el condensador ya se cargo) Se puede colocar un voltímetro en paralelo con la resistencia y observar cuando el voltaje llegue a cero. 70
  71. 71. Electrónica Aplicada Fundamentos de Electrónica Integrada • • Unidad II 71 Al hacerlo de esa forma se observara que jamás llegara a cero, pues siempre habrá una pequeña corriente de fuga que pasa por el voltímetro. Es recomendable hacerlo con un amperímetro y mas aun con un amperímetro análogo. Conclusión: Podemos controlar el tiempo de carga y descarga de un condensador controlando el valor de resistencia y capacidad del condensador. 71
  72. 72. Electrónica aplicada UNIDAD III FUNDAMENTOS DE LA ELECTRÓNICA DIGITAL Existen dos familias que trabajan dentro de los circuitos integrados, dos tecnologías ampliamente utilizadas:  TTL: Corresponde a la familia 7400, fue introducida por la Texas Instruments en el año 1964. Estos circuitos han ido evolucionando, conduciendo a nuevas subfamilias las cuales están disponibles en la National Semiconductor. - Lógica Lógica Lógica Lógica Lógica Lógica TTL TTL TTL TTL TTL TTL standard baja potencia Schohky Schohky baja potencia Schohky avanzada Schohky avanzada baja potencia 74AL504 7404 74L04 74504 74L504 74A504 Las características de tensión en todas las subfamilias TTL son las mismas (Vcc + 5 [V]), sin embargo, cambian sus características de velocidad y de potencia. Las marcas en los circuitos integrados TTL varían según el fabricante, a continuación se muestra una figura de ejemplo: Una característica importante de las entradas TTL es que si no se conectan (flotante), el dispositivo asume un nivel alto designado con un 1.  Circuitos integrados CMOS (Metal Óxido complementario): Fue introducido por la RCA en el año 1968, su popularidad deriva a que tienen un extremado bajo consumo de potencia, alta inmunidad al ruido y pueden funcionar con una fuente económica no regulada. Los fabricantes producen 3 familias de circuitos integrados CMOS, que incluyen la antigua serie o familia 4000, la familia 74C00 y la familia 74HC00. Héctor Alejandro Del Pino Muñoz; Enrique Pulgar Orellana Ingenieros (E) Mec. Automotriz 72
  73. 73. Electrónica aplicada A continuación se muestra un ejemplo para un código usado para un CMOS: CD 4028 B E Código del fabricante Disp. plástico Función del dispositivo Código del Fabricante para CMOS digital Los fabricantes sugieren que al trabajar con dispositivos CMOS, se consideren los siguientes datos; para evitar daños provenientes de descargas estáticas y tensiones transitorias, se debe seguir el siguiente procedimiento: 1) 2) 3) 4) 5) 6) Almacenar los circuitos integrados CMOS en espumas conductoras especiales. Desconectar la alimentación cuando se vayan a quitar los CI o se cambien las conexiones en un circuito impreso. Asegurar que las señales de entrada no excedan la tensiones de la fuente de alimentación. Desconectar las señales de entrada antes de desconectar la alimentación del circuito Conectar todas las entradas no utilizadas al polo positivo o tierra de la fuente de alimentación No manipular el dispositivo, sólo usando los elementos correspondientes (guantes) Circuitos integrados digital (compuertas lógicas) La compuerta lógica es un elemento básico en los sistemas digitales. Las compuertas lógicas operan con números binarios. Todos los volts usados en las compuertas serán altos o bajos. Un alto volt significara un 1 binario y un bajo volt significara un 0 binario. No importa lo complicado que sean los circuitos integrados digitales todos ellos están hechos a partir de bloques de construcción sencillos, llamados compuertas. Todos los sistemas digitales se construyen a partir de tres compuertas lógicas básicas, que son: 1. La compuerta AND 2. La compuerta OR 3. La compuerta NOT Héctor Alejandro Del Pino Muñoz; Enrique Pulgar Orellana Ingenieros (E) Mec. Automotriz 73
  74. 74. Electrónica aplicada Héctor Alejandro Del Pino Muñoz; Enrique Pulgar Orellana Ingenieros (E) Mec. Automotriz 74
  75. 75. Electrónica aplicada a) Compuerta AND: La compuerta AND llamada “Todo o nada” en los esquemas se muestran su símbolo y el circuito AND usando conmutadores: Símbolo Circuito Análogo Tabla de Verdad La expresión Booleana que define una compuerta o condición AND, es la siguiente: S = A∗ B b) Compuerta OR: La compuerta OR llamada “Cualquiera a todo” en los esquemas se muestran su símbolo y el circuito OR usando conmutadores: Símbolo Circuito Análogo Tabla de Verdad La expresión Booleana que define una compuerta o condición lógica OR, es la siguiente: S = A+ B c) Compuerta NOT: La compuerta NOT se conoce también como un inversor. La compuerta NOT tiene solamente una entrada y una salida, en los esquemas se muestran su símbolo y el circuito NOT usando conmutadores: Símbolo Circuito Análogo Héctor Alejandro Del Pino Muñoz; Enrique Pulgar Orellana Ingenieros (E) Mec. Automotriz Tabla de Verdad 75
  76. 76. Electrónica aplicada La expresión Booleana que define una compuerta o condición lógica NOT es la siguiente: A= A Las leyes que condicionan una compuerta lógica NOT son las que se definen: 0 =1 Si A = 1, entonces A = 0 Si A = 0, entonces A = 1 Combinaciones de compuertas: Circuito Integral Digital Expresión Booleana Tabla de Verdad Circuito Integral Digital Expresión Booleana Tabla de Verdad Héctor Alejandro Del Pino Muñoz; Enrique Pulgar Orellana Ingenieros (E) Mec. Automotriz 76
  77. 77. Electrónica aplicada Héctor Alejandro Del Pino Muñoz; Enrique Pulgar Orellana Ingenieros (E) Mec. Automotriz 77
  78. 78. Electrónica aplicada Dada las siguientes expresiones Booleanas: • • • S = ABC + ABC + ABC S = A BC + AB C + ABC S = A BC + AB + ABC + AB C Realizar: • • Los circuitos lógicos combinacionales La tabla de verdad Otras compuertas lógicas: Se pueden hacer otras cuatro compuertas lógicas a partir de las fundamentales y son: a) b) c) d) a) Compuerta Compuerta Compuerta Compuerta NAND NOR OR EXCLUSIVA NOR EXCLUSIVA Compuerta NAND: Esta se puede alterar a través de una compuerta AND y una compuerta NOT, como se ve en el esquema: Combinación Circuito Análogo Símbolo Tabla de Verdad Expresión Booleana Héctor Alejandro Del Pino Muñoz; Enrique Pulgar Orellana Ingenieros (E) Mec. Automotriz 78
  79. 79. Electrónica aplicada b) Compuerta NOR: Dicha compuerta se obtiene a través de una compuerta OR y una compuerta NOT, como se ve en la siguiente figura: Combinación Circuito Análogo Símbolo Tabla de Verdad Expresión Booleana Héctor Alejandro Del Pino Muñoz; Enrique Pulgar Orellana Ingenieros (E) Mec. Automotriz 79
  80. 80. Electrónica aplicada d) Compuerta OR exclusiva: La compuerta OR exclusiva se conoce como la compuerta “alguno para no todos”, el termino OR exclusivo se abrevia X OR. La siguiente figura muestra el circuito lógico que realiza la función X OR: Combinación Símbolo Tabla de Verdad Expresión Booleana Héctor Alejandro Del Pino Muñoz; Enrique Pulgar Orellana Ingenieros (E) Mec. Automotriz 80
  81. 81. Electrónica aplicada d) Compuerta NOR Exclusiva: También se llama X NOR la compuerta NOR produce la expresión A ⊕ B . Al invertir esta, se forma la expresión Booleana: Combinación Símbolo Tabla de Verdad Expresión Booleana Las compuertas que se han nombrado se denominan circuitos lógicos ya que toman decisiones lógicas, las compuertas tienen con frecuencia mas de dos entradas; un aumento de ellas (N° de entradas) implica un mayor poder de toma de decisiones. Las compuertas se utilizan individualmente o conectadas para formar una red. Héctor Alejandro Del Pino Muñoz; Enrique Pulgar Orellana Ingenieros (E) Mec. Automotriz 81
  82. 82. Electrónica aplicada Circuitos lógicos combinacionales: Estos responden a los datos que entran y pueden ser (0 ó 1) Héctor Alejandro Del Pino Muñoz; Enrique Pulgar Orellana Ingenieros (E) Mec. Automotriz 82
  83. 83. Electrónica aplicada SISTEMAS LÓGICOS SECUENCIALES Un ejemplo de este sistema se muestra a través del siguiente diagrama en bloques: a) Unidades Electrónicas de Control. Estas tienen la función de ser “el cerebro”, para comandar los diferentes elementos en el automóvil. Estos elementos reciben información de sensores y luego pueden calcular y elegir en el mínimo de tiempo, la decisión más conveniente. Esquema del principio de mando de una unidad electrónica de control: Todo aquello que deba controlarse en cuyo funcionamiento pueden producirse alternativas puede ser regulado con gran facilidad por una unidad electrónica de control. El procedimiento externo se muestra a continuación: Con el tiempo se pretende llegar a construir un automóvil capaz de conseguir una centralización total de las órdenes cursadas al automóvil. Dentro del campo de la electrónica existen los dispositivos para lograr estos fines sin mayores problemas. Héctor Alejandro Del Pino Muñoz; Enrique Pulgar Orellana Ingenieros (E) Mec. Automotriz 83
  84. 84. Electrónica aplicada La pregunta o inquietud que resalta es ¿Cómo una máquina con dispositivos electrónicos puede tomar decisiones?, la respuesta no es simple, sin embargo se puede hacer una analogía con el pensamiento humano: Unidad de Control Electrico. ECU La unidad de control recibe informaciones de los diferentes captadores y sondas, las analiza en función de su programa y gobierna los diferentes órganos de encendido e inyección. Se puede nombrar como: ECC, ECM, ECU, ECCS, CPU, etc. La ECU utiliza microprocesadores para reunir información, procesarla y enviar señales a los transistores excitados para que activen los diferentes circuitos actuadores. Los tres procesadores principales son el RAM (memoria temporal), el ROM (programa básico de computadora) y el PROM (programa de sintonía fina), estos tres microprocesadores son el corazón de la CPU. Módulo Electrónico de Control El “electronic control module”(modulo electrónico de control), o ECM, es el cerebro del sistema de inyección de combustible y está dividido en las siguientes memorias: la ROM; la RAM y en algunos tipos el PROM. *La ROM, o memoria sólo para leer, es la sección del ECM que contiene el conjunto principal de instrucciones que sigue la computadora. Esta es la sección que dice: “cuando veo que esto sucede, tengo que hacerlo que suceda”. El microprocesador que contiene estas instrucciones de la ROM es un chip no volátil. Esto significa que el programa diseñado en él no se puede borrar al desconectar la energía. *La RAM, o memoria de acceso aleatorio, es la sección que tiene tres funciones principales en el ECM. La primera función actúa como la libreta de apuntes del ECM; siempre que se necesite hacer un cálculo matemático, el ECM utiliza la RAM. La segunda función es almacenar información en el sistema multiplicador de aprendizaje a bloques (BLM) cuando el motor está apagado o funciona en lazo abierto. La tercera función es almacenar los códigos de diagnóstico cuando se ha detectado una falla del sistema. Estos códigos son almacenados por cincuenta rearranques del motor o hasta que la potencia de la batería se retira del ECM. A diferencia del ROM y PROM, los chips del RAM son memorias volátiles *El PROM, o memoria programable soló para leer, es la sección de calibración del chip en el ECM. El PROM funciona junto con el ROM para las funciones del ajuste fino del control de Héctor Alejandro Del Pino Muñoz; Enrique Pulgar Orellana Ingenieros (E) Mec. Automotriz 84
  85. 85. Electrónica aplicada combustible y del tiempo de encendido para la aplicación específica. El PROM es también una memoria no volátil. Contiene la información acerca del tamaño del motor, tipo de transmisión, tamaño y peso del auto, resistencia de rodamiento, coeficiente de arrastre y relación final de tracción. La ECU realiza las siguientes funciones: BLOQUE PUERTA E/S FUNCION puerta E/S es la abreviatura de puerta de entrada-salida en que el microprocesador convierte señales de varios sensores en códigos, además convierte los resultados de operación en señales para el funcionamiento del inyector, los transistores de energía, etc. MEMORIA ROM (memoria de lectura / exclusiva y RAM (memoria de acceso aleatorio) son las memorias del microcomputador. La ROM almacena los datos ideales para el enriquecimiento de combustible, puesta a punto del encendido, etc., y el computador solo puede leer estos datos de la memoria. La RAM permite los resultados de calculo de varios datos enviados desde los sensores por ser almacenados temporalmente. Los datos previamente almacenados pueden ser borrados de esta memoria. CPU CPU (unidad de procesamiento central) es el cerebro del sistema total del microcomputador y controla las distintas funciones del computador. Procesa las señales enviadas desde la puerta E/S mientras controla la ROM y la RAM, además transmite los resultados computados de la puerta E/S al inyector, transistor de potencia y así sucesivamente. ¿Que es un control digital? Otra característica del computador es que su unidad de control corresponde a un sistema de control digital. La resistencia del sensor de temperatura de enfriamiento varía constantemente con la temperatura, y este tipo de señal se denomina “análoga”. Además de esta señal el ECU emplea señales análogas del medidor de flujo de aire y otros. Mientras tanto la señal del sensor del ángulo del giro del cigüeñal, por ejemplo, no es continua, es discontinua y se denomina señal digital. En términos generales, la señal digital representa valores discontinuos de un punto a otro, y su precisión es más baja que aquella de la señal análoga. Sin embargo, la precisión puede aumentarse, reduciendo la separación entre los puntos de muestreo. Las razones principales para adoptar entre sistema de control digital son las siguientes: La unidad de control puede controlar un sistema complicado. *La unidad de control puede hacerse compacta. *Puesto que la señal está compuesta de pulsaciones ON-OFF, el funcionamiento de la ECU puede limitarse al funcionamiento 0,1 y sus combinaciones; lo anterior lleva a reducidos errores de computación y buena durabilidad. En el caso del tipo análogo, el ruido eléctrico y las diferentes características de semi-conductor en sí, por ejemplo, la resistencia interna del transistor, es diferente entre los mismos modelos que fácilmente pueden causar error. Con el objeto de cambiar la señal análoga a digital la unidad de control utiliza el convertidor AD (análogo – digital). 85 Héctor Alejandro Del Pino Muñoz; Enrique Pulgar Orellana Ingenieros (E) Mec. Automotriz
  86. 86. Electrónica aplicada FUNCIONES DE LA ECU La ECU es capaz de controlar diversas funciones. Además es capaz de proporcionar un control más preciso y sofisticado. Las funciones que pueden ser controladas por la ECU son las siguientes: Control de inyección de combustible. Este control es básicamente idéntico a aquel del sistema E.F.I. sin embargo la ECU proporciona un control más minucioso. Por ejemplo, se utiliza un sistema de control de aprendizaje para mantener en todo momento una proporción óptima de mezcla ralentí. Control de puesta a punto del encendido. Corresponde a una función nueva. La puesta a punto óptima del encendido es determinada al recibir las señales de distintos sensores. Control bomba de combustible. La ECU controla, el voltaje aplicado a la bomba de combustible, este reduce el voltaje aplicado a la bomba de combustible para así reducir el ruido de la bomba de combustible y el consumo de energía eléctrica en ralentí. Auto-Diagnostico. Verifica si los sistemas de señales de entrada y de salida hacia y desde la unidad de control son normales. Control de régimen de marcha en vacío. Recibe señales de diversos sensores y regula el motor a régimen de marcha en vacío óptimo de acuerdo a la carga del motor. Control Ralentí. Aumenta el régimen de marcha en vacío cuando el voltaje de la batería es bajo, o cuando hay muchos interruptores de carga accionados. Control regulador de presión Aumenta temporalmente la presión de combustible cuando se pone en marcha el motor con elevada temperatura de refrigerante. Existe otro módulo además de la unidad de control. Control regulador de aire. En el sistema convencional el regulador de aire normalmente se excitaba con el interruptor de encendido en posición ON. En otros casos el regulador de aire es excitado sólo cuando la bomba de combustible está en funcionamiento, con el objeto de reducir el consumo de energía eléctrica. Otros. También se utiliza el control E.G.R. (recirculación de gas de escape), control A.V.I. (válvula indicadora de aire), etc. La unidad de almacenamiento tanto en discos como en cintas y en memoria de trabajo (RAM) es el Byte. Un Byte está constituido por 8 pulsos o señales, llamados bits (abreviatura de binary digit = dígito binario). Cada símbolo interpretable, que se puede almacenar en la computadora: letras del alfabeto, signos de puntuación, etc., está formado por un byte. La capacidad de almacenamiento (fijo o temporal) se mide de acuerdo a la cantidad de bytes que pueden contener los dispositivos, y suelen utilizarse las siguientes unidades de medida: Héctor Alejandro Del Pino Muñoz; Enrique Pulgar Orellana Ingenieros (E) Mec. Automotriz 86
  87. 87. Electrónica aplicada Héctor Alejandro Del Pino Muñoz; Enrique Pulgar Orellana Ingenieros (E) Mec. Automotriz 87
  88. 88. Electrónica aplicada Héctor Alejandro Del Pino Muñoz; Enrique Pulgar Orellana Ingenieros (E) Mec. Automotriz 88
  89. 89. Electrónica aplicada Héctor Alejandro Del Pino Muñoz; Enrique Pulgar Orellana Ingenieros (E) Mec. Automotriz 89
  90. 90. Electrónica aplicada APUNTES VARIOS ( PRACTICOS) 1. Medicion de voltaje en sensor de temperatura (NTC) En frio = 3 Volts ( al hacer funcionar y dejar un rato , baja a 2,2 o 1,8 volts) Si la resitencia delsensor de tº es muy alta, el computador manda un mayor ancho de pulso, por lo tanto la mezcla que manda es muy rica y el motor se ahoga ( tira humo negro) En simulación: el motor parte cada vez mejor en la medida que se varia la resistencia y por ende la temperatura del motor. Sensor tº ntc; Temperatura alta  resistencia baja R aprox 3000 ohms a 20ºC y si la tº varia a 90ºC  resistencia = 250 ohms ( mide tº del agua del motor, llamado ECT) Motor frio 4,8 v Motor a 20ºC  12 v El ventilador funciona aproximadamente en los 98,87 ºC 2. Sensor CKP ( si no entrega señal, el motor no parte), entrega un VCA, es un sensor inductivo, su rango de medicion aprox 0,29 vca medicion de resistencia en la bobina = 1,6 ohms. 3. medicion en sensor TPS (v) motor detenido, con contacto, entonces debe medir 5v -5,8v- 0.4v ( 0,28( aleta cerrada) – 0,45(aleta abierta)) = voltaje en Valenti ( ohms) 4. Inyectores Multipunto, trabaja con 12 volts Monopunto, trabaja con otro voltaje ( 1 inyector) Entrada de combustible aprox a 45 psi Resistencia de inyector aprox 15 ohms, caso de multipunto puede ser de 13,7 ohms Si al medir el inyector , por ejemplo marca 5 v y deberia marcar 9 0 10 volts, entonces el inyector debe tener baja resistencia o sea esta defectuoso Nota: Un motor puede tener el IAT y el MAP juntos o no, en el segundo caso, los tienen separado, o sea el IAT en la tapa filtro de aire y el MAF adosado a la garganta. MAF: puede tener un hilo de alambre caliente, mide la cantidad de aire que entra al motor (actua por enfriamiento) tº =70 ºC En los motores bencineros, el inyector se mantiene un tiempo accionado. Sistema DIS entrega dos chispas Sistema tandem= 2 inyectores al mismo tiempo Sistema mixto = 4 inyectores al mismo tiempo 90 Héctor Alejandro Del Pino Muñoz; Enrique Pulgar Orellana Ingenieros (E) Mec. Automotriz
  91. 91. Electrónica aplicada 5. Sonda de oxigeno: Motor en circuito cerrado = significa que el sensor de oxigeno esta trabajando bien Tipos: 4 cables  dos son para alimentación a calefactor ( 12 volts), otros 2 son del sensor 3 cables 1 tierra comun 2 cables entrada y salida del sensor 1 cable señal sensor y masa El voltaje en el sensor de Oxigeno, oscila entre 1000 mv y 0 mv 1000 mv ( mezcla rica) 500 mv ( si se mantiene a este rango, el sensor esta defectuoso) 0 mv ( mezcla pobre) (La señal que entrega el sensor de oxigeno oscila entre 0 y 1 volt) tiene un rango de 2000 mv Si se comprueba que la mezcla es pobre entonces la manguera del MAP puede estar rota MAP: señal del sensor de presion absolutadel multiple de admisión ECU: unidad de control electronica o ECM Factor de trabajo = (V. ancho de pulso) / (V.onda completa) Ancho de pulso Ejs Inyector 100 v 12 v Inyector cerradao Inyector abierto 0v OBD1: monitoreo sensores OBD2 : mem ram o cam ( encienden las luces de fallas) IAC = valvula de control de aire en valenti ( se mide con motor RUN) , solo entrega aire para el Valenti, o sea No entra aire por la toma principal. IAT : sensor de tº termocupla MAP : sensor de presion TPS : sensor de posición de la mariposa CKP : sensor de posición del cigüeñal ECT: tº refrigerante del motor ) sensor tº motor Héctor Alejandro Del Pino Muñoz; Enrique Pulgar Orellana Ingenieros (E) Mec. Automotriz 91
  92. 92. Electrónica aplicada CANISTER: Acumula gases del estanque motor y luego los aprovecha el Claves de falla tipicas: DTC = codigo falla almacenada, FSS1= sensor de oxigeno En análisis, siempre medir tensión de positivo a tierra de batería Divisores de Tensión y Corriente Los divisores de Tensión se usan frecuentemente en el diseño de circuitos porque son útiles para generar un voltaje de referencia, para la polarización de los circuitos activos, y actuando como elementos de realimentación. Los divisores de corriente se ven con menos frecuencia, pero son lo suficientemente importantes como para que los estudiemos. Las ecuaciones para el divisor de tensión, en donde suponenos que no hay ninguna carga conectada a nuestro circuito se ven en la Figura 4. FIGURE 4. DIVISOR DE TENSION Las ecuaciones del divisor de corriente, suponiendo que la carga es sólamente R2, vienen dadas en la Figura 5. Héctor Alejandro Del Pino Muñoz; Enrique Pulgar Orellana Ingenieros (E) Mec. Automotriz 92
  93. 93. Electrónica aplicada FIGURE 5. DIVISOR DE CORRIENTE Héctor Alejandro Del Pino Muñoz; Enrique Pulgar Orellana Ingenieros (E) Mec. Automotriz 93
  94. 94. Electrónica aplicada Héctor Alejandro Del Pino Muñoz; Enrique Pulgar Orellana Ingenieros (E) Mec. Automotriz 94
  95. 95. Electrónica aplicada Sensores de temperatura PTC y NTC Los sensores de temperatura se aplican en varios lugares:- En el circuito del liquido refrigerante, para poder determinar la temperatura del motor a partir de la temperatura del liquido refrigerante.- en el canal de admisión para medir la temperatura del aire aspirado.- en el aceite del motor para medir la temperatura del aceite (opcional).- en el retorno del combustible para medir la temperatura del combustible (opcional). Sensor de temperatura del motor Esta montado en el circuito del liquido refrigerante, con el fin de determinar la temperatura del motor a partir de la temperatura del liquido refrigerante, Así es posible que el control del motor se adapte exactamente a la temperatura del servicio del motor. El margen de temperaturas se sitúa en -40....+130 ºC. Sensor de temperatura de aire Esta montado en el conductor de admisión. Al tenerse en cuenta la temperatura del aire se admisión es posible determinar con exactitud, en combinación con un sensor de presión de sobrealimentación, la masa de aire de aspirada. Ademas de ello se pueden adaptar los valores teóricos para los circuitos reguladores a la temperatura del aire (como ejemplo: retroalimentación de gases de escape, regulación de la presión de sobrealimentación). El margen de temperaturas se sitúa en -40ºC.......+120 ºC. Sensor de temperatura del aceite del motorLa señal del sensor de temperatura del aceite del motor se emplea para calcular los intervalos de servicio. El margen de temperaturas se sitúa en -40 .....+170 ºC. Héctor Alejandro Del Pino Muñoz; Enrique Pulgar Orellana Ingenieros (E) Mec. Automotriz 95

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