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Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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Facultad de Sistemas. Ciudad Universitaria Arteaga.
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Un circuito es un elemento compuesto por diversos conductores y por el cual pasa la corriente de electricidad. Lo habitual es que el circuito cuente con dispositivos que producen o consumen esta corriente eléctrica. Están formados por varios elementos, tales como resistencias, capacitores, transmisores, resistencias y fuentes de voltaje y corriente.
Es una especie de tablero con orificios, en la cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables para armar circuitos. Como su nombre lo indica, esta tableta sirve para experimentar con circuitos electrónicos, con lo que se asegura el buen funcionamiento de este. Básicamente un Protoboard se divide en tres regiones: A) Canal central: Es la región localizada en el medio del Protoboard, se utiliza para colocar los circuitos integrados. B) Buses: Los buses se localizan en ambos extremos del Protoboard, se representan por las líneas rojas (buses positivos o de voltaje) y azules (buses negativos o de tierra) y conducen de acuerdo con estas, no existe conexión física entre ellas. La fuente de poder generalmente se conecta aquí. C) Pistas: Las pistas se localizan en la parte central del Protoboard, se representan y conducen según las líneas rosas.
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Se llama transistor a un tipo de dispositivo electrónico semiconductor , capaz de modificar una señal eléctrica de salida como respuesta a una de entrada, sirviendo como amplificador, conmutador, oscilador o rectificador de la misma.
El LED (Light Emitting Diode) que significa “Diodo Emisor de Luz’’ se considera como un elemento capaz de recibir una corriente eléctrica moderada y emitir una radiación electromagnética transformada en luz. Coloquialmente es conocido como Diodo Luminoso.
Este principio se basa en la existencia de materiales que al someterlos a una corriente eléctrica pueden producir luz. En el caso de los LED, la corriente eléctrica genera luz al pasar por los diodos. Para que este proceso funcione es necesario que el LED esté polarizado directamente. Es decir, tiene que existir una corriente circular de un término positivo (ánodo) a uno negativo (cátodo). Es aquí cuando se produce el llamado “fotón” al desprenderse los electrones y se produce luz. Según el compuesto semiconductor utilizado se pueden obtener emisiones de luz de distintos colores.
Facultad de Sistemas. Ciudad Universitaria Arteaga. Nos ayuda a distinguir y a conocer el tipo de elemento que estamos usando, de esta manera podemos saber si un conductor es bueno o malo por su nivel de resistencia. Un buen conductor posee una baja resistencia y un mal conductor presenta una alta resistencia.
También conocidos como “condensadores”. Se trata de elementos que normalmente son usados en aplicaciones eléctricas y circuitos electrónicos, cuyo empleo en este tipo de circuitos es almacenar energía en pequeñas porciones mediante un campo eléctrico. La configuración de dichos condensadores es aquel que está formado por dos tipos de conductores y un aislante (los conductores adoptan el nombre de placas y el aislante como dieléctrico). Pero su utilización como fuente primaria (una batería) es acotado por la porción de energía.
Al situar el interruptor S en la posición 1, la carga del condensador no adquiere instantáneamente su valor máximo, Q, sino que va aumentando en una proporción que depende de la capacidad, C, del propio condensador y de la resistencia, R, conectada en serie con él. Sin embargo, si el interruptor se cierra en t=0, empiezan a fluir cargas de modo que se establece una corriente en el circuito y el capacitor empieza a cargarse, la carga se transfiere entre cada placa y su alambre conector debido al campo
Facultad de Sistemas. Ciudad Universitaria Arteaga. eléctrico establecido en los alambres por la batería.
Por tanto, la cantidad de carga que tendrá ese condensador en función del tiempo transitorio del circuito se da como:
t = 0 Aplicando Ley de Kirchhoff Se asume un sentido de corriente y un sentido de recorrido. Siendo que de esta forma en que se recorrerá el circuito. → En el caso de la batería como el recorrido se hace del polo negativo al polo positivo ésta tendrá signo positivo. → En el caso del capacitor como el recorrido va del polo positivo al polo negativo esa caída de potencial será negativa. → Y en el caso de la resistencia, recordemos que si el recorrido va en el mismo sentido que la corriente (en este caso la caída del potencial), será negativa lo cual hace que de igual a 0. Teniendo en cuenta que la caída de potencial en el capacitor es nula está expresión se traduce de la siguiente forma: ε = ∆V ε = IR
t > Al cargarse por completo el capacitor, las cargas dejarán de fluir y la corriente en el circuito será igual a cero y la diferencia de potencial de la batería será aplicada al capacitor.
Facultad de Sistemas. Ciudad Universitaria Arteaga. Esta corriente es igual a la rapidez de cambio en el tiempo de carga sobre las placas del capacitor.
Una vez que tenemos un capacitor completamente cargado que se encuentra en un circuito cerrado. Podemos imaginar que este circuito es el obtenido luego qué pasó el tiempo suficiente para que el capacitor se cargara. Para comprender cómo es la descarga tendríamos que retirar la batería. En esta situación tenemos el circuito con un interruptor abierto. Analizaremos de nuevo el instante justamente al cerrar el interruptor y el instante luego que sea transcurrido el tiempo después de cerrar el interruptor. ✓ Instante justamente al cerrar el interruptor t = 0 Como sabemos, nuestro capacitor está completamente cargado por lo tanto “q” es igual a la carga máxima del capacitor. Aplicando Ley de Kirchhoff Tendríamos el mismo análisis que hicimos anteriormente. Solo que, en esta ocasión no existe una batería por lo tanto su valor es nulo y se quedaría directamente la diferencia de potencial en el capacitor que está a su vez es igual a la diferencia de potencial con signo negativo. Por lo tanto, sabemos que q C es igual a la caída de potencial en el receptor−(IR) Y se transcribe como: q C
✓ Después de cerrar el interruptor t > 0 Al transcurrir el tiempo, el capacitor se descarga a través del resistor y su carga disminuye hasta llegar a cero. Para poder obtener una expresión en la cual se pueda apreciar la variación de la corriente que circula en el circuito al transcurrir el tiempo y también obtener otra para la carga; vamos a partir de un análisis semejante al que se hizo en la parte de la carga del capacitor.
Siendo Q , la carga máxima que tenía al principio, antes de desconectarlo de la batería por medio del interruptor.
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5.8 INTERRUPTOR Los interruptores eléctricos, son dispositivos que sirven para desviar u obstaculizar el flujo de corriente eléctrica. Los componentes de un interruptor son: Actuantes: Al accionarlos, abren o cierran un circuito Pulsadores o momentáneos: Requiere un operador que mantenga la presión sobre el actuante para que los contactos estén unidos Cantidad de polos: Es la cantidad de circuitos individuales que controla un interruptor; esos circuitos pueden ser de diferente voltaje Cantidad de vías: Un interruptor tiene diferentes posiciones en cada una de ellas realiza una acción diferente, p.ej. el de una sola vía es el utilizado para encender una lámpara, en una posición está encendida en otra se apaga 5.9 LEYES DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS****. Las leyes de los circuitos eléctricos se relacionan de cierta forma con la ley de Ohm, así como también con las leyes de Kirchhoff. Por otra parte, a través de la ley de la conservación de la energía y el equilibrio de las cargas de los circuitos eléctricos.
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La ley de la corriente de Kirchhoff dice que la suma de todas las corrientes que fluyen hacia un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen del nodo. Se puede escribir como: ∑ 𝑖𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑛 = ∑ 𝑖𝑠𝑎𝑙𝑒𝑛 ∑ 𝑖𝑛 = 𝑖 1 + 𝑖 2 + 𝑖 3 + ⋯ + 𝑖𝑛 = 0 𝑁 𝑛= 1
La suma de los voltajes alrededor de una malla es igual a cero donde 𝑛 es el número de voltajes de la malla. ∑ 𝑉𝑘 = 0 𝑛 𝑘= 1 Un enunciado alternativo a esta ley es que alrededor de una malla, la suma de subidas de voltaje es igual a la suma de bajadas de voltaje. ∑ 𝑉𝑠𝑢𝑏𝑖𝑑𝑎 = ∑ 𝑉𝑏𝑎𝑗𝑎𝑑𝑎
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Consta de cuatro transistores, dieciocho Leds, unas resistencias y dos condensadores. Los transistores T1 y T2 están configurados como un multivibrador astable para trabajar en corte y saturación (que significa que uno de los dos transistores está siempre está conduciendo mientras el otro está en corte), es decir, como si fuera un interruptor electrónico. Si nos fijamos en el esquema, la polarización de un transistor controla la del otro, por lo que conducirán de manera alternativa. Como el estado inicial del circuito es impredecible y dependerá de las variaciones en las características de los componentes, supongamos que el condensador C1 se carga a través de la resistencia R3, de tal manera que cuando la tensión en el punto de conexión entre ambos supere un cierto valor, la base de Q2 quedará a un nivel positivo entrando en saturación, de esta forma baja la tensión de su colector (pin 1) y bloquea la corriente de base de Q1 que deja de conducir. Los colectores de los transistores T1 y T2 están conectados a transistores de excitación de T3 y T4. Estos se utilizan para iluminar dos filas de LEDs conectados en paralelo con los impulsos de reloj alternos. La frecuencia a la que los LED1 hasta LED9 y LED10 hasta LED18 , alternativamente se iluminan. En esta situación el LED 2 está iluminado y el LED1 está apagado. El proceso se repetirá, pero en este caso es C2 quien comienza a cargarse a través de R4. Lo que debemos visualizar en los Leds es que se enciendan de manera alternativas de una forma simétrica. Podemos realizar varios experimentos con este sencillo circuito, como poner valores diferentes en los condensadores, de manera que el circuito quedará asimétrico o cambiar la frecuencia de oscilación modificando los valores de R3 y R4 o C1 y C2. También podemos eliminar un LED, para ello tendremos que conectar su resistencia limitadora (R1 o R2) al positivo de la alimentación.
