Fundamentos de MecatrónicaClase 02: Electrónica

Ricardo Mendoza Manuel Fuentesrmendozag@uta.cl msfuentes@uta.cl

Escuela Universitaria de Ingeniería MecánicaUniversidad de Tarapacá

Arica, Chile

November 8, 2011

R.Mendoza (Mecánica, UTA) Fund. Mecatrónica - Intro. a la Mecatrónica November 8, 2011 1 / 33

Outline

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1 Conductores, aisladores y semiconductores

2 Corriente, voltage, resistencia

3 Ley de Ohm

4 Circuitos en serie y paralelo con corriente directa

5 Potencia

6 Ejemplos y ejercicios

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Conductores, aisladores y semiconductores

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1 Conductores, aisladores y semiconductores

2 Corriente, voltage, resistencia

3 Ley de Ohm

4 Circuitos en serie y paralelo con corriente directa

5 Potencia

6 Ejemplos y ejercicios

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Conductores, aisladores y semiconductores

Fuerza electro-estática

Gobernada por una de las fuerzas elementales del universo:electromagnetismo.

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Conductores, aisladores y semiconductores

Fuerza electro-estática

Gobernada por una de las fuerzas elementales del universo:electromagnetismo.

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Conductores, aisladores y semiconductores

Frente a una fuerza repulsiva de electrones a la izquierda. . .

conductor aislador

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Conductores, aisladores y semiconductores

Frente a una fuerza repulsiva de electrones a la izquierda. . .

conductor

Frente a una fuerza repulsiva de electrones a la derecha. . .

aislador

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Conductores, aisladores y semiconductores

Ejemplos de semiconductores

Transistor Diodo

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Conductores, aisladores y semiconductores

Ejemplos de semiconductores

Transistor Diodo

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Corriente, voltage, resistencia

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1 Conductores, aisladores y semiconductores

2 Corriente, voltage, resistencia

3 Ley de Ohm

4 Circuitos en serie y paralelo con corriente directa

5 Potencia

6 Ejemplos y ejercicios

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Corriente, voltage, resistencia

Corriente

Definición: flujo de electrones através de una sección de cable.Símbolo: “I”Unidad de medida: Ampere, “A”

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Corriente, voltage, resistencia

Dirección del flujo de corriente?

Por convención en este curso:“opuesto a la dirección delflujo de electrones.”

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Corriente, voltage, resistencia

Voltage

Definición (no-oficial): Fuerza queimpulsa al flujo de electrones, comola presión que impulsa al flujo deagua.Símbolo: “E” o “V”Unidad de medida: Volt, “V”

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Corriente, voltage, resistencia

Símbolos de componentes electrónicos

voltaje resistencia transistor y diodo (semiconductores)

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Ley de Ohm

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1 Conductores, aisladores y semiconductores

2 Corriente, voltage, resistencia

3 Ley de Ohm

4 Circuitos en serie y paralelo con corriente directa

5 Potencia

6 Ejemplos y ejercicios

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Ley de Ohm

Caída de voltaje

La diferencia de presión o caída de voltage es necesaria para el flujode agua/electrones.

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Ley de Ohm

Caída de voltaje

La diferencia de presión o caída de voltage es necesaria para el flujode agua/electrones.

R.Mendoza (Mecánica, UTA) Fund. Mecatrónica - Intro. a la Mecatrónica November 8, 2011 14 / 33

Ley de Ohm

Caída de voltaje

La diferencia de presión o caída de voltage es necesaria para el flujode agua/electrones.

R.Mendoza (Mecánica, UTA) Fund. Mecatrónica - Intro. a la Mecatrónica November 8, 2011 14 / 33

Ley de Ohm

Para que exista flujo. . .

. . . en el caso del agua. . . en el caso de la electricidad(flecha en sentido contrario)

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Ley de Ohm

Para que exista flujo. . .

. . . en el caso del agua

. . . en el caso de la electricidad(flecha en sentido contrario)

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Ley de Ohm

Para que exista flujo. . .

. . . en el caso del agua. . . en el caso de la electricidad(flecha en sentido contrario)

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Ley de Ohm

Ley de Ohm

V = I × R

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Ley de Ohm

Ley de Kirchhoff - Voltajes

ref: http://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_de_Kirchhoff

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Ley de Ohm

Ley de Kirchhoff - Corrientes

ref: http://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_de_Kirchhoff

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Circuitos en serie y paralelo con corriente directa

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1 Conductores, aisladores y semiconductores

2 Corriente, voltage, resistencia

3 Ley de Ohm

4 Circuitos en serie y paralelo con corriente directa

5 Potencia

6 Ejemplos y ejercicios

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Circuitos en serie y paralelo con corriente directa

Circuitos en serie y paralelo

serie paralelo

Ambos pueden ser expresados como:

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Circuitos en serie y paralelo con corriente directa

Circuitos en serie y paralelo

serie paralelo

Ambos pueden ser expresados como:

R.Mendoza (Mecánica, UTA) Fund. Mecatrónica - Intro. a la Mecatrónica November 8, 2011 20 / 33

Circuitos en serie y paralelo con corriente directa

Circuitos en serie

La corriente que atraviesa cada resistencia es lamisma que se genera en la fuente de voltaje (Kirchhoff).

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Circuitos en serie y paralelo con corriente directa

Circuitos en paralelo

El caída de voltaje en cada resistencia es elmismo que se genera en la fuente de voltaje (Kirchhoff).

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Potencia

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1 Conductores, aisladores y semiconductores

2 Corriente, voltage, resistencia

3 Ley de Ohm

4 Circuitos en serie y paralelo con corriente directa

5 Potencia

6 Ejemplos y ejercicios

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Potencia

PotenciaLa potencia se genera en fuentes de poder (voltaje o corriente),se disipa en resistencias (y otros componentes eléctricos), y sedetermina:

P = V × I P = I2 × R P = V 2

R

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Ejemplos y ejercicios

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1 Conductores, aisladores y semiconductores

2 Corriente, voltage, resistencia

3 Ley de Ohm

4 Circuitos en serie y paralelo con corriente directa

5 Potencia

6 Ejemplos y ejercicios

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Ejemplos y ejercicios

Ejemplo 1: cálculo de potencia

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Ejemplos y ejercicios

Ejemplo 2: cálculo de corriente en serie

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Ejemplos y ejercicios

Ejemplo 3: cálculo de voltaje en serie

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Ejemplos y ejercicios

Ejercicio 1: cálculo de resistencia equivalente en paralelo

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Ejemplos y ejercicios

Ejercicio 2: cálculo de voltage, corriente, potencia en paralelo

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Ejemplos y ejercicios

Ejercicio 2: cálculo de voltage, corriente, potencia en paralelo(simulación)

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Ejemplos y ejercicios

Ejercicio 3: simulación

ProblemaTenemos dos ampolletas, las cuales requieren 500mA (cada una) para proyectar luzvisible, y las cuales queremos encender alternadamente. . .

ProcedimientoUsando dos veces el bloque interruptor provisto por el profesor, más una fuente devoltage, una resistencia R1=100ohm para simbolizar una ampolleta, y otra resistenciaR2=100ohm para simbolizar la otra, diseñe y simule un circuito que logre ésto.

Ayuda: utiliza el parámetro “delay” de las fuentes de voltage que controlan los transistores.

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Tarea

Para clase 3:Leer apunte: “Capítulo 3: Sensores y transductores”http://www.eudim.uta.cl/index.php/download_file/view/38/88/

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