M en C. DONACIANO QUINTERO MEJA
Material didctico para alumnos de 5 semestre, materia
ELECTRNICA DE POTENCIA APLICADA, de la carrera de Ingeniera Mecnica
CIRCUITOS
ELECTRONICOS
UNIDAD 6
6.1 DEFINICIN DE CIRCUITOS ELECTRNICOS
2
Un circuito elctrico es una red elctrica de componentes, tales
como resistencias, inductores, capacitores, fuentes, y
semiconductores que tienen una trayectoria cerrada, y que a su vez, su
corriente regresa al punto de origen.
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Los circuitos que contienen solo
fuentes, componentes lineales
(resistores, condensadores,
inductores), y elementos de
distribucin lineales (lneas de
transmisin o cables) pueden
analizarse por mtodos algebraicos
para determinar su comportamiento en
corriente directa o en corriente alterna.
Un circuito que tiene componentes
electrnicos es denominado un
circuito electrnico.
6.1 DEFINICINES (B)
3
EN RESUMEN.
*Un CIRCUITO ELCTRICO. Es un trayecto, continuo (cerrado) compuesto por conductores y dispositivos electrnicos o elctricos, alimentados por una fuente de fuerza electromotriz que transporta una corriente por estos trayectos o mallas.
*Un CIRCUITO ELECTRONICO. Es un sistema de conductores y dispositivos, constituido principalmente por resistencias, capacitores, diodos, sensores, inductores, transistores, interruptores, etc., que en conjunto dan una funcionalidad que por si solos no tendran.
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6.1.2 CLASIFICACIN (A)
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Los circuitos elctricos se clasifican de la siguiente forma:
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6.1.2 CLASIFICACIN (B)
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TABLA DE CLASIFICACIN DE CIRCUITOS:
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Por el tipo de
INFORMACIN
Por el tipo de
RGIMEN
Por el tipo de
SEAL
Por su
CONFIGURACIN
Analgicos
Digitales
Mixtos
Peridico
Transitorio
Permanente
De corriente
continua
De corriente
alterna
Mixtos
Serie
Paralelo
Mixtos
6.1.2 OTROS CIRCUITOS (C)
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Circuitos de corriente directa: Son aquellos circuitos donde la corriente
mantiene su magnitud a lo largo del tiempo.
Circuitos de corriente alterna: Son aquellos circuitos donde vara
cclicamente la corriente elctrica.
Circuito digital: Circuitos que trabajan con seales discretas (0,1) se usan en los relojes digitales, entre otros.
Circuito Analgico: Estudia las seales continuas. Circuito serie: Circuito conectado
secuencialmente.
Circuito paralelo: Circuito donde todos los
componentes coinciden entre sus terminales.
Circuito integrado: Pastilla pequea de
material semiconductor, de algunos milmetros
cuadrados de rea, sobre la que se fabrican
circuitos electrnicos.
Circuitos de seal mixta: Contienen
componentes analgicos y digitales.
Diagrama electrnico: Representacin pictrica de un circuito.
6.1.3 PLANTEAMIENTO (A)
7
El planteamiento en s es el objetivo o problema por resolver con un diseo ptimo en la elaboracin del circuito electrnico. Como en cualquier proyecto una vez planteado y calculado, se debe simular para encontrar las acciones correctivas al problema a resolver y as volver a replantear el problema a los objetivos deseados, y volver hacer ms pruebas de las acciones corregidas hasta la satisfaccin plena del proyecto. Ver diagrama a bloques a continuacin.
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6.1.3 PLANTEAMIENTO DIAGRAMA A BLOQUES (B)
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6.1.3 PLANTEAMIENTO POR SISTEMAS (C)
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6.1.4 DISEO (A)
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Para el diseo de un circuito electrnico, se requieren de los siguientes
pasos en una Metodologa General:
1 DEFINIR EL PROBLEMA: Establecer lo que se supone que va a cumplir o realizar, su producto, incluyendo requerimientos y especificaciones especiales.
2 ANALISIS: Significa Subdividir el problema, Implica acelerar el proceso de diseo, dividiendo el problema principal en varios problemas ms pequeos. Es difcil incluso para el ingeniero mas experimentado resolver un problema grande y complejo en una operacin.
3 CLCULOS: Realizar los clculos pertinentes para determinar los elementos necesarios a emplear.
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6.1.4 DISEO (B)
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4 DOCUMENTAR EL PROYECTO: La mejor
pieza de un trabajo de diseo de ingeniera es la
documentacin del mismo, muy til para re-
ingeniera o reparaciones futuras. No seria ni
satisfactorio ni rentable si todo el trabajo tuviera
que repetirse cada vez que se elaborara el
producto.
5 PRUEBAS AL PROYECTO: La transicin del
diseo en papel hardware representa un paso
importante en el proceso de diseo, se
recomienda hacer una pausa en este punto para
una doble verificacin del trabajo previo, para
tener todo listo para construir y probar el
prototipo.
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6.1.4 DISEO (C)
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6 LISTA DE COMPONENTES: Este es un compendio de todas las partes necesarias para construir un producto. La lista muestra las tolerancias de los componentes de los valores nominales de potencia, niveles de voltaje y tipo de componente (por ejemplo, si un capacitor es electroltico, de papel o mica).
7 CONSTRUCCIN DEL PROTOTIPO: En esta etapa se demuestra que nuestra teora y nuestros clculos son los mejores diseos. Es importante construir un prototipo y probarlo para verificar que se han cumplido todos los objetivos, de otra forma el diseador podr tomar acciones correctivas al diseo para asegurar que ha considerado todas las contingencias y que se han cumplido todas las especificaciones.
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6.1.4 DISEO (D)
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8 ENTREGA Y RECEPCION: Una vez que el
prototipo ha pasado por todas las pruebas, y
funciones de acuerdo a las especificaciones y
satisfacciones, se debe de documentar todo lo
requerido y ms all de los diagramas que se
han generado.
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6.1.4 DISEO, OTRO EJEMPLO DE PROCESO
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6.1.5 CLCULO DEL DISEO
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En la actualidad existen distintos diseos de circuitos electrnicos, estos se han ido desarrollando a travs de los aos, todo esto gracias al clculo.
Para realizar los clculos se emplean las frmulas bsicas de la electrnica, como: Voltaje, Corriente, la Ley de Ohm, la Ley de Faraday, Leyes de Kirchhoff, clculos que se requieren para encontrar las tensiones y corrientes en cada elemento.
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6.1.5 LEYES FUNDAMENTALES
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Existen unas leyes fundamentales y frmulas que rigen a cualquier circuito elctrico, a saber:
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Ley de corriente de Kirchhoff:
La suma de las corrientes que entran por un nodo deben ser igual a la suma de
las corrientes que salen por ese nodo.
Ley de tensiones de Kirchhoff:
La suma de las tensiones en un lazo o malla debe ser 0.
Ley de Ohm: La tensin en un resistor es igual al producto de la resistencia por
la corriente que fluye a travs de l.
FORMULAS:
Intensidad de Corriente AMPER , I = Coulomb por segundo = Q / seg.
Voltaje = Diferencia de Potencial = IR
6.1.5 LEYES DE KIRCHHOFF
17
Estas leyes, descubiertas por el fsico alemn Gustav Robert Kirchhoff, son
conocidas como las leyes de Kirchhoff.
La primera, la ley de los nodos o nudos, enuncia que en cualquier unin en un
circuito a travs del cual fluye una corriente constante, la suma de las
intensidades que llegan a un nodo es igual a la suma de las intensidades que
salen del mismo, e igual a cero.
La segunda ley, de las mallas, afirma que, la suma neta de las fuerzas
electromotrices halladas ser igual a la suma neta de los productos de las
resistencias halladas y de las intensidades que fluyen a travs de ellas, igual a
cero.
6. 1.5 LEY DE FARADAY
18
La Ley de induccin electromagntica de Faraday (o simplemente Ley de Faraday) se basa en los experimentos que Michael Faraday realiz en 1831 y establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magntico que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde.
ILUSTRACIN DE LA LEY DE FARADAY
6.1. 5 CLCULO DE POTENCIA
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La Potencia es el trabajo realizado
por una Corriente Elctrica, la
unidad es el Watt y en la
Corriente Directa es el producto
del Voltaje por la Corriente
(Amper). W = V I.
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Como se ilustra, un sistema
hidrulico es semejante a un
sistema elctrico. Si el tanque
esta ms elevado , tiene mayor
energa potencial o mas
Voltaje.
Analoga de los conceptos elctricos a los hidrulicos
6. 1.5 CDIGO DE COLORES DE RESISTENCIAS
20
Las bandas decorativas que tienen las resistencias para circuitos
electrnicos, indican el valor de su resistencia en ohms. Los colores de
estas tres bandas indican un valor especfico, por ejemplo, ver la siguiente
tabla:
COLOR 1ER BANDA 2DA. BANDA 3ER. BANDA (MULTIPLICADOR)
NEGRO 0 0 1
CAF 1 1 10
ROJO 2 2 100
NARANJA 3 3 1000
AMARILLO 4 4 10 000
VERDE 5 5 100 000
AZUL 6 6 1 000 000
VIOLETA 7 7
GRIS 8 8
BLANCO 9 9
Algunas veces existe una cuarta banda que indica la tolerancia de la
resistencia:
Oro = + - 5%, Plata=+- 10%, Ninguna= +- 20%
6. 2 APLICACIONES
21
La electrnica abarca principalmente las siguientes
reas de aplicacin:
1 Electrnica de control
2 Telecomunicaciones
3 Electrnica de potencia
En la actualidad los Circuitos Electrnicos tienen
una infinidad de aplicaciones, ya que ahora todo o
casi todo los controles son electrnicos dejando
atrs los electromecnicos.
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6. 2 APLICACIONES ELECTRNICA DE CONTROL (A)
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Los sistemas de control son aquellos dedicados a obtener la salida
deseada de un sistema o proceso.
Proceso para asegurar que las actividades reales se ajusten a las
actividades planificadas para permitir mantener a la organizacin o
sistema en buen camino.
Un sistema de control bsico es mostrado en la siguiente figura:
6.2 APLICACIONES DE SISTEMAS DE CONTROL (B)
23
Un sistema de control est definido como un conjunto de
componentes que pueden regular su propia conducta o la
de otro sistema con el fin de lograr un funcionamiento
predeterminado, de modo que se reduzcan las
probabilidades de fallos y se obtengan los resultados
buscados.
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6. 2 APLICACIONES TELECOMUNICACIONES (C)
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La telecomunicacin (comunicacin a distancia), del prefijo griego
tele, "distancia" y del latn communicare) es una tcnica consistente
en transmitir un mensaje desde un punto a otro.
El trmino telecomunicacin cubre todas las formas de comunicacin
a distancia, incluyendo radio, telegrafa, televisin, telefona,
transmisin de datos e interconexin de computadoras a nivel de
enlace.
6. 2 APLICACIONES TELECOMUNICACIONES (D)
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El Da Mundial de la Telecomunicacin se celebra el 17 de mayo. Telecomunicaciones, es toda transmisin, a travs de cables, medios pticos, fsicos u otros sistemas electromagnticos.
*Historia Las telecomunicaciones,
comienzan en la primera mitad del
siglo XIX con el telgrafo elctrico,
que permiti enviar mensajes cuyo
contenido eran letras y nmeros.
Ms tarde se desarroll el
telfono, con el que fue posible
comunicarse utilizando la voz, y
posteriormente, la revolucin de la
comunicacin inalmbrica: las
ondas de radio.
6. 2 APLICACIONES TELECOMUNICACIONES (D)
26
*A principios del siglo XX aparece el teletipo que, permita enviar texto
en algo parecido a una mquina de escribir y tambin recibir texto, que
era impreso por tipos movidos por rels.
El trmino telecomunicacin fue
definido por primera vez en la
reunin conjunta de la XIII
Conferencia de la UTI (Unin
Telegrfica Internacional) y la III
de la URI (Unin
Radiotelegrfica Internacional)
que se inici en Madrid el da 3
de septiembre de 1932.
6. 2 APLICACIONES TELECOMUNICACIONES (F)
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*En los aos 60 comienza a ser utilizada la telecomunicacin en el
campo de la informtica con el uso de satlites de comunicacin.
*La dcada siguiente se caracteriz por la aparicin de las redes de
computadoras, que serviran de base para las telecomunicaciones
modernas (en estos aos aparece la ARPANET, que dio origen a la
Internet).
A finales de los aos setenta aparecen las
redes de rea local o LAN.
En los aos 1980, cuando los ordenadores
personales se volvieron populares, aparecen
las redes digitales.
En la ltima dcada del siglo XX la fibra ptica;
y a principios del siglo XXI se estn viviendo
todo tipo de dispositivos que son cada vez ms
rpidos, ms compactos, ms poderosos y
multifuncionales, y tambin de nuevas
tecnologas como las redes inalmbricas.
6. 2 APLICACIONES ELECTRNICA DE POTENCIA
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1. Fuentes de alimentacin: Estas
fuentes se caracterizan por su elevado
rendimiento, el ejemplo ms claro de
aplicacin se encuentra en la fuente de
alimentacin de los sistemas de
computo.
2. Control de motores elctricos: La
utilizacin de dispositivos de estado
slido permite controlar parmetros
tales como la posicin, velocidad, etc.
Este tipo de control se utiliza en la
actualidad en los mdulos de aire
acondicionado, Redes Elctricas, Tren
Bala, etc.
6.2 APLICACIONES ELECTRNICA DE POTENCIA (B)
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3. Una de las principales y crecientes aplicaciones de la Electrnica de Potencia es la generacin de Energa Elica, ya que se genera en
CC, se almacena y se convierte en CA para su distribucin. La
energa es obtenida del viento, (energa cintica) generada por efecto
de las corrientes de aire, mediante aerogeneradores.
La energa elica ha sido aprovechada
desde la antigedad para mover los
barcos impulsados por velas, o hacer
funcionar la maquinaria de molinos al
mover sus aspas.
En la actualidad, la energa elica esta
en pleno desarrollo mundial, por ser
energa limpia (no quema petrleo).
Parque elico de Sierra
de los Caracoles, Uruguay,
6.3 MANEJO DE MANUALES TCNICOS
30
Los manuales tcnicos son aquellos que
acompaan a los aparatos para el buen
uso del mismo. Por ejemplo, en una T.V. su
manual nos dice a que tensin, corriente,
potencia y frecuencia trabaja, tambin nos
dice la forma de conectarla y las funciones
que tiene.
Por otra parte el manual nos indica que
podemos hacer en caso de que algo falle y
en su defecto a quien acudir.
En conclusin un manual tcnico nos
da toda la informacin necesaria para el
buen manejo de dispositivos
electrnicos.
6.4 DIAGRAMAS ESQUEMTICOS
31
Un Diagrama Electrnico, tambin conocido como un esquema elctrico o
esquemtico es una representacin pictrica de un circuito elctrico. Muestra
los diferentes componentes del circuito de manera simple y con pictogramas
uniformes de acuerdo a normas, y las conexiones de poder y de seales entre
los dispositivos.
Ejemplo de un diagrama esquemtico
6.4 DIAGRAMA FSICO
32
Un diagrama fsico es aquel donde se muestra la conexin del circuito tal y
como van las conexiones, es decir, es el diagrama que muestra
ilustrativamente los elementos o componentes del circuito de tal manera que
no haya confusin para su entendimiento.
Ejemplos de diagramas fsicos
6.5 EJEMPLOS DE CIRCUITOS ELECTRNICOS
33
Podemos encontrar circuitos electrnicos en todas partes actualmente; en la
T.V. la radio, computadora, relojes e infinidad de dispositivos aunados con los
Circuitos Integrados que ahora son lo ms prctico debido a su funcionalidad
y tamao.
Ejemplo de aplicacin de un circuito
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FIN
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FIN
Como hacer que el Mouse esquive obstculos sin
estrellarse contra ellos.
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FIN
M en C. DONACIANO QUINTERO MEJA 37
FIN
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BIBLIOGRAFA (1)
FUENTES DE INFORMACIN
1. Boylestad. Electrnica. Teora de Circuitos. Ed. Prentice Hall.
2. BOLTON. W. Mecatrnica , Sistemas de Control Electrnico en al Ingeniera Mecnica y Elctrica. Editorial Alfa omega. Tercera edicin. Mxico. Feb.2006
3.- HERNANDEZ. Jorge DUQUE. Edison. Curso practico de electrnica moderna. Compaa Editorial Tecnolgica CEKIT.
4.- Foros de Electrnica. Comunidad Internacional de Electrnicos. Espaa.
5.- Historia del CD. UNIVERSIDAD ABIERTA INTERAMERICANA.
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BIBLIOGRAFA (2)
Pginas de INTERNET
http://www.ual.mx /metodologia/fibra/fibraopt.htm
http://huarpe.com /electronica/ao1/aoinstrum.html
http://olmo.pntic.mec.
http://www.bibliodgsca.unam.
http://www.electa.uta.
Website Profesor: Jos Luis Crdenas B. Ingeniero de Ejecucin en Sonido - Universidad Austral de Chile.
Web: Adecuadas.com (Sistemas de Iluminacin por Leds)
[email protected] (Cristales pticos)
http://www.youtube.com/watch?v=-1FawDvjoGQ&feature=player_embedded
http:/www.wikipedia.org
http://www.fullcustom.es/data/guias_elecdomoeco /grupoautodiscocom-manual-electronica-basica.pdf Manual de Electrnica
*www.alldatasheet.com DATASHEET Un Datasheet es un documento que resume el funcionamiento y otras caractersticas de los
componentes electrnicos. Comienza tpicamente con una pgina introductoria que
describe el resto del documento, seguido por los listados de componentes especficos, con
la informacin adicional sobre la conectividad de los dispositivos.
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BIBLIOGRAFA (3)
Pginas de INTERNET
http://www.ual.mx/metodologia/fibra/fibraopt.htm
http://huarpe.com/electronica/ao1/aoinstrum.html
http://olmo.pntic.mec.
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http://www.uts.edu.au
htpp:/www.cfe.org
http://members.es.tripod.de/fibra_optica/
http://members.es.tripod.de/fibra_optica/fabricacion.html
http://www.fresscale.com/mx Endoscopa Automotriz
* NOTICIAS DE CIENCIA Y TECNOLOGA. NOVIEMBRE 01 2007 - AGOSTO 31, 2008
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