TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA / PRIMAVERA 2017
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ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE 3. AMPLIFICADOR DE AUDIO ESUMEN R ESUMEN El objetivo de esta actividad es realizar un circuito electrónico de un amplificador de audio; describiendo su funcionamiento y el tipo de señal que proporciona en el osciloscopio. Se medirá voltaje y corriente del circuito, justificando el instrumento de medición a emplear y explicando el resultado. Se definirá el funcionamiento de; sistemas de instrumentación, multiplexión, radio receptor, y la interface eléctrica IEEE, y se investigará la herramienta "IV Analyzer”, que se encuentra en el software Multisim. También se realizará una investigación acerca de los motores de corriente alterna y corriente directa.
La etapa de potencia es la encargada de suministrar la potencia a los altavoces al ritmo de la señal de entrada. Los altavoces son los que transforman la potencia eléctrica en potencia acústica. acústica. En la figura 3.1 se representa cómo la etapa aumenta la tensión de la señal sin perturbar la forma de onda, suministrando además gran cantidad de corriente.
1. INTRODUCCIÓN Un sistema de adquisición de datos no es más que un equipo electrónico, cuya función es el control o simplemente el registro de una o varias señales de un proceso cualquiera. Las principales aplicaciones aplicaciones de un sistema de medición son creadas por una simulación. El funcionamiento funcionamiento de una interfaz está orientado hacia la transmisión de datos. Los sistemas de pruebas, deben contar con características características de operación y estándares de calidad para que su funcionamiento sea de calidad
2. CIRCUITO ELÉCTRICO DE UN AMPLIFICADOR DE AUDIO
Amplificador de Audio LM386 El LM386 es un amplificador de potencia para uso en aplicaciones de bajo voltaje ( figura 2.1). Es un amplificador con ganancia de 20.
Figura 3.1. Señal de entrada (izda.) y de salida (dcha.) de una etapa de potencia en relación a su a mplitud en voltios.
La principal característica que define a una etapa de potencia o amplificación es la potencia que puede entregar a la salida. La etapa de amplificación de potencia no tiene ciertos elementos típicos de los amplificadores como son los previos, selector de previos o controles de tono. La típica etapa de potencia tendrá una tecla de encendido, un par de controles de nivel por ser estéreo y algún dispositivo que indique el estado de trabajo instantáneo: bien leds o bien medidores de aguja, uno por canal. La estructura global de una etapa de potencia ( figura 3.2) es la siguiente: Nota: Por amplificador o etapa de potencia se entiende todo el conjunto exceptuando el altavoz de la derecha.
Figura 3.2. Estructura global de una etapa de potencia
Control de entrada: es el punto a donde llega la señal de entrada. Esta sección define la impedancia de entrada del aparato y es donde se selecciona el nivel de amplificación deseado. Aumenta un poco la tensión de la señal de entrada antes de pasarla al driver. Los mandos que controlan la potencia de salida salida trabajan sobre esta etapa. Figura 2.1. Amplificador de audio LM386
3. FUNCIONAMIENTO DE UN AMPLIFICADOR DE AUDIO
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Driver: es la encargada de excitar la etapa de la potencia. Para ello amplifica mucho la señal que recibe del control de entrada, para elevar mucho su voltaje antes de pasarla a la etapa de amplificación. amplificación. Etapa de potencia o de salida: es la encargada de dar la potencia necesaria a la señal. La señal que recibe tiene mucho
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5. VOLTAJE Y CORRIENTE DEL CIRCUITO En la figura 5.1 se tiene la conexión del multímetro para obtener un voltaje de salida de 12.274 mV.
Figura 5.1. Voltaje de salida del circuito En la figura 5.2, se tiene la conexión del multímetro para conocer la corriente de salida, que es de 20.457 uA.
4. SEÑAL QUE PROPORCIONA El CIRCUITO ELECTRÓNICO EN EL OSCILOSCOPIO. Para una entrada de 1mVp a 500 Hz tenemos la siguiente salida (señal de entrada en rojo, y en azul la de salida, figura 4.1):
Figura 5.2. Corriente de salida del circuito. Figura 4.1. Señal que proporciona el amplificador de audio
Como comprobación, aplicamos la ley d Ohm: V = R * 1, y al despejar R tenemos lo siguiente: =
. =
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.
. =
.
= .
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Como resultado tenemos 599.99 Ω, que se aproxima bastante a los 600 Ω de la resistencia.
6. FUNCIONAMIENTO DE LOS SIGUIENTES TÉRMINOS: 6.1 Sistemas de instrumentación Los sistemas de adquisición de datos se utilizan para medir y registrar señales obtenidas básicamente de dos maneras; a) aquellas que se originan a partir de la medición directa de cantidades eléctricas (voltajes de CD y CA, frecuencia o resistencia); suelen hallarse en las áreas de prueba de componentes electrónicos, estudios ambientales y trabajos de control de calidad. b) Señales que se originan a partir de transductores, como galgas extensiómetricas y termopares. Los sistemas de instrumentación se pueden clasificar en dos cales principales: analógicos y digitales. Los sistemas analógicos tratan en forma analógica la información de mediciones. Un sistema analógico se puede definir como una función continua, como una gráfica de voltaje contra tiempo, o desplazamiento contra precisión. Los sistemas digitales manejan la información en forma digital. Una cantidad digital puede consistir en un número de pulsos discretos y discontinuos cuya relación de tiempo contiene información referente a la magnitud o naturaleza de la cantidad. Un sistema de adquisición de datos analógico consta de algunos o todos los elementos siguientes: a) Transductores para la transformación de parámetros físicos en señales eléctricas. b) Acondicionadores de señales para la amplificación, modificación o selección de ciertas partes de estas señales. c) Dispositivos de presentación visual para monitoreo continuo de las señales de entrada. Estos dispositivos pueden incluir osciloscopio de varios canales o de un solo canal, osciloscopio de almacenamiento, panel de medidores, desplegados numéricos, etc. d) Instrumentos de registro de gráficas para obtener un registro permanente de los datos de entrada. Estos incluyen registradores de tinta y plumilla para proporcionar registros continuos en cortes de papel, sistemas de registro óptico como los registradores de galvanómetro de espejo y los registradores ultravioleta. e) Instrumentos de cinta magnética para guardar los datos de entrada, conservar su forma eléctrica original y reproducirlos posteriormente para un análisis más detallado. Un sistema de adquisición de datos digital puede incluir alguno o todos los elementos que se muestran en la figura 6.1. Las operaciones esenciales dentro de un sistema digital incluyen: manipulación de señales analógicas, medición, conversión y manejo de datos digitales, y programación y control interno.
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Figura 6.1. Elementos de un sistema de adquisición de datos digital
La función de cada elemento se describe a continuación. a) Transductor. Transforma parámetros físicos en señales eléctricas aceptables para el sistema de adquisición (temperatura, presión, aceleración, desplazamiento de peso y velocidad). También es factible medir directamente cantidades eléctricas como voltaje, resistencia o frecuencia. b) Acondicionador de señal. Por lo general, incluye la circuitería de soporte para el transductor. Esta circuitería puede proporcionar la energía de excitación, circuito de equilibrio y elementos de calibración. Un ejemplo de acondicionador de señal es un puente balanceado con una galga extensométrica y unidad de fuente de energía. c) Explorador y multiplexor. Acepta múltiples entradas analógicas y las conecta secuencialmente a un instrumento de medición. d) Convertidor de señal. Transforma la señal analógica en una forma aceptable para el convertidor analógico-digital. Un ejemplo de este dispositivo es un amplificador de voltajes de bajo nivel generados por termopares o galgas extensométricas. e) Convertidor analógico-digital (A/D). Convierte el voltaje analógico a su forma digital equivalente. La salida del convertidor A/D se puede desplegar visualmente y estar disponible como voltaje en pasos discretos para procesamiento posterior o grabación en un registrador digital. f) Equipo auxiliar. Esta sección contiene instrumentos para funciones de programación de sistemas y procesamiento digital de datos. Las funciones auxiliares incluyen linearización y comparación de límites. Estas funciones se pueden ejecutar mediante instrumentos individuales o mediante una computadora digital. g) Registrador digital. Registra información digital en tarjetas perforadas, cinta de papel perforado, cinta magnética, páginas mecanografiadas o una combinación de estos sistemas. El registrador oficial, puede ir luego de una unidad de acoplamiento que transforma la información digital en la forma apropiada para la entrada del registrador digital seleccionado. Los sistemas de adquisición de datos se utilizan en un gran número de aplicaciones (en constante aumento), en una variedad de áreas industriales y científicas, como la industria biomédica, aeroespacial y telemetría. El tipo de sistema de adquisición de datos, analógica o digital, depende del uso de los datos registrados. En general, los sistemas de datos analógicos se utilizan cuando se requiere un amplio ancho de banda o cuando se puede tolerar poca exactitud. Los sistemas digitales se aplican cuando el proceso físico que en estudio varía poco (ancho de
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6.2 Multiplexión 6.2.1 Multiplexión digital/analógica A menudo es necesario o deseable combinar o multiplexar un conjunto de señales analógicas en un solo canal digital, o a la inversa, un solo canal digital en un conjunto de canales analógicos. Se pueden multiplexar tanto señales digitales como voltajes analógicos.
Figura 6.2. Multiplexor D/A que utiliza varios convertidores
En la conversión digital analógica se encuentra una aplicación de la multiplexión en la tecnología de la computadora, donde la información digital, que llega en forma secuencial desde la computadora, se distribuye a un número de dispositivos analógicos, como osciloscopio, registrador de pluma y un registrador analógico de cinta, etc. Hay dos formas de llevar a cabo la multiplexión: la primera utiliza un convertidos D/A separado para cada canal ( figura 6.2). La segunda emplea un convertidor D/A único, más un conjunto de interruptores de multiplexión analógica y circuitos de muestreo y sostenimiento ( sample and hold ) en cada canal analógico (figura 6.3).
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Figura 6.3. Multiplexor D/A que utiliza solo un convertidor y varios circuitos muestrador-sostenimiento M/S
En el sistema de la figura 6.2 la información digital se aplica a todos los canales, y el canal se elige mediante una compuerta de pulsos de reloj a los canales de salida apropiados. Se requiere de un convertidor D/A por canal, de tal forma que el costo inicial puede ser un poco mayor que para el segundo sistema; pero la ventaja es que la información analógica está disponible en la salida del convertidor digital/analógico (CDA) durante un periodo de tiempo indefinido en tanto que los contenidos del registro de flip-flop del CDA sean transferidos mediante el control de una compuerta hacia el CDA. El segundo método ilustrado en la figura 6.3, solo utiliza un convertidor D/A y, por lo tanto, tiene un costo inicial ligeramente inferior. La técnica múltiple de muestreo y sostenimiento, requiere que la señal en los circuitos de muestreo y sostenimiento se renueve (los capacitores no retienen su carga indefinidamente).
6.2.2 Multiplexión analógica/digital En la conversión analógica/digital es conveniente multiplexar las entradas analógicas en lugar de las salidas digitales. Un posible sistema se da en la figura 6.4, donde los interruptores son tanto de estado sólido como de relevadores, se utilizan para conectar las entradas analógicas a un bus común. Este bus va a un solo convertidor A/D que sirve para todos los canales.
Figura 6.4. Sistema de conversión A/D multiplexada
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA / PRIMAVERA 2017 Las entradas analógicas se conmutan de manera secuencial al bus por medio del circuito de control y selección de los canales. Si se requieren muestras simultáneas para todos los canales, se puede utilizar un circuito de "muestreo y sostenimiento" antes de cada interruptor multiplexor. En esta forma, todos los canales se muestrean simultáneamente y luego se conmutan al convertidos secuencialmente. También es posible multiplexear mediante un comparador separado para cada canal analógico. Este sistema se muestra en la figura 6.5, donde se emplea con un convertidor A/D tipo contador.
Figura 6.5. Convertidor A/D tipo contador con entrada multiplexada
La entrada de cada comparador se conecta a la salida del CDA. La otra entrada de cada comparador se conecta a los canales de entrada analógica separados. Se requiere circuitería de sincronización y control para operar el contador y muestrear los comparadores. Al inicio del proceso de multiplexión, el contador se limpia y se aplican pulsos de conteo al contador. El convertidor D/A traslada la salida del contador y proporciona un voltaje de salida analógico, el cual alimenta a todos los comparadores. Cuando unos de los comparadores indica que la salida D/A es mayor que el voltaje de entrada de ese canal, se presenta el contenido del contador. El conteo se reanuda hasta que se recibe la siguiente señal. Cuando el comparador correcto se identifica y el contenido del contador se presenta de nuevo.
6.3 Radio receptor Un receptor es un dispositivo capaz de aceptar y demodular una señal de radio frecuencia, a fin de obtener la información o inteligencia contenida en ella. La señal de entrada al receptor generalmente presenta una amplitud extremadamente baja, un receptor típico debe ser capaz de amplificar la señal de entrada por un factor del orden de algunos miles, para que esta tenga suficiente amplitud para ser útil. La inteligencia contenida en la señal de RF puede presentarse de la siguiente forma: Una onda continua, ó modulada en amplitud. Una onda modulada en frecuencia. Una onda modulada por pulso, etc. De esta forma a los receptores se los puede clasificar de acuerdo con el tipo de señal que deben ser capaces de recibir. También se los puede clasificar según el rango de frecuencia en el que deberán trabajar. Existen diversos tipos de receptores con principios de
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funcionamiento diversos, de estos el tipo más comúnmente utilizado es el Superheterodino, el diagrama en bloques de un receptor de este tipo se ve en la figura 6.6.
Figura 6.6 Diagrama en bloques de un Receptor Superheterodino
Los receptores a utilizarse en radio-comunicaciones deben cumplir con la norma vigente, estas establecen ciertos parámetros y valores con los que debe cumplir el receptor, para esto se deben incluir etapas y componentes especiales que permitan al circuito alcanzar las prestaciones exigidas, algunos parámetros que se encuentran normalizados son los siguientes: Sensibilidad: La sensibilidad del receptor determina el nivel de señal más débil que el receptor es capaz de recibir con una reproducción aceptable de la señal modulante original. La sensibilidad última del receptor se limita por el ruido generado dentro del propio receptor, siendo la relación señal a ruido y la potencia de la señal en la salida, indispensable en la determinación de la calidad de la señal demodulada. El ruido de salida es un factor importante en cualquier medición de sensibilidad. Selectividad: La selectividad es una medida de la capacidad del receptor para seleccionar la estación deseada y discriminar o atenuar señales de canales adyacentes no deseadas. La selectividad se determina por la respuesta en frecuencia que presentan algunos circuitos que anteceden al detector, especialmente los filtros de la sección de FI. El valor normalizado de rechazo de señales de canales adyacentes es como mínimo de 60 dB. Rechazo de frecuencia imagen: El valor normalizado de rechazo de frecuencia imagen es como mínimo 60 dB. Para la medición de este rechazo se utiliza un solo generador, el que se sintoniza a la frecuencia imagen, con modulación de 400 Hz. con un índice del 60%, se varía el nivel de salida hasta obtener una relación SRD / RD de 12 dB. El rechazo se expresa por la diferencia entre el nivel de salida en dB que presenta el generador sintonizado a la frecuencia imagen y el valor de sensibilidad útil. Este valor de rechazo se lo denomina Estático debido a que la medición se efectúa mediante la aplicación no simultánea de las señales, pero si se aplican con dos generadores simultáneamente las dos señales, al valor obtenido se lo denomina Dinámico. Rechazo de frecuencia intermedia: La razón en dB de las entradas a frecuencias intermedias y a la frecuencia deseada de portadora que producen salidas iguales procedentes del mezclador, es la razón de rechazo de FI. Esta también cambia con la sintonización del receptor; es decir, un receptor de AM sintonizado en 555 KHz no será capaz de discriminar contra una señal de interferencia en la frecuencia de FI de 455 KHz, tan bien como lo haría si estuviera sintonizado en 1605 KHz. Ancho de banda: El ancho de banda que debe presentar el
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA / PRIMAVERA 2017 receptor depende del tipo de servicio al que lo destinará, para el caso de AM con modulación de telefonía, el ancho de banda debe ser de 6 KHz, para AM comercial es de 10 KHz, para FM banda angosta debe ser de 15 KHz. En el receptor la etapa encargada de determinar el ancho de banda es la FI a través de los filtros que utiliza, como se ve más adelante. Distorsión por modulación cruzada: Si se inyectan simultáneamente señales deseadas y no deseadas, en transistores u otros dispositivos alinéales, estos producirán distorsión de tercer orden, la modulación de la amplitud sobre la señal no deseada se puede transferir a la portadora deseada. Esto se conoce como Modulación Cruzada. Esta es especialmente importante en receptores de AM debido a que estos responden a variaciones en la amplitud de la señal. La forma de disminuir este efecto radica en la elección de los transistores de entrada del receptor (amplificador de RF y mezclador), siendo preferible el uso de transistores Fet o MosFet en lugar de los bipolares. La modulación cruzada crea problemas principalmente si la señal que se desea recibir es débil y se encuentra en un canal adyacente de una señal indeseada intensa, procedente de un transmisor cercano. Puede presentarse en la etapa mezcladora o en el amplificador de RF, por lo que el uso de FETs en lugar de BJTs es deseable en ambas etapas. Intermodulación de tercer orden con dos tonos: La distorsión por intermodulación también llamada distorsión de frecuencia, se produce en las primeras etapas del receptor, debido a la presencia de múltiples señales de RF de entrada y sus armónicos, mezcladas unas con otras y con la señal del oscilador local, produciendo en la salida frecuencias que no se encuentran presente en la entrada. Esto se produce por la alinealidad que presentan los elementos activos que se utilizan tanto en el amplificador de RF como en el mezclador.
6.4 Interface eléctrica IEEE Uno de los patrones más importantes es la interface eléctrica IEEE 488, para prueba de instrumentación programable y otros equipos. Estandarizar la interface entre los equipos de prueba permite la conexión entre piezas de equipos de prueba de laboratorio, sin importar su fabricación para crear avanzados sistemas de equipos de prueba automáticos. La interface IEEE 488 está diseñada a distancias cortas, donde el ruido eléctrico es relativamente bajo. Las distancias típicas son inferiores a los 20 m de longitud total del cable. Todos los instrumentos se colocan en paralelo, y es posible apilar los conectores para que varios instrumentos se conecten en un punto común con el fin de reducir la cantidad de cable utilizado. La velocidad de transmisión de datos utilizada por el sistema, depende de la velocidad de cada equipo de pruebe individual conectado al cable y al hardware o software de la computadora. El tiempo de respuesta de cada sistema de prueba en el bus variará, de tal forma que aquellos con dispositivos mecánicos, como relevadores, requerirán más tiempo para responder a una entrada que los sistemas completamente electrónicos. Existen algunas excepciones a esto, como el sintetizador de frecuencia, donde el tiempo de fijamiento puede ser considerable. Al medir la respuesta de frecuencia en un
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sistema de prueba, es necesario asegurar que el sintetizador de frecuencia está fijo y estable antes que se realicen las mediciones. Los niveles lógicos del bus IEEE 488 se basan en los niveles TTL con un estado lógico 0 definido como menor que 0.8 v, y un estado lógico 1 mayor que 2.0 v. El manejador lógico se requiere para proporcionar más de 2.4 v de salida para el 1 lógico, y menos de 0.5 v para el 0 lógico. Esto genera un exceso de voltaje de 0.4 v para el estado lógico alto, y un exceso de 0.3 v para el estado lógico bajo, lo que se conoce como inmunidad al ruido. Los niveles lógicos se definen respecto a una tierra común, y no es raro que las tierras de sistemas individuales varíen en algunos cientos de mv. Estas diferencias de potencial de tierra tienden a ser señales de alta frecuencia, donde la reactancia de los cables de interconexión es el factor causante, y no la resistencia del cable. Es desventajoso incluir cables de tierra de baja inductancia entre las unidades de los sistemas de prueba para reducir al mínimo el ruido de tierra.
7. HERRAMIENTA “IV ANALYZER ” EN MULTISIM La herramienta IV Analyzer se utiliza para medir la curva corriente-voltaje de los siguientes dispositivos: Diode PNP BJT NPN BJT PMOS NMOS
Nota: IV Analyzer mide componentes individuales que no están conectados en un circuito. Si se necesita medir componentes que están conectados en un circuito, se deben desconectar primero. Para colocar el IV Analyzer en el espacio de trabajo, se debe hacer click en el icono correspondiente de la barra de herramientas de la derecha, y ya que se encuentra en el espacio de trabajo, se hace doble click sobre él para acceder al panel de control ( figura 7.1).
Figura 7.1. Ubicación de IV Analyzer en Multisim
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA / PRIMAVERA 2017 Para poder analizar un componente, se debe seleccionar de la lista desplegable en el campo "Components". Se coloca el componente en el espacio de trabajo y se conecta al IV Analyzer siguiendo la simbología que aparece en la parte inferior derecha del panel de control ( figura 7.2). Nota: La simbología cambia dependiendo del componente que se seleccione.
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8. MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA Y CORRIENTE DIRECTA 8.1 Motores de corriente alterna Los motores de corriente alterna basan su funcionamiento en la obtención de un campo magnético giratorio. Dentro de este campo giratorio puede haber un electroimán, que gira a la misma velocidad que el campo. Bajo el título de motores de corriente alterna podemos reunir a los siguientes tipos de motor: Motor Sincrónico Motor Asincrónico o de Inducción
Figura 7.2. Analizando un transistor PMOS
Se hace click en el botón “Simulate Param” para acceder a la caja de diálogo simular parámetros ( figura 7.3).
8.1.1 Motor síncrono Este motor tiene la característica de que su velocidad de giro es directamente proporcional a la frecuencia de la red de corriente alterna que lo alimenta. Por ejemplo si la fuente es de 60Hz, si el motor es de dos polos, gira a 3600 RPM; si es de cuatro polos gira a 1800 RPM y así sucesivamente. Este motor o gira a la velocidad constante dada por la fuente o, si la carga es excesiva, se detiene. El motor sincrónico ( figura 8.1) es utilizado en aquellos casos en que los que se desea velocidad constante. En nuestro medio sus aplicaciones son mínimas y casi siempre están en relacionadas con sistemas de regulación y control mas no con la transmisión de potencias elevadas.
Figura 7.3. Simular parámetro
Opcionalmente, se puede cambiar los valores predeterminados en el Rango Corriente(A) y las gamas de Rango de Voltaje (V) de Lin (lineal) a Log (logarítmica). Se hace click en Simular»Ejecutar. Se muestran las curvas IV del dispositivo. Si se desea, haga clic en Reverse para cambiar la pantalla a un fondo blanco ( figura 7.4).
Figura 7.4. Representación de valores de IV Analyzer
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Figura 8.1. Motor síncrono
Como curiosidad vale la pena mencionar que el motor sincrónico, al igual que el motor de corriente directa, precisa de un campo magnético que posibilite la transformación de energía eléctrica recibida por su correspondiente armadura en energía mecánica entregada a través del eje. A pesar de su uso reducido como motor, la maquina sincrónica es la más utilizada en la generación de energía eléctrica por ejemplo, en las centrales hidroeléctricas y termoeléctricas mediante generadores sincrónicos trifásicos.
8.1.2 Motor asíncrono o de inducción Si se realizara a nivel industrial una encuesta de consumo de la energía eléctrica utilizada en alimentar motores, se vería que casi la totalidad del consumo estaría dedicado a los motores asincrónicos. Estos motores tienen la peculiaridad de que no precisan de un campo magnético alimentado con corriente continua como en los casos del motor de corriente directa o del motor sincrónico.
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA / PRIMAVERA 2017 Una fuente de corriente alterna (trifásica o monofásica) alimenta a un estator. La corriente en las bobinas del estator induce corriente alterna en el circuito eléctrico del rotor (de manera algo similar a un transformador) y el rotor es obligado a girar ( figura 8.2).
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2.- Motor Asincrónico tipo Jaula de Ardilla; es el motor eléctrico por excelencia ( figura 8.4). Es un motor relativamente más barato, eficiente, compacto y de fácil construcción y mantenimiento.
Figura 8.4. Motor con rotor jaula de ardilla Figura 8.2. Motor asíncrono trifásico
De acuerdo a la forma de construcción del rotor, los motores asincrónicos se clasifican en dos tipos: 1.- Motor Asincrónico de Rotor Bobinado (figura 8.3); se utiliza en aquellos casos en los que la transmisión de potencia es demasiado elevada (a partir de 200 KW) y es necesario reducir las corrientes de arranque. También se utiliza en aquellos casos en los que se desea regular la velocidad del eje. Su característica principal es que el rotor se aloja un conjunto de bobinas que además se pueden conectar al exterior a través de anillos deslizantes. Colocando resistencias variables en serie a los bobinados del rotor se consigue suavizar las corrientes de arranque. De la misma manera, gracias a un conjunto de resistencias conectadas a los bobinados del rotor, se consigue regular la velocidad del eje.
Figura 8.3. Motor con rotor bobinado
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Siempre que sea necesario utilizar un motor eléctrico, se debe procurar seleccionar un motor asincrónico tipo jaula de ardilla y si es trifásico mejor. Por otro lado, la única razón para utilizar un motor monofásico tipo jaula de ardilla en lugar de uno trifásico será porque la fuente de tensión a utilizar sea también monofásica. Esto sucede en aplicaciones de baja potencia. Es poco común encontrar motores monofásicos de más de 3 KW. La diferencia con el motor de rotor bobinado consiste en que el rotor está formado por un grupo de barras de aluminio o de cobre en formas similar al de una jaula de ardilla. superior que la velocidad correspondiente si el motor fuera sincrónico.
8.1 Motores de corriente directa Se utilizan en casos en los que es de importancia el poder regular continuamente la velocidad del eje y en aquellos casos en los que se necesita de un toque de arranque elevado. Además, en aquellos casos en los que es imprescindible utilizar corriente continua, como es el caso de trenes y automóviles eléctricos, motores para utilizar en el arranque y en los controles de automóviles, motores accionados a pilas o baterías, etc. Para funcionar, el motor de corriente continua o directa precisa de dos circuitos eléctricos distintos: el circuito de campo magnético y el circuito de la armadura ( figura 8.5). El campo (básicamente un imán o un electroimán) permite la transformación de energía eléctrica recibida por la armadura
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA / PRIMAVERA 2017 en energía mecánica entregada a través del eje. La energía eléctrica que recibe el campo se consume totalmente en la resistencia externa con la cual se regula la corriente del campo magnético. Es decir ninguna parte de la energía eléctrica recibida por el circuito del campo, es transformada en energía mecánica. El campo magnético actúa como una especie de catalizador que permite la transformación de energía en la armadura.
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Las señales existen todo el tiempo, desde ruido hasta frecuencias exclusivas, y la amplificación de ellas nos permite adquirir comportamientos de estudio y una mejor calidad de nuestro trabajo. También hemos aprendido las características principales de los motores de corriente alterna y corriente directa, y el uso que se puede hacer en diferentes aplicaciones y proyectos.
10. R EREFENCIAS Helfrick, A. D. & Cooper, W. D. (2001). “Instrumentos indicadores electromecánicos” en Instrumentación electrónica
moderna y técnicas de medición. México Pearson Educación, pp. 47-94.pdf Helfrick, A. D. & Cooper, W. D. (2001). “Sistemas de instrumentación” en Instrumentación electrónica moderna y
técnicas de medición. México Pearson Educación, pp. 381401.pdf González, J. (2002). ”Multiplexores” en Circuitos y sistemas digitales. España Universidad Pontificia en Madrid, pp. 104107.pdf Figura 8.5. Motor de corriente continua o directa
La armadura consiste en un grupo de bobinados alojados en el rotor y en un ingenioso dispositivo denominado colector mediante el cual se recibe corriente continua desde una fuente exterior y se convierte la correspondiente energía eléctrica en energía mecánica que se entrega a través del eje del motor. En la transformación se pierde un pequeño porcentaje de energía en los carbones del colector, en el cobre de los bobinados, en el hierro (por corriente parásita e histéresis), en los rodamientos del eje y la fricción del rotor por el aire.
9. CONCLUSIÓN En esta actividad se identificaron los elementos y las principales aplicaciones de un sistema de medición creado por medio de una simulación, así como el funcionamiento de una interfaz orientada hacia la transmisión de datos, sus características de operación, y los estándares que se deben implementar para que su funcionamiento sea de calidad. La amplificación de señales es un tema primordial en la carrera de ingeniería. Se debe poner en práctica los conocimientos adquiridos para que los problemas físicos de amplificación sean mucho más sencillos. Una vez con el objetivo definido, uno se enfrenta a la restauración de todo un problema de corrientes y voltajes que aplicados a diferentes circunstancias dentro de la industria se facilitan y que reintegrará información útil y sencilla de percibir por diferentes instrumentos.
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Helfrick, A. D. & Cooper, W. D. (2001). “Prueba de un amplificador de audio y radiorreceptor ” en Instrumentación
electrónica moderna y técnicas de medición. México Pearson Educación, pp. 403-417.pdf Bolaños, D. (2017). "Motores eléctricos". bolanosdj.com.ar. Fecha de consulta: 26 de mayo de 2017. Disponible en: www.bolanosdj.com.ar/MOTORES/MOTORES.PDF National Instruments (2017). "NI Multisim User Manual". ni.com. Fecha de consulta: 26 de mayo de 2017. Disponible en: www.ni.com/pdf/manuals/374483d.pdf
