Reparando la electrónica de la línea blanca.pdf

Cisilino, Mario Reparando la electrónic electrónicaa de la línea blanca.1a. ed. 1a. reimp. - Buenos Aires: HASA, 2004. 160 p., 23x15 cm. ISBN 978-950-528-235-7

1.Electrodemésticos-Reparación 1.Electrodemésticos-Re paración I. Título CDD 621.381

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destacados con mayúsculas. El editor y el autor no pueden dar fe de la exactitud de la información. El uso de un término en este libro no debe considerarse como que afecta la validez de cualquier marca.

Prólogo Cada vez son mas usados los comandos y controles electrónicos en los electrodomésticos, desde controles remotos y pantallas (displays), donde aparecen las informaciones más importantes del aparato hasta circuitos de control de velocidad de motores en el caso de lavadoras, o los controles remotos de los equipos de aire acondicionado. La necesidad de lograr mejores prestaciones, facilidad de uso y automatización de procesos en los nuevos electrodomésticos con el fin de simplificar la vida de los usuarios, obligó a los fabricantes a introducir modernas tecnologías de control electrónico en lavadoras, refrigeradores y acondicionadores de aire. Esta incorporación de componentes electrónicos que reemplazan a los tradicionales comandos electromecánicos, genera la necesidad en los técnicos reparadores de conocer estos nuevos dispositivos para comprender su funcionamiento y así poder reparar con éxito los equipos. A esos técnicos está dedicado este libro, fundamentalmente práctico, que explica la teoría básica necesaria para comprender los temas, y poder especializar su servicio encarando reparaciones de equipos con circuitos electrónicos. También resulta ideal para los estudiantes que quieran conocer las aplicaciones prácticas de componentes electrónicos en el control de elementos de uso diario. Espero que este libro les sea de utilidad para introducirlos en los conceptos básicos de la electrónica de la línea blanca.

Ing. Mario F. F. Cisilino

Dedicatoria A mi esposa esposa Mónica y a mis hijos Alejandro y Leonardo. Leonardo.

Contenido Capítulo 1

HERRAMIENTAS Y COMPONENTES PASIVOS

9

Herramientas Herrami entas más Usadas en Electr óni ca .... ........ ........ ........ ...... .. 11 11 El Soldador ...................... ............................................... ......................... ......................... ......... 11 El Estaño ........................... ........................... ........................... ... 12 Aplicación del Estaño Estaño ........................................ ............ 13 Exceso de Calor ....................... ......................... ............ 13 Peligro de Cortocircuitos ............................................... 14 Soldadura Correcta ....................................................... 15 Desoldado Manual..................................................................... 16 El Tester o Multímetro ............................................................... 16

Componentes Electrónicos .......................................... 19 Conceptos Básicos ...................... ............................................... ......................... ..................... 19 Tensión o Diferencia Diferencia de Potencial Potencial ............................. .... ......................... ................ 19 Intensidad de Corriente ............................................................. 19 Formas de Conexión Conexión ......................................... ............ 20 Resistores ................................................................................. 21 Unidad de Medida ......................................................... 23 Identificación ................................................................. 23 Ejemplos ....................................................................... 24 Resistores en Serie ................................................................... 25 Resistores en Paralelo .............................................................. 26 Ley de Ohm ......................... ............................ .......................... 26 Resistores no Lineales .............................................................. 28

6 Reparando la Electrónica de la Línea Blanca Termistores................................................................................ 28 NTC............................................................................... 28 PTC .......................... .......................... .......................... . 29 Varistores .................................................................................. 30 Capacitores ............................................................................... 30 Unidad de Medida ......................................................... 31 Identificación ................................................................. 32 Capacitores en Serie ................................................................. 33 Capacitores en Paralelo ............................................................ 33 Transformadores Tran sformadores ...................... ................................................ .......................... ....................... 35 Clasificaciòn de los Transforma Transformadores dores ......................... ... 36

Capítulo 2

SEMICONDUCTORES

39

Diodo Dio dos s .......... .................... .................... .................... .................... .................... ................... ................ ....... 41 Rectificación de Media Onda ....................... .......................... .... 42 Rectificación de de Onda Complet Completa a ........................................... ................... ........................ .... 43 Cómo se Mide un Diodo ............................................................ 44 Diodos Rectificadores ............................................................... 45

Puent es Recti fi cado res ......... .................... ..................... .................... ................... ......... 47 Diodos Zener .......................... ............................ ....................... 48

Tran ransi si st or es .......... .................... .................... .................... .................... .................... ................. ....... 54 Cómo se Mide un Diodo ............................................................ 55

Relés ......... ................... .................... .................... .................... .................... ................... ................... ............ 60 Tiris Tir is to res .......... .................... .................... .................... .................... .................... .................... ............ .. 61 Triacs Triac s ......... ................... .................... .................... .................... .................... .................... ................... ......... 65 Cómo se Prueba un Triac .......................... ............................ .... 67

Contenido 7

Capítulo 3

CIRCUITOS INTEGRADOS Y MICROPROCESADORES

71

Circuitos Integrados ..................................................... 73 Reguladores Regulado res de Tensión ........................ ........................... ......... 73

Ac on di ci on ado res de Señal Señ al ............. ........................... ............................ .............. 82 Regul ado adores res de Velo Veloci ci dad .......... .................... .................... .................... .............. .... 87 Microprocesadores y Microcontroladores .................. 93 ¿Cuándo Usar un Microprocesador Microprocesador o un Microcontrolador? ..... 96

Capítulo 4

MÁQUINAS LAVADORAS CONTROLADAS ELECTRÓNICAMENTE

99

Evolución de las Lavadoras ....................................... 101

Capítulo 5

REFRIGERADORES CON CONTROLES ELECTRÓNICOS

111

Evoluci Evol uci ón de l os Refrig erador es .... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ....... ... 113 113 Fuente de de Alimentació Alimentación n ........................ ........................... ......... 114 Cristal Oscilador del Microprocesa Microprocesador dor ....................... ............... 114 Circuito de Reset .......................... .......................... .................. ..................1 115 Circuito de los Interruptores Interruptores de Seguridad Seguridad ............................... .. ............................. 115 Circuito de los Sensores Sensores de Temperatura Temperatura ............................... .. 116 Circuito del Teclado Teclado y Display .............................. ..................... 117

8 Reparando la Electrónica de la Línea Blanca Circuito de Control del Movimiento del Damper Damper........................ ........................ 118 Circuito de Control de los Periféricos Periféricos ....................... ................ 120

Capítulo 6

ELECTRÓNICA EN EQUIPOS DE AIRE ACONDICIONADO

123

Clasificación d e los Equipos de Clasificación Ai r e Ac on di ci on ado ................ ................................ ................................ ................ 125 Equipos Compactos .................................................................125 Consideraciones Considera ciones para la Instalación Instalación ..................... .................... 128 Equipos Split ............................................................................132 ............................................................................132 Sistemas Multi-Split ..................................................................141 ..................................................................141 Consideraciones Considera ciones para la Instalación Instalación ..................... .................... 143

Capítulo 7

CONTROLES REMOTOS

145

Circuito Generad Generador or de de Funciones Funciones ........................... .................. 147 Circuito Emisor ........................ .......................... ....................... 148 Teclado ............................ ............................ ............................ . 149 Solución de Fallas ....................................................................153 Diagnóstico de Fallas ...............................................................153

CAPÍTULO 1

Herramientas y Componentes Pasivos

En este capítulo nos ocuparemos ocuparemos de describir describir las herramientas herramientas básicas necesarias necesarias para trabajar trabajar en electrónica, electrónica, haciendo incapié en las dos más más importantes, que son el soldador y el tester,, con los cuales se deben cambiar y comprobar tester respectivamente respectivamen te los componentes. Por otra parte, daremos los los conceptos básicos básicos de circuitos y unidades de medida medida y conoceremoss los componentes pasivos conoceremo pasivos más comunes como resistores, capacitores capacitores y transformadores. transformadores.

10 Reparando la Electrónica de la Línea Blanca

Capítulo 1 - Herramientas y Component Componentes es Pasivos

Herramientas más Usadas en Electrónica Para realizar las reparaciones sobre las plaquetas (o placas) electrónicas son necesarias algunas herramientas pequeñas. La lista que sigue muestra el grupo básico de ellas, pero nos ocuparemos con mayor énfasis del soldador y del te ster. •

Pinzas alicate de corte oblicuo.

•

Pinzas de puntas rectas.

•

Pinzas de puntas curvas.

•

Destornilladores planos.

•

Destornilladores philips.

•

Soldador de 35 W de potencia.

•

Desoldador a pistón o eléctrico.

•

Estaño.

•

Tester

o multímetro.

El Soldador Es la herramienta que nos proporciona el medio para poder realizar la unión entre el componente y el cobre del circuito impreso, mediante el aporte de la soldadura que se llama estaño. Ver la Fig. 1.1. Sus partes fundamentales son tres: •

•

Mango de sujeción, que aísla al usuario del calor y la electricidad. Resistencia, elemento que al ser atravesado por la corriente genera el calor necesario.

11


Fig.1.1. Distintos Fig.1.1. Distintos tipos de soldadores. •

Punta de soldar, que al tomar la temperatura que le da la resistencia funde el estaño para realizar la soldadura.

Como accesorios podemos citar: •

•

Soporte para apoyar el soldador, que se usa para seguridad, dado que de apoyarlo en cualquier lugar podría causar accidentes y/o quemaduras. Esponja para limpiar la punta, fundamental para realizar soldaduras brillantes y seguras. Con ella se deberá limpiar periódicamente la punta de aquél a fin de eliminar todos los restos de resinas, grasas y suciedades que se van acumulando sobre la misma.

El Estaño Este material utilizado para la soldadura se presenta con ciertos aditivos para facilitar la misma. Para aplicaciones electrónicas se suministra en carretes, con una o varias almas o perforaciones longitudinales con resina para facilitar la soldadura. Debe utilizarse estaño de buena calidad, (propoción estaño-plomo de 60-40 ó 70-30).


Aplicación del Estaño El soldador se aplica sobre el terminal del componente y la isla del circuito al mismo tiempo, de manera que la punta esté tocando ambas partes, para que el calor sea equitativo. Ver Ver la Fig. 1.2.

Fig. 1.2. Forma 1.2. Forma de aplicar el estaño en la placa.

El tiempo de aplicación del soldador en el punto de soldadura debe ser lo más corto posible. De modo que si la superficie que ha de calentarse es muy grande, se necesitará más potencia en el soldador, para así no tardar demasiado y no dañar ni la placa ni los componentes.

Exceso de Calor En caso que se cometa el error de aplicar durante demasiado tiempo el soldador sobre el punto a soldar, se corre el riesgo que se pueda elevar en exceso la temperatura y se despegue el cobre del soporte aislante de la placa de circuito impreso y, en consecuencia, se estropee estr opee el montaje. Ver Ver la Fig. 1.3.

13


Fig. 1.3. Aspecto 1.3. Aspecto de una soldadura con excesivo calor.

Peligro de Cortocircuitos En muchas ocasiones las islas donde se debe soldar están muy cercanas unas a otras. En estos casos en especial, se debe tener sumo cuidado en la cantidad de estaño que utilizamos para la soldadura. Si ésta es excesiva, podemos formar cortocircuitos con las islas adyacentes, y aunque no se llegue a ese extremo, el montaje quedaría impresentable. Ver Ver la Fig. 1.4 a) y b).

Fig. 1.4. Cortocircuito 1.4. Cortocircuito realizado por exceso de estaño.


Tan peligroso como soldar con mucho estaño, est año, es hacer soldaduras con poco estaño o emplear un mínimo tiempo de aplicación del soldador, como vemos en la Fig. 1.5 a). Si hacemos la soldadura con poco estaño sucede que, una vez colocado el componente, y ante una fuerte vibración, la soldadura se quiebre y se produzca una falla por un componente suelto. Si aplicamos durante poco tiempo el soldador, tenemos el peligro que aparentemente en el exterior parezca haber logrado una buena soldadura, pero internamente haya quedado una soldadura fría.

Soldadura Correcta Una soladadura óptima (ver la Fig. 1.5 b) y c)) es la obtenida con la cantidad necesaria de estaño para sujetar mecánicamente al terminal sin llegar a formar una gota una gota,, como vimos en la Fig. 1.4.

Fig. 1.5 a). Soldadura con poco estaño. b) estaño. b) Soldadura óptima. c) óptima. c) Aspecto Aspecto de una soldadura correcta.

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Desoldado Manual El mismo cuidado que tomamos para soldar, en cuanto al tiempo de aplicación del soldador, se debe tener con el desoldador cuando vamos a sacar un componente. Caso contrario el resultado será levantar la pista de cobre del circuito. Dependiendo de la calidad de la placa de circuito impreso, ésta nos permitirá hacer varias desoldaduras sobre una isla, e incluso una o ninguna. Ver la Fig. 1.6.

Fig. 1.6. Forma 1.6. Forma de desoldar un componente.

El

Tester

o Multímetro

El tester o multímetro es un instrumento polivalente, tanto para el profesional como para el aficionado a la electrónica. Existen distintos modelos, y su elección no resulta fácil. Para ello deberemos tener en cuenta una serie de factores. El tester es el aparato utilizado para realizar todas las medidas de comprobación y ajuste necesarias para garantizar una correcta puesta en marcha de los equipos, como para detectar cualquier tipo de falla. Es recomendable, por lo tanto, que este aparato no falte nunca dentro del conjunto de equipos y herramientas que dispone cualquier aficionado o profesional en su laboratorio electrónico.


El primer factor que debemos considerar, al elegir nuestr o tester , consiste en distinguir si es analógico o digital. Si elegimos un instrumento digital, el resultado lo obtendremos en forma de números o dígitos, siendo su lectura e interpretación inmediatas. Ver Ver la Fig. 1.7.

Fig. 1.7. Aspecto de un tester digital.

Si, en cambio, es analógico, la medida se realizará mediante una aguja que se desplaza a lo largo de una escala graduada, la cual se tomará cuando la aguja esté en su posición posici ón de equilibrio. Ver Ver la Fig. 1.8.

Fig. 1.8. Aspecto 1.8. Aspecto de tres testers analógicos.

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El segundo factor, que aparece en la elección ele cción de un tester , si éste es analógico clásico, es la sensibilidad, la cual lo hará más o menos apto para determinadas mediciones. La sensibilidad de cualquier medidor viene expresada en ohm por volt, y equivale a la resistencia efectiva que presenta el medidor entre bornes por cada volt de fondo de escala que mida. Cuanto más sensible sea, menor influencia tendrá sobre el circuito a medir y, por lo tanto, introducirá menor error en la medición. El tercer factor a tener en cuenta, a la hora de seleccionar un tester, digital o analógico, son los distintos valores de escala que presentan, debido a que éstas pueden tomar valores que no no sean de utilidad sobre las aplicaciones con las cuales vamos a trabajar. La precaución más importante que se debe tomar cuando usamos el tester , es elegir una escala esc ala de medida cuyo valor máximo no pueda ser superado por la magnitud que que estamos midiendo. La selección de las distintas funciones y escalas que incorpora un tester se pueden realizar de distintas formas, dependiendo de si el mismo es digital o analógico. En estos últimos suelen existir un conjunto de orificios de conexión, donde cada uno de ellos corresponde a una función y a un rango de valores del parámetro par ámetro que se ha de medir. En los aparatos de medida digitales, normalmente, la selección se realizará mediante un conmutador giratorio o bien a través de pulsadores, simplificándose el manejo.


Componentes Component es Electrónicos Conceptos Básicos Para poder comenzar a explicar los componentes electrónicos, primero debemos fijar los conceptos básicos que rigen todos los análisis de circuitos y son los cuales seguidamente se detallan.

Tensión o Diferencia de Potencial Es la diferencia de nivel electrónico entre dos puntos de un circuito. Se mide en volt, con un instrumento llamado voltímetro. Ver la Fig. 1.9. S

a +

+

E

R

-

V

I

b

Fig. 1.9. Circuito 1.9. Circuito básico de medición de tensión y corriente.

La figura nos muestra un esquema básico donde se ve una fuente de tensión (pila), un interruptor (s) y un resistor que simboliza el elemento que estamos alimentando, llamando a y b a los puntos de distinto potencial, en ellos es dónde se medirá la diferencia de potencial antes mencionada, al cerrar la llave (s).

Intensidad de Corriente Entre los puntos antes vistos se mueven cargas eléctricas, las cantidades de ellas en la unidad de tiempo se llama corriente eléctrica y se mide en amper, con un instrumento llamado amperímetro.

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En la Fig. 1.9 se ve que al cerrar la llave (s) además de aparecer la diferencia de potencial, como antes explicáramos, circula una corriente simbolizada con la letra I, causando que aparezca una tensión entre los extremos del resistor R.

Formas de Conexión Dijimos que la tensión eléctrica o diferencia de potencial era la diferencia entre dos puntos, por lo tanto se conecta el voltímetro entre estos puntos. Ver Ver la Fig. 1.10. S + -

a

E

R

V

b

Fig.1.10. Ejemplo Fig.1.10. Ejemplo de conexión de un voltímetro.

La corriente, en cambio, es la circulación de cargas, por lo cual el amperímetro se intercala en el circuito para poder medir esta circulación. Ver la Fig. 1.11.

S

a

A + E -

R

+ V

b

-

Fig.. 1.11. Fig 1.11. Ejemplo Ejemplo de conexión de un amperímetro.

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Resistores Son componentes pasivos que cumplen distintas funciones, tales como: polarización, cargas, filtrado, limitación de corriente, etc. Siendo su trabajo, en forma genérica, oponerse al paso de la corriente eléctrica, traduciendo esta dificultad en generación de calor. La primera clasificación la podemos hacer dividiéndolos en fijos y variables, siendo los símbolos de los mismos, los que se muestran en la Fig. 1.12.

a)

b)

Fig. 1.12 1.12.. Símbolos de los resistores, a) a) fijos fijos y b) b) variables. variables.

En la Fig. 1.13, vemos las principales características que se pueden encontrar en los distintos tipos de resistores. Tamaño

Depende de la potencia disipada expresada en watt (W)

Frecuencia

Las de composición pueden trabajar a mayor frecuencia

Estabilidad

Es mayor en las de alambre

Ruido

Es mayor en las de alambre

Exactitud Exactitud

1 - 20 % en en las normales normales;; 0,05 0,05 - 0,1 0,1 % en en las las de precisión precisión

Fig. 1.13. Principales 1.13. Principales características de los resistores.

En la Fig. 1.14 podemos ver la clasificación de los resistores de acuerdo a su construcción.

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Característic Característic as de los Resistores Co n s t r u c t i v as

Composición

Ti p o

Car ac t er ís t i c as

Fijos

Moldeados Metalizados Vaporizados

Variables Fijos

Disipación Precisión

Alambre Variables

Integrados

Disipación Precisión

De montaje superficial Montaje dual (tipo CI)

Fig. 1.14 1.14.. Tipos de construcción de los resistores.

Los resistores de composición son aquéllos que se construyen a partir de un cuerpo aislante, al cual se lo pinta con la sustancia resistiva hasta llegar al valor deseado. Luego se le insertan los terminales y se recubre el conjunto con una pasta que le da cuerpo, sobre la misma se pintan bandas de colores que forman el código por el cual se lee el valor, como veremos más adelante. Los de alambre se fabrican arrollando alambre resistivo sobre una forma de cerámica o porcelana aislante hasta conseguir el valor deseado, luego pueden quedar al aire o ser recubiertos por dos métodos distintos que son cementado y/o vitrific ado. Los valores se muestran escritos sobre el cuerpo del componente. Los integrados son conjuntos de resistores que se fabrican con la tecnología de los circuitos integrados, para así poder conseguir valores idénticos. Dentro del chip pueden estar en forma individual o conectados en distintos arreglos. Los valores se imprimen sobre la cápsula del componente.

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Unidad de Medida La unidad de medida de resistencia es el ohm, pero esta unidad es pequeña, por lo cual se usan dos múltiplos que que son: Kilo ohm = 1000 ohm Mega ohm = 1000000 ohm Sobre los componentes pueden verse valores impresos o colores. En los impresos se puede leer: R 10 k Ω = 10 kilo ohm = 10.000

Ω

R 1 MΩ = 1 Mega ohm = 1.000.000

Ω

Identificación Los resistores se identifican por colores según el código mostrado en la Fig. 1.15. 1a Ci f r a NEGRO

2a Ci fr a 0

3a Ci f r a 0

Mul ti p l i cador 0

Tol er anc i a x1

0,0 %

MARRÓN

1

1

1

x 10

1%

R OJ O

2

2

2

x 100

2%

NARANJA

3

3

3

x 1000

AMARILLO

4

4

4

x 10.000

VERDE

5

5

5

x 100.000

AZUL

6

6

6

x 1.000.000

VIOLETA

7

7

7

Or o 10

GRIS

8

8

8

Pl at a 100

B LANCO

9

9

9

Fig.1.15. Código de colores de los resistores.

Las bandas de colores se leen como se muestra en la Fig. 1.16 para los resistores de uso comercial y en la Fig. 1.17 para los de precisión.

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2a CIFRA

MULTIPLICADOR

1a CIFRA

TOLERANCIA

Fig. 1.16 1.16.. Resistor comercial.

3a CIFRA 2a CIFRA

MULTIPLICADOR

1a CIFRA

TOLERANCIA

Fig. 1.17 1.17.. Resistor de precisión.

Ejemplos En la Fig. 1.18 mostramos algunos ejemplos que son orientativos del uso del código de colores antes visto. Es importante conocer este código a la perfección por ser la base del manejo de los resistores. www.hasa.com.ar de En la página la página www.hasa.com.ar de Editorial HASA, en la sección downloads,, podrá descargar un pequeño programa llamado downloads Codigo_Colores_Resistores.zip, que le permitirá determinar el valor de los resistores, seleccionando los colores de cada banda.

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ra

da

1 Ba Ban d a 2 Ba B an d a

ra

ta

3 Ba B an d a 4 Banda Valor er do Cant. de Ceros Ceros Tolerancia Tolerancia 1 Dí Díg i t o 2 Dígito Cant. Marrón Negro Amarillo Plateado 100000 Ω ±10% 1 0 4 10% Amarillo Violeta Rojo Dorado 4700 Ω ±5% 4 7 2 5% Marrón Verde Naranja Sin color 15000 Ω ±20% 1 5 3 20% Marrón Rojo Marrón Sin color 120 Ω ±20% 1 2 1 20%

Fig 1.18. Ejemplo 1.18. Ejemplo de diferentes valores de resistores.

Resistores en Serie La conexión en serie da por resultado la suma de los resistores involucrados, como se observa en la Fig. 1.19. R1

R2

R3

RT = R1 + R2 + R3

Resistores en serie. Fig. 1.19. 1.19. Resistores

En la conexión en serie se debe tener en cuenta que la misma corriente circula por todos los resistores involucrados, y que sobre cada uno de ellos habrá una diferencia de potencial o caída de tensión distinta, estas diferencias de potencial sumadas, son siempre igual a la tensión que alimenta al conjunto de resistores, o sea: Vtotal = Vr1 + Vr2 + Vr3 + ..............+ Vrn Esta expresión se conoce como la segunda s egunda Ley de Kirchoff, que dice:

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En todo circuito cerrado cerrado la suma algebraica algebraica de las fuerzas fuerzas electromotrices es igual a la suma de las caídas de tensión.

Resistores en Paralelo La conexión en paralelo da por resultado un valor que es menor al menor valor usado, como se observa en la Fig. 1.20. R1 R2 R3 RT 1 = 1 + 1 + 1 RT R1 R2 R3

Fig. 1.20 1.20.. Resistores en paralelo.

En la conexión en paralelo vemos que la tensión que alimenta a cada resistor es la misma, pero por cada uno de ellos circula una corriente diferente, esto nos lleva a enunciar la primera Ley de Kirchoff que dice: La suma de las corrientes corrientes que salen de un nodo es igual a la suma de las corrientes corrientes que entran al mismo.

Ley de Ohm Los resistores vistos hasta ahora son componentes pasivos y su valor está dado desde el proceso de fabricación, por lo cual podemos decir que se mantiene constante, esto nos lleva a comprobar que aplicando una tensión en los extremos de un resistor, circulará por él una corriente, (ver la Fig. 1.9), si varía la

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tensión aplicada a sus extremos, la corriente también lo hará, dado que el valor de su resistencia, como dijimos, se mantiene constante, y así seguirá sucediendo para cada valor de tensión aplicado. Ver la Fig. 1.21. R

I

Fig.1.21. Ley de Ohm.

V

R= V I

Esto nos lleva a enunciar la Ley de Ohm, la cual dice: La corriente eléctrica eléctrica que circula por un circuito es directamente proporcional proporcional a la tensión e inversamente inversamente proporcional a la resistencia que ofrece el circuito. circuito. Realizaremos a continuación algunos ejercicios para fijar los conceptos antes vistos: •

Conectamos en serie 1000

Ω

Ω. + 15 k Ω.

El resultado es la suma de los dos valores o sea 16000 ohm o 16 k Ω. •

Conectamos en serie 120 Ω + 4700

Ω.

El valor final es 4820 Ω ó 4,82 k Ω. •

Conectamos en paralelo 100 k Ω y 15 k Ω. Ω. El resultado será R = 1 / (1 / 100 k Ω + 1 / 15 15 k Ω) = 13,054 k Ω, (aprox. 13 k Ω)

•

Conectamos en paralelo 120 Ω + 4700 El resultado será R = 1 / (1 / 120

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Ω +

Ω.

1 / 4700

Ω)

= 117 Ω

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www.hasa.com.ar de En la página www.hasa.com.ar de Editorial HASA, en la sección downloads,, podrá descargar el programa downloads Calculo_Ley_de_Ohm.zip, que le permitirá fácilmente aplicar todas las fórmulas posibles de la ley de Ohm en forma automatizada. Ingresando dos valores, de los cuatro posibles (Resistencia, Tensión, Corriente y Potencia), calcula los otros dos y le indica que fórmulas ha utilizado.

Resistores no Lineales A diferencia de los anteriores, éstos no tienen una característica recta en su curva corriente-tensión (resistencia constante), sino que el valor de su resistencia depende de una magnitud externa. Los más usados son: •

Termistores (NTC y PTC).

•

Varistores.

Termistores Su resistencia varía en función de la temperatura, y se clasifican en dos tipos: NTC y PTC.

NTC Su resistencia baja al aumentar la temperatura. Se fabrican en base a óxidos semiconductores de los metales del grupo del hierro, como por ejemplo óxido férrico, donde se cambian algunos iónes hierro por iónes titanio. Sus valores se refieren siempre a temperatura ambiente de 25 °C y, a veces, también a temperaturas de 40; 50 ó 100 °C, dando siempre el porcentaje de variación por grado de temperatura para realizar los cálculos correspondientes. Ver Ver la Fig. 1.22. Para elegir un NTC se debe tener en cuenta lo siguiente:

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Fig.1.22. Símbolo y curva característica de un termistor NTC.

R ( )

Temp (°C)

1. Forma

adecuada al circuito en cuestión.

2. Resistencia

a 25 °C.

3. Coeficiente

de temperatura que se necesita.

4. V Variación ariación

del valor de resistencia que se necesita dentro del intervalo de temperatura dado.

5. Potencia

que debe disipar disi par..

PTC

Su resistencia sube al aumentar la temperatura. El coeficiente de temperatura de estos resistores es positivo, sólo entre determinadas temperaturas, fuera de las cuales puede ser cero o negativo. Ver la Fig. 1.23. R ()

Temp (°C)

Fig.1.23. Símbolo y curva característica de un termistor PTC.

Se fabrican partiendo de soluciones s oluciones sólidas de titanio o bario y, respecto a su elección, se deben cumplir las mismas pautas que para los NTC.

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Varistores V aristores Su resistencia varía con la tensión de manera que, a mayor tensión, menor resistencia. Se fabrican con carburo de silicio u óxidos metálicos, como óxido de titanio o de zinc. Para su elección se deben realizar calculos o usar tablas y ábacos. Ver la Fig.1.24.

V

R VAR

I

Fig.1.24. Símbolo Fig.1.24. Símbolo y curva característica de un varistor.

Capacitores Son elementos capaces de almacenar cierta cantidad de electricidad. Su función es formar parte de osciladores, circuitos de paso de corriente alterna y bloqueo de corriente continua, etc. Básicamente están formados por dos placas separadas por un material dieléctrico. Los símbolos más usados son los mostrados en la Fig. 1.25.

a)

b) b)

c)

Fig. 1.25 1.25.. Símbolos más comunes de los capacitores, a) a) fijo, fijo, b) b) fijo fijo electrolítico y c) c) variable. variable.


Los capacitores pueden ser clasificados en dos grupos: •

Fijos.

•

Variables.

La tabla de la Fig. 1.26 nos da una idea de los tipos de capacitores de cada grupo y de los materiales con los cuales se construyen.

Ti p o

Co n st st ru ru c c i ó n

Car ac ac t er er ís t i c a Inductivos

Arrollados No Inductivos

Cera Aceite Poliéster Polietileno Mylar

No Arrollados

Mica Policarbonato Cerámico Tantalio Aire Vacío Gas

Trimmers

Mica Aire

Padders

Mica

Tandems

Mica Aire

Fijos

Variables

Di el éc t r ic ic o

Fig.1.26. Clasificación Fig.1.26. Clasificación de los capacitore capacitores.. s..

Unidad de Medida La unidad de medida de la capacidad es el farad, pero por ser una unidad muy grande, se usan sus submúltiplos que son:

31


Microfarad = μF = 0,000001 F Nanofarad = nF = 0,000000001 0,000000001 F Picofarad = pF = 0,000000000001 F Como sucede con los resistores, hay capacitores que tienen los valores impresos, por ejemplo: 104K = 10 0000 pF = 100000 pF ó 0,1

μF

o 2200 mFD = 2200 μF

Identificación Los capacitores que se identifican con colores, siguen el mismo código que los resistores, pero cambia la tolerancia. Pueden ser de tantalio o poliéster y los colores y formas de leerlos son las mostradas en las Fig. 1.27 y 1.28.

Fig.1.27. Código de colores de los capacitores de tantalio. Fig.1.27. Código


TOLERANCIA

TENSIÓN DE TRABAJO

Negro

± 20 %

Celeste

630 V

Blanco

± 10 %

Amarillo

400 V

Verde

±5%

Naranja

250 V

Naranja

±2%

Marrón

±1%

Fig.1.28. Código de colores de los capacitores de poliéster.

Capacitores en Serie La conexión en serie resulta un valor menor que el menor valor involucrado, como vemos en la Fig. 1.29. C1

C2

C3

1 = 1 + 1 + 1 CT C1 C2 C3

Fig.1.29. Conexión en serie de capacitores.

Podemos decir que conectar capacitores en serie nos lleva a resultados análogos que conectar resistores en paralelo, o sea el valor resultante es menor que el menor valor usado.

Capacitores en Paralelo La conexión en paralelo resulta la suma de los valores involucrados, como se observa en la Fig. 1.30.

33


C1 C2 C3

CT = C1 + C2 + C3

Fig. 1.30. Conexión en paralelo de capacitores.

En la conexión paralelo se cumple lo mismo que en la conexión serie de resistores, o sea, obtenemos como resultado la suma de los valores usados. En las Figs. 1.31 y 1.32 observamos el aspecto de distintos tipos de capacitores.

electroliticos. Fig.1.31. Distintos tipos de capacitores electroliticos.


Fig.1.32. Distintos tipos de capacitores de poliéster y cerámicos.

Transformadores Su funcionamiento se basa en el principio que la energía eléctrica se puede transportar, por inducción magnética, desde una bobina a otra o a varias, por un flujo magnético variable, siempre que las bobinas estén en el mismo circuito magnético. Para explicar explicar su funcionamiento emplearemos el diagrama de la Fig.1.33. Flujo magnético

U Bornes de entrada de energía V

Núcleo de hierro laminado

u

Bornes de salida de v energía

Bobinado del primario de N1 espiras

Bobinado del secundario de N2 espiras

Fig.1.33. Diagrama del funcionamiento de un transformador.

En la figura vemos un núcleo magnético sobre el cual se arrollan dos bobinas a las que llamamos primario y secundario. Si aplicamos una tensión alterna al primario circula por éste, una corriente I1 y hay una tensión entre los bornes U y V.

35


Por medio del núcleo se induce al secundario una corriente I2 y aparece una tensión en los bornes u y v que se transmite a la carga. Ésta puede ser mayor o menor que la del primario, según sea el transformador elevador o reductor, y la corriente del secundario dependerá de la carga conectada, lo cual obliga a que el núcleo tenga un cierto tamaño, mayor cuanto mayor sea la corriente que la carga necesita.

Clasificación de los Transformadores Transformadores Existen diferentes tipos de transformadores, como se ve en la siguiente clasificación: •

Elevadores.

•

Reductores.

En las Fig. 1.34; 1.35; 1.36 y 1.37, se muestran distintos tipos de transformadores.

6V

Fig. 1.34. Transformador con un solo secundario.

6 6V 0

12 V

6

Fig. 1.35. Transformador con un secundario con punto medio.


6 0

6V

12 V

6

18 V

24 V

0 6

Fig. 1.36. Transformador con un secundario con varias derivaciones.

6V 0 6V 0

12 V

Fig. 1.37. Transformador con secundarios combinados.

Otra variante de los transformadores tr ansformadores son los llamados autotransformadores, los cuales no tienen el arrollamiento secundario aislado del primario, sino que poseen uno sólo, como se observa en las Figs. 1.38 y 1.39.

37


Primario Secundario

Fig.1.38. Autotransformador reductor.

Secundario Primario

Fig.1.39. Autotransformador elevador.

CAPÍTULO 2

Semiconductores

En este capítulo veremos veremos el funcionamiento interno, interno, uso y características de los semiconductores semiconductores más comúnmente comúnmente utilizados en los electrodomésticos. También También analizaremos los diferentes circuitos circuitos de rectificación rectificación que se encuentran encuentran en las placas. Además, conoceremos conoceremos la potencialidad de los semiconductoress en el control de los electrodomésticos. semiconductore electrodomésticos.


Capítulo 2 - Semiconductores

Diodos Son elementos compuestos por materiales semiconductore semiconductoress que tienen la función de dejar pasar la corriente en un solo sentido, por lo cual se los usa para convertir CA en CC, a éstos se los denomina diodos rectificadores. Otra variedad, que se utiliza en los electrodomésticos, son los diodos emisores de luz o LED, en los cuales, al circular corriente en el sentido directo, se iluminan. Para entender su funcionamiento haremos una analogía hidráulica, como vemos en la Fig. 2.1.a) y b). Ánod o

Cátod o I

Agua

a

=

Áno do

Agu a

Cátodo I

=

Fig. 2.1.a 2.1.a)) Polarización directa. b) b) Polarización Polarización inversa.

En la Fig. 2.2.a) observamos su símbolo eléctrico y en la b) su aspecto físico.

Fig. 2.2.a) Símbolo 2.2.a) Símbolo de un diodo. b) b) Aspecto Aspecto físico de un diodo.

b

41


Basándonos en esta particularidad, explicaremos los distintos métodos de conversión de corriente alterna en corriente continua, los que se agrupan dentro del concepto de rectificación. Se define por rectificación al fenómeno f enómeno por el cual una tensión alterna se convierte en una continua pulsante, o sea, los semiciclos positivos quedan quedan en su lugar lugar y los negativos negativos son eliminados o pasados al lado lado positivo por el efecto efecto de los diodos semiconductores. Dijimos que el diodo es como una válvula que deja pasar corriente en un sentido y no lo hace en el otro. Partiendo de este principio veremos los tres tipos de rectificadores más usados.

Rectificación de Media Onda En la Fig. 2.3 observamos el rectificador más elemental, dado que sólo usa un elemento semiconductor semiconductor,, y la señal continua conseguida es sólo medio ciclo de la alterna que se aplica a su entrada.

R B B

A

A

A R

B

Fig. 2.3. Proceso 2.3. Proceso de rectificación de media onda.

El proceso se puede explicar de la siguiente forma: cuando aparece el semiciclo A o positivo, el diodo está polarizado en


forma directa, o sea está la válvula abierta (ver la Fig. 2.1a), y deja pasar corriente, por por lo tanto a la salida, sobre la resistor R, aparece el mismo semiciclo. Cuando llega el semiciclo B o negativo, el diodo está con polarización inversa, inversa, la válvula está cerrada (ver la Fig. 2.1b), y por ende no circula corriente por el resistor y no aparece ninguna salida. De esta forma sólo rescatamos los semiciclos que el diodo deja pasar y de allí la denominación de media onda.

Rectificación de Onda Completa En este caso tenemos dos opciones de rectificación. Un rectificador de onda completa realizado con dos diodos, y un puente realizado realizado con cuatro diodos. Ambos circuitos entregan entregan la misma señal de salida, una continua pulsante, donde se ve la continuidad de semiciclos dado que los dos semiciclos de la alterna de entrada son rectificados. El proceso de rectificación en estos dos casos es el siguiente: para el circuito con dos diodos (ver la Fig. 2.4), sucede que el semiciclo positivo llega al diodo D1 polarizándolo directamente, y el negativo al diodo D2 polarizándolo inversamente. Resultado de esto, sobre el resistor R aparece medio ciclo que es el que deja pasar el diodo D1. VE

VS

D1 R

t D2

Fig. 2.4. Proceso 2.4. Proceso de rectificación de onda completa con dos diodos.

En el momento en que la situación se invierte, o sea llega el semiciclo positivo al diodo D2 y el negativo al D1 queda polarizado en directa D2 y en inversa D1, D1, apareciendo sobre el resistor el semiciclo que pasó por el diodo D2. De esta forma,

t

43


conseguimos rescatar los dos semiciclos de la señal alterna y obtenemos una continua pulsante más uniforme. El rectificador en puente, o con cuatro diodos (ver la Fig. 2.5), funciona de la siguiente forma: cuando el punto 1 del puente es positivo y el 2 negativo, se polarizan en forma directa los diodos diodos D2 y D4, y en inversa los diodos D1 y D3. El camino de la circulación de la corriente va entonces, desde el punto 1, pasando por el diodo D2, D2, el resistor R y el el diodo D4 hasta hasta llegar al punto 2. 2. Allí conseguimos el primer semiciclo. Cuando el punto 2 es positivo y el 1 es negativo, negativo, conducen los diodos D1 y D3 y no lo hacen los diodos D2 y D4. Ahora el camino de la corriente está formado por el punto 2, el diodo D3, el resistor R, el diodo D1 y el punto 1, donde donde recuperamos el otro semiciclo, obteniendo obteniendo otra vez la onda completa. 1 VE

D2

D1

t

VS

D4 D3 2

t R

Fig. 2.5. Proceso 2.5. Proceso de rectificación de onda completa con cuatro diodos.

Cabe destacar ciertas diferencias entre estos dos circuitos, el de dos diodos necesita un transformador con punto medio, el del puente no. El puente nos permite emplear diodos que soporten menor corriente, pues son dos los que trabajan en cada semiciclo y la tensión se reparte entre ellos, a diferencia del circuito de dos diodos donde uno solo soporta la corriente en cada semiciclo.

Cómo se Mide un Diodo Para verificar el funcionamiento de un diodo, lo más sencillo es hacerlo con un tester o multímetro. Cuando polarizamos al diodo


en directa, observaremos que el mismo presenta una resistencia de bajo valor (el diodo diodo está conduciendo). conduciendo). Ver Ver la Fig. 2.6.a. 2.6.a. Cuando polarizamos al diodo en inversa, observaremos que el mismo presenta una resistencia de valor alto (el diodo no está conduciendo). Ver la Fig. 2.6.b. +

-

+

-

+

+

a)

-

b)

Fig. 2.6.a) En 2.6.a) En directa dará un bajo valor de resistencia. b) b) En En inversa dará un alto valor de resistencia.

Para verificar si el diodo está en buen estado procedemos a efectuar las mediciones en directa e inversa. Si la resistencia marca cero en ambos sentidos, el diodo está en cortocircuito y si marca infinito o muy alta resistencia en ambos sentidos, está abierto. En ambos casos el diodo está defectuoso.

Diodos Rectificadores La Tabla 2.1 nos muestra los diodos más usados y las características más importantes de cada uno. Tabla 2.1. Características 2.1. Características de los diodos más usados. Abreviaturas Utilizadas Io: Corriente media rectificada. T : Temperatura máxima de trabajo. Vr: Tensión de trabajo. Ifrm: Corriente directa máxima pico repetible. Ifsm: Corriente directa máxima pico absoluta. Vf : Caída de tensión máxima. If: Corriente directa. Ir: Corriente inversa.

45


Diodos

1N4001 1N4002 1N4003 1N4004 1N4005 1N4006 1N4007 BY133 BYW27-50 BYW27-100 BYW27-200 BYW27-400 BYW27-600 BYW27-800 BYW27-1000 BY251 BY252 BY253 BY254 BY255 1N5391 1N5392 1N5393 1N5394 1N5395 1N5396 1N5397 1N5398 1N5399 1N5400 1N5401 1N5402 1N5404 1N5406 1N5407 1N5408 BY550-50 BY550-100 BY550-200 BY550-400 BY550-600 BY550-800 P600A P600B P600D P600G

Io

T

Vr

Ifrm

A

°C

V

A

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 3 3 3 3 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 3 3 3 3 3 3 3 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6

75 75 75 75 75 75 75 75 70 70 70 70 70 70 70 50 50 50 50 50 70 70 70 75 75 75 75 75 75 105 105 105 105 105 105 105 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60

50 100 200 400 600 700 1000 1300 50 100 200 400 600 800 1000 200 400 600 800 1000 50 100 200 400 400 500 600 800 1000 50 100 200 400 600 800 1000 50 100 200 400 600 800 50 100 200 400

10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 20 20 20 20 20 10 10 10 10 10 10 10 10 10 30 30 30 30 30 30 30 60 60 60 60 60 60 70 70 70 70

Ifsm

Vf

If

Ir

A

V

A

A

50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 100 100 100 100 100 50 50 50 50 50 50 50 50 50 200 200 200 200 200 200 200 300 300 300 300 300 300 400 400 400 400

1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1 1 1 1 1 1 1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,5 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 0,9 0,9 0,9 0,9

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 3 3 3 3 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 3 3 3 3 3 3 3 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6

5 5 5 5 5 5 5 5 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 20 20 20 20 20 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 20 20 20 20 20 20 25 25 25 25


Puentes Rectificadores Del mismo modo que para los diodos, la Tabla 2.2 nos muestra los puentes rectificadores rectificadores más usados usados en electrónica. electrónica. Tabla 2.2. Puentes 2.2. Puentes rectificadores más usados. Puentes

Io

Vn

PIV

Ifsm

Ifrm

Vf

Rectificadores

A

V

V

A

A

V

B40-C800 B80-C800 B125-C800 B250-C800 B380-C800 B40-C1000 B80-C1000 B125-C1000 B250-C1000 B380-C1000 B40-C1500R B80-C1500R B125-C1500R B250-C1500R B380-C1500R B40-C1500/1000 B80-C1500/1000 B125-C1500/1000 B250-C1500/1000 B380-C1500/1000 B40-C2000/1500 B80-C2000/1500 B125-C2000/1500 B250-C2000/1500 B380-C2000/1500 B40-C3700/2200 B80-C3700/2200 B125-C3700/2200 B250-C3700/2200 B380-C3700/2200 B40-C5000/3300 B80-C5000/3300

0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 1 1 1 1 1 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 2 2 2 2 2 3,7 3,7 3,7 3,7 3,7 5 5

40 80 125 250 380 40 80 125 250 380 40 80 125 250 380 40 80 125 250 380 40 80 125 250 380 40 80 125 250 380 40 80

100 200 300 600 900 100 200 300 600 900 100 200 300 600 900 100 200 300 600 900 100 200 300 600 900 100 200 300 600 900 100 200

30 30 30 30 30 40 40 40 40 40 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 100 100 100 100 100 150 150 150 150 150 250 250

6 6 6 6 6 8 8 8 8 8 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 15 15 15 15 15 20 20 20 20 20 30 30

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 Continúa

47


Tabla 2.2. Continuación.

Puentes

Io

Vn

PIV

Ifsm

Ifrm

Vf

Rectificadores

A

V

V

A

A

V

B125-C5000/3300 B250-C5000/3300 FB1001 FB1002 FB1004 FB1006 FB2500 FB2501 FB2502 FB2504 FB2506 FB3500 FB3501g FB3502 FB3504 FB3506 FB5000 FB5001 FB5002 FB5004 FB5006

5 5 10 10 10 10 25 25 25 25 25 35 35 35 35 35 50 50 50 50 50

125 250 40 80 125 250 20 40 80 125 250 20 40 80 125 250 20 40 80 125 250

300 600 100 200 400 600 50 100 200 400 600 50 100 200 400 600 50 100 200 400 600

250 250 200 200 200 200 300 300 300 300 300 400 400 400 400 400 500 500 500 500 500

30 30 50 50 50 50 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 150 150 150 150 150

1,1 1,1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1

Abreviaturas Utilizadas Io: Corriente media rectificada. Vn: Tensión de entrada. PIV : Tensión de pico inversa. Ifrm: Corriente directa máximo pico repetible. Ifsm: Corriente directa máxima pico absoluta. Vf : Caída de tensión máxima.

Diodos Zener Los circuitos rectificadores antes vistos tienen un inconveniente que aparece cuando la línea de alimentación de 220 V varía su valor. Vimos que el transformador reduce o aumenta el valor de 220 V Vimos aplicado al primario, pero si este valor de 220 V varía, también lo hace el valor del secundario, por lo l o cual la tensión continua


obtenida luego del rectificador variará en consecuencia. Esto nos lleva a tener que estabilizar el valor a la salida para que sea independiente de las variaciones de la entrada, para ello se usa el diodo zener. Éste es un dispositivo único en su modo de operación y no reemplazable por otro, dadas sus propiedades particulares. Comienza a funcionar en el punto donde un diodo común se destruye, ese punto se llama tensión de zener. Ver la Fig. 2.7. Fig. 2.7. Curva 2.7. Curva característica de un diodo zener.

Iz

Vz Vz

Cada uno de ellos tiene un valor particular y constante de tensión de zener (por ejemplo 5 V). Si este valor es superado en polarización inversa, inversa, el dispositivo entrega en forma constante este valor característico. En la Fig. 2.8.a) observamos su símbolo eléctrico y en la b) su aspecto físico.

Fig. 2.8. Diodo 2.8. Diodo zener. a) a) Símbolo. Símbolo. b) b) Aspecto Aspecto físico.

49


En la Fig. 2.9 observamos un circuito típico de aplicación del diodo zener. En el mismo, el transformador reduce la tensión, la cual es luego rectificada por el puente, como vimos antes, y a continuación se intercala un capacitor C, también llamado filtro, cuya función es la de aplanar la tensión pulsante obtenida a la salida del rectificador. rectific ador. Esa tensión es la utilizada para alimentar los circuitos que se conectarán a la fuente, pero puede variar de valor si hay alguna fluctuación en la amplitud de la tensión aplicada a la entrada del transformador. En algunos casos, es necesaria una tensión de salida estable de un valor determinado, por ejemplo eje mplo 5 V. V. Para ello se conecta el diodo zener en serie con el resistor R, y se toma la tensión de salida de la fuente de los extremos del diodo. El zener se conecta en forma inversa, o sea el cátodo (o terminal negativo) al positivo de la fuente y el ánodo (o terminal positivo) a masa. El resistor es colocado para limitar la corriente que pasará por el diodo zener con la finalidad de protegerlo.

R 220 VCA

C

+5V

Vt = 5 V

Fig. 2.9. 2.9. Circuito Circuito de aplicación de un diodo zener.

En nuestro ejemplo el diodo es e s de 5 V, V, por lo cual ése és e será el valor de la tensión de salida que obtendremos, aunque la tensión de entrada varíe. Si los 220 V de línea bajan, la salida del secundario del transformador también lo hará, pero mientras se mantenga en un valor superior a 5 V, por ejemplo 8 V, seguiremos teniendo 5 V de continua a la salida, por efecto del zener. En la Tabla 2.3 vemos las características de los diodos zener más usados.


Tabla 2.3. Características de los

diodos zener más usados.

Diodos Zener

Pot W

Vz V

Izt mA

Rz

Coef. Temp %/°C

Izm mA

BZX55-C5V1 BZX55-C5V1 BZX55-C5V6 BZX55-C5V6 BZX55-C6V2 BZX55-C6V2 BZX55-C6V8 BZX55-C6V8 BZX55-C7V5 BZX55-C7V5 BZX55-C8V2 BZX55-C8V2 BZX55-C9V1 BZX55-C9V1 BZX55-C10 BZX55-C11 BZX55-C12 BZX55-C13 BZX55-C15 BZX55-C16 BZX55-C18 BZX55-C20 BZX55-C22 BZX55-C24 BZX55-C27 BZX55-C30 BZX55-C33 BZX85-C2V7 BZX85-C2V7 BZX85-C3V0 BZX85-C3V0 BZX85-C3V3 BZX85-C3V3 BZX85-C3V6 BZX85-C3V6 BZX85-C3V9 BZX85-C3V9 BZX85-C4V3 BZX85-C4V3 BZX85-C4V7 BZX85-C4V7 BZX85-C5V1 BZX85-C5V1 BZX85-C5V6 BZX85-C5V6 BZX85-C6V2 BZX85-C6V2 BZX85-C6V8 BZX85-C6V8 BZX85-C7V5 BZX85-C7V5 BZX85-C8V2 BZX85-C8V2 BZX85-C9V1 BZX85-C9V1 BZX85-C10 BZX85-C11 BZX85-C12 BZX85-C13

0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3

4,8 - 5,4 5,2 - 6 5,8 - 6,6 6,4 - 7,2 7 - 7,9 7,7 - 8,7 8,5 - 9,6 9,4 - 10,6 10,4 - 11,6 11,4 - 12,7 12,4 - 14,1 13,8 - 15,6 15,3 - 17,1 16,8 - 19,1 18,8 - 21,2 20,8 - 23,3 22,8 - 25,6 25,1 - 28,9 28 - 32 31 - 35 2,7 3 3,3 3,6 3,9 4,3 4,7 5,1 5,6 6,2 6,8 7,5 8,2 9,1 10 11 12 13

5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 80 80 80 70 60 50 45 45 45 35 35 35 25 25 25 20 20 20

35 25 10 8 7 7 10 15 20 20 26 30 40 50 55 55 80 80 80 80 20 20 20 20 15 13 13 10 7 4 3,5 3 5 5 7 8 9 10

0,015 0,025 0,035 0,045 0,05 0,05 0,06 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08

80 70 64 58 53 47 43 40 36 32 29 27 24 21 20 18 16 14 13 12 370 340 320 290 280 250 215 200 190 170 155 140 130 120 105 97 88 79 Continúa

51



Diodos Zener

Pot W

Vz V

Izt mA

Rz

Coef. Temp %/°C

Izm mA

BZX85-C15 BZX85-C16 BZX85-C18 BZX85-C20 BZX85-C22 BZX85-C24 BZX85-C27 BZX85-C30 BZX85-C33 1N4728 1N4729 1N4730 1N4731 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4736 1N4737 1N4738 1N4739 1N4740 1N4741 1N4742 1N4743 1N4744 1N4745 1N4746 1N4747 1N4748 1N4749 1N4750 1N4751 1N4752 1N5221 1N5222 1N5223 1N5224

1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 0,5 0,5 0,5 0,5

15 16 18 20 22 24 27 30 33 3,3 3,6 3,9 4,3 4,7 5,1 5,6 6,2 6,8 7,5 8,2 9,1 10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 2,4 2,5 2,7 2,8

15 15 15 10 10 10 8 8 8 76 69 64 58 53 49 45 41 37 34 31 28 25 23 21 19 17 15,5 14 12,5 11,5 10,5 9,5 8,5 7,5 20 20 20 20

15 15 20 24 25 25 30 30 35 10 10 9 9 8 7 5 2 3,5 4 4,5 5 7 8 9 10 14 16 20 22 23 25 35 40 46 30 30 30 30

0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

71 66 62 56 52 47 41 36 33 276 252 234 217 193 178 162 146 133 121 110 100 91 83 76 69 61 57 50 45 41 38 34 30 27 191 182 168 162 Continúa



Diodos Zener 1N5225 1N5226 1N5227 1N5228 1N5229 1N5230 1N5231 1N5232 1N5233 1N5234 1N5235 1N5236 1N5237 1N5238 1N5239 1N5240 1N5241 1N5242 1N5243 1N5244 1N5245 1N5246 1N5247 1N5248 1N5249 1N5250 1N5251 1N5252 1N5253 1N5254 1N5255 1N5256 1N5257

Pot W 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

Vz V 3 3,3 3,6 3,9 4,3 4,7 5,1 5,6 6 6,2 6,8 7,5 8,2 8,7 9,1 10 11 12 13 13 14 15 15 16 16 17 17 18 19 19 20 20 22 22 24 24 25 27 27 28 28 30 30 33 33

Izt mA 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 9,5 9 8,5 7,8 7,4 7 6,6 6,2 5,6 5,2 5 4,6 4,5 4,2 3,8

Rz 29 28 24 23 22 19 17 11 7 7 5 6 8 8 10 17 22 30 13 15 16 17 19 21 23 25 29 33 35 41 44 49 58

Coef. Temp %/°C 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Abreviaturas Utilizadas Pot :Potencia :Potencia disipada. Vz: Tensión de zener. Izt: Corriente típica de zener. Rz: Resistencia de zener. Coef Temp.: Variación de la tensión de zener por cada grado de temperatura. Izm: Corriente máxima de zener.

Izm mA 151 138 126 115 106 97 89 81 76 73 67 61 55 52 50 45 41 38 35 32 30 28 27 25 24 23 21 19 18 16 16 15 13

53


Transistores El transistor es un dispositivo semiconductor que se usa como amplificador o como conmutador. Básicamente se puede considerar como dos diodos en oposición. De acuerdo a la disposición de éstos los podemos clasificar en transistores NPN (ver la Fig. 2.10) y en transistores transist ores PNP (ver la Fig. 2.11). E

C

E

B

C

B

Fig. 2.10 2.10.. Representación de un transistor NPN con diodos y su símbolo eléctrico.

E

C

B

E

C

B

Fig . 2.11. Fig. 2.11. Representación Representación de un transistor PNP con diodos y su símbolo eléctrico.

En la línea blanca, en particular, se usa como elemento de conmutación, de ahí que también podemos hacer una analogía de su funcionamiento con el de un relé. En la Fig. 2.12.a) vemos el transistor en su analogía con un relé en la condición que se conoce como cortado o abierto, o sea, cuando la tensión base-emisor no sobrepasa el valor de 0,7 V (que hace cerrar el circuito colector-emisor), en tanto que en la Fig. 2.12.b) observamos el caso contrario, o sea la tensión base-emisor supera los 0,7 V y el circuito de colector-emisor se cierra, este estado se conoce como estado de saturación


C

C

B

Fig. 2.12 2.12.. a) Condición a) Condición abierto. b) Condición b) Condición cerrado.

B

Vbe

Vbe E

E

a)

b)

Cómo se Mide un Transistor La medición de un transistor se realiza con instrumentos especialmente diseñados a tal fin, pero que son de uso en laboratorios, para el reparador de equipos electrónicos es necesario un procedimiento sencillo, que determine en una primera aproximación el estado del componente. La medición que aquí se explica se debe realizar con el elemento fuera del circuito donde funciona, y los pasos a realizar son los siguientes. Medir la juntura (diodo) base-emisor del transistor, como se observa en la Fig. 2.13. En ella apreciamos que al polarizarlo con el óhmetro del tester , en forma directa, el valor nominal de resistencia leído en directa es entre 1 k Ω (1000 Ω) y 2 k Ω (2000 Ω) y en inversa es ∞ Ω (infinito ohm). E

C

a)

C

B

B

1k -

E

+

+

b)

-

Fig. 2.13. Medición 2.13. Medición de la juntura base-emisor, a) a) en en directa y b) b) en en inversa.

55


E

C

B

C

B

1k +

a)

E

-

-

b)

+

Fig. 2.14 2.14.. Medición de la juntura juntu ra base-colector, a) en directa y b) en inversa.

Del mismo modo, al medir la juntura base-co base-colecto lectorr (ver (ver la Fig. 2.14 2.14), ), los valores deben ser iguales a los obtenidos en el caso anterior. Cuando realizamos la medición colector-emisor, el resultado deberá ser ∞ Ω (infinito ohm). hacia ambos lados. Ver la Fig. 2.15. E

C

E

C

B

B  

 

+

-

-

+

Fig. 2.15 2.15.. Medición de resistencia entre emisor y colector, en ambos sentidos.

De las mediciones anteriores se pueden obtener cuatro resultados: 1.

El dispositivo cumple todas las funciones correctamente.

2.

La juntura (el diodo) de emisor-base, la de colector–base, o ambas, están en cortocircuito. Medición de valor cero en ambos sentidos.

3.

La juntura (el diodo) de emisor-base, la de colector–base, o ambas, miden ∞ Ω (infinito ohm) o sea circuito abierto.


4. El valor de R, medido en ambos sentidos, es igual y distinto de 0 Ω (cero ohm) e ∞ Ω (infinito ohm). En cualquiera de estos últimos tres casos el transistor no funciona correctamente. En la Tabla 2.4. se observan las características de los transistores de potencia de baja frecuencia más usados. Tabla 2.4.

Transistores de potencia de baja frecuencia más usados.

Transistor BD135 BD137 BD139 BD136 BD138 BD140 BD239 BD239A BD239B BD239C BD240 BD240A BD240B BD240C BD241 BD241A BD241B BD241C BD242 BD242A BD242B BD242C BD243 BD243A BD243B BD243C BD244 BD244A BD244B BD244C BD66 BD66A

Tipo NPN NPN NPN PNP PNP PNP NPN NPN NPN NPN PNP PNP PNP PNP NPN NPN NPN NPN PNP PNP PNP PNP NPN NPN NPN NPN PNP PNP PNP PNP PNP PNP

VCBO V máx. 45 60 100 45 60 100 45 60 80 100 45 60 80 100 45 60 80 100 45 60 80 100 45 60 80 100 45 60 80 100 45 60

VCEO V máx. 45 60 80 45 60 80 45 60 80 100 45 60 80 100 45 60 80 100 45 60 80 100 45 60 80 100 45 60 80 100 45 60

ICM A máx. 2 2 2 2 2 2 7 7 7 7 7 7 7 7 8 8 8 8 8 8 8 8 12 12 12 12 12 12 12 12 20 20

Ptot W máx. 8 8 8 8 8 8 30 30 30 30 30 30 30 30 40 40 40 40 40 40 40 40 65 65 65 65 65 65 65 65 150 150

hFE

ft MHz

100 100 100 100 100 100 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 25 25 25 25 15 15 15 15 25 25 25 25 2000 2000

2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 Continúa

57


Tabla 2.4.

Continuación.

Transistor BD66B BD66C BD67 BD67A BD67B BD67C TIP29 TIP29A TIP29B TIP29C TIP30 TIP30A TIP30B TIP30C TIP3055 TIP2955 2N3055

Tipo PNP PNP NPN NPN NPN NPN NPN NPN NPN NPN PNP PNP PN P PNP PNP NPN PNP NPN

VCBO V máx. 80 100 45 60 80 100 80 100 120 140 80 100 120 140 100 100 100

VCEO V máx. 80 100 45 60 80 100 40 60 80 100 40 60 80 100 70 70 70

ICM A máx. 20 20 20 20 20 20 3 3 3 3 3 3 3 3 15 15 15

Ptot W máx. 150 150 150 150 150 150 30 30 30 30 30 30 30 30 100 100 115

hFE

ft MHz

2000 2000 2000 2000 2000 2000 40 40 40 40 40 40 40 40 50 50 50

3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 0,8

Abreviaturas Utilizadas V CBO CBO: Tensión colector-base, emisor abierto V CEO CEO: Tensión colector-emisor, base abierta I CM CM Corriente de pico de colector : Ptot: Potencia total disipable h FE: Ganancia en corriente continua ft: Frecuencia de transición

En la Tabla 2.5 se observan las características de los transistores de baja potencia y baja frecuencia, más usados. Tabla 2.5.

Transistores de baja potencia y baja frecuencia más usados.

Abreviaturas Utilizadas V CBO CBO: Tensión colector-base, emisor abierto. V CEO CEO: Tensión colector-emisor, base abierta. I CM CM : Corriente de pico de colector. Ptot: Potencia total disipable. h FE: Ganancia en corriente continua. ft: Frecuencia de transición.


Transistor

Tipo

BC107 BC107A BC107B BC108 BC108A BC108B BC108C BC109 BC109B BC109C BC147 BC147A BC147B BC148 BC148A BC148B BC148C BC149 BC149B BC149C BC157 BC158 BC158A BC158B BC159 BC159A BC159B BC177 BC178 BC178A BC178B BC179 BC179A BC179B BC327 BC328 BC337 BC338

NPN NPN NPN NPN NPN NPN NPN NPN NPN NPN NPN NPN NPN NPN NPN NPN NPN NPN NPN NPN PNP PNP PNP PNP PNP PNP PNP PNP PNP PNP PNP PNP PNP PNP PNP PNP NPN NPN

VCBO VCEO V V 50 45 50 45 50 45 30 20 30 20 30 20 30 20 30 20 30 20 30 20 50 45 50 45 50 45 30 20 30 20 30 20 30 20 30 20 30 20 30 20 50 45 30 25 30 25 30 25 25 20 25 20 25 20 50 45 30 25 30 25 30 25 25 20 25 20 25 20 50 45 30 25 50 45 30 25

ICM A 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

Ptot W 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3

hFE 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200

ft MHz 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150

59


Relés Son dispositivos electromecánicos empleados para conectar circuitos de alto consumo de corriente, los cuales son accionados por una bobina de baja baja tensión. Con la llave S1 abierta (ver la Fig. 2.16) la tensión no excita a la bobina, por lo tanto el relé no se accionará y los contactos quedarán en la posición de reposo, interrumpiendo la tensión de alimentación de la lámpara, la cual no encenderá.

Rel é

S1 + 1,5 V -

L P1 (ap ag ad a) 220 V

Fig. 2.16. Relé 2.16. Relé no excitado.

Si excitamos la bobina con una tensión continua (ver la Fig. 2.17), provocaremos el cierre del contacto eléctrico con lo cual la lámpara se encenderá.

S1 + 1,5 V -

Rel é

L P1 (encendida) 220 V

Fig. 2.17. Relé 2.17. Relé excitado.

Cabe destacar que por ser un dispositivo electromecánico su accionamiento es lento, dado que una vez excitada la bobina debe mover partes mecánicas para realizar el contacto.


Por ello, con el avance de la electrónica, el ectrónica, se diseñaron compon component entes es semiconductores para reemplazarlo. De este modo se obtienen tiempos de conmutación mucho más rápidos y una elevada la vida útil, dado que éstos no sufren el desgaste al que se ve expuesto un contacto mecánico, debido a los sucesivos accionamientos. Estos componentes son denominados tiristores y triacs

Tiristores Podemos analizar el funcionamiento de un tiristor (también conocido como diodo SCR), cuyo símbolo eléctrico se muestra en la Fig. 2.18, con un circuito equivalente constituido internamente con un relé (ver la Fig. 2.19). La letra G corresponde a la compuerta o gate, C al cátodo y A al ánodo. Ánodo Áno do

Compuerta (Gate)

S1

DG1

Cátodo

Tiristor (SCR) DG2

+ 1,5 V -

G

Fig.2.18. Símbolo eléctrico del tiristor.

LP1 A

C

S2 220 V

Excitación

Fig. 2.19. 2.19. Esquema de un tiristor partiendo de un relé.

Si en el circuito de la figura anterior, cerramos las llaves S1 y S2 como se muestra en la Fig. 2.20, y alimentamos la entrada del circuito gate-cátodo con una tensión continua de bajo baj o valor, obtenemos a la salida del circuito ánodo-cátodo una circulación de corriente por la lámpara, la cual se encenderá.

61


DG1

S1

Tiristor (SCR) DG2

G

+ 1,5 V -

LP1 A S2 + 220 V

C

Excitación

Fig. 2.20 2.20.. Circuito de control con un tiristor.

Observe que la alimentación de la misma es continua y de alto valor, y a semejanza del relé, se provoca el accionamiento del dispositivo, con lo cual podemos controlar altas tensiones con bajas tensiónes. A diferencia del relé si ahora desconectamos la excitación, o sea abrimos S1, la lámpara continuará encendida, pues en nuestra analogía hay un contacto auto-retenido que mantiene excitada la bobina del relé, por lo tanto la única única forma de desconectar la lámpara es abriendo S2. Si ahora excitamos con tensión continua de bajo valor y queremos alimentar la lámpara con tensión alterna, vemos que sucede lo mostrado en la Fig. 2.21.

S1

DG1

SCR DG2

+ 1,5 V -

G

L P1 A S2

C

Excitación

Fig. 2.21. Alimentación 2.21. Alimentación de la lámpara con tensión alterna.

220 VCA


Mientras S1 se mantenga cerrada, como en el caso anterior, con S2 cerrada la lámpara encenderá, pero al abrir S1 y llegar el primer semiciclo negativo de alterna a la lámpara ésta se apagara por desconectarse el contacto auto-retenido, dado que el diodo diodo DG2 no dejará pasar la corriente. Debido a esta característica, es que debemos tener en cuenta que no podremos reemplazar la función de un relé por un tiristor, en aquellos casos en que deseemos controlar una corriente alterna. La Tabla 2.6 nos muestra las características de los tiristores más usados. Tabl Ta bl a 2.6. Características 2.6. Características de los tiristores más usados. Abreviaturas Utilizadas V DRM : Tensión máxima en estado de no conducción. T ( I T ( RMS ) ):: Corriente eficaz máxima en conducción. TSM : Corriente máxima accidental. I TSM I GT GT : Corriente de disparo máxima. V GT GT : Tensión de disparo máxima. V TM TM : Tensión máxima de conducción. TM : Corriente máxima de conducción. I TM I H : Corriente de mantenimiento.

Tiristor

TIC106F TIC106A TIC106B TIC106C TIC106D TIC106E TIC106M TIC106S TIC106N TIC116F TIC116A TIC116B TIC116C TIC116D TIC116E TIC116M

VDRM IT(RMS) ITSM V A A

50 100 200 300 400 500 600 700 800 50 100 200 300 400 500 600

5 5 5 5 5 5 5 5 5 8 8 8 8 8 8 8

30 30 30 30 30 30 30 30 30 80 80 80 80 80 80 80

IGT mA

0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 20 20 20 20 20 20 20

VGT VTM V V

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5

1,7 1,7 1,7 1,7 1,7 1,7 1,7 1,7 1,7 1,7 1,7 1,7 1,7 1,7 1,7 1,7

ITM A

IH mA

5 5 5 5 5 5 5 5 5 8 8 8 8 8 8 8

5 5 5 5 5 5 5 5 5 40 40 40 40 40 40 40 Continúa

63


Tabl Ta bl a 2.6. Continuación. Tiristor

TIC116S TIC116N TIC126F TIC126A TIC126B TIC126C TIC126D TIC126E TIC126M TIC126S TIC126N TYN682 TYN683 TYN685 TYN688 TYN690 TYN692 TYN058 TYN108 TYN208 TYN408 TYN608 TYN808 TYN1008 TYN0510 TYN1010 TYN2010 TYN4010 TYN6010 TYN8010 TYN10010 TYN0512 TYN1012 TYN2012 TYN4012 TYN6012 TYN8012 TYN10012


700 800 50 100 200 300 400 500 600 700 800 50 100 200 400 600 800 50 100 200 400 600 800 1000 50 100 200 400 600 800 1000 50 100 200 400 600 800 1000

8 8 12 12 12 12 12 12 12 12 12 13 13 13 13 13 13 5 5 5 5 5 5 5 6,4 6,4 6,4 6,4 6,4 6,4 6,4 8 8 8 8 8 8 8

80 80 100 100 100 100 1 00 100 100 1 00 100 100 100 200 200 200 200 200 200 80 80 80 80 80 80 80 100 100 100 100 100 100 100 120 120 120 120 120 120 120

IGT mA

20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 40 40 40 40 40 40 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15

VGT VTM V V

1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5

1,7 1,7 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6

ITM A

IH mA

8 8 12 12 12 12 12 12 12 12 12 50 50 50 50 50 50 16 16 16 16 16 16 16 20 20 20 20 20 20 20 24 24 24 24 24 24 24

40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30

Continúa


Tabl Ta bl a 2.6. Continuación. Tiristor

TYN0516 TYN1016 TYN2016 TYN4016 TYN6016 TYN8016 BStC1040 BStC1046 BStC1053 BStC1040M BStC1046M BStC1053M BStD1040 BStD1046 BStD1040M BStD1046M BT145-500R BT145-600R BT145-800R BT150 BT151-500R BT151-600R BT151-800R BT151F-500R BT151F-650R BT151F-800R BT152-400R BT152-600R BT152-800R BT157-1300R BT157-1500R


50 100 200 400 600 800 600 700 800 600 700 800 600 700 600 700 500 600 800 500 500 600 800 500 650 800 400 600 800 1300 1500

10 10 10 10 10 10 4 4 4 6 6 6 8 8 10 10 25 25 25 4 12 12 12 9 9 9 20 20 20 3,2 3,2

160 160 160 160 160 160 60 60 60 95 95 95 130 130 130 130 300 300 300 25 100 100 100 100 100 100 200 200 200 20 20

IGT mA

25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 35 35 35 0,26 20 20 20 20 20 20 32 32 32 200 200

VGT VTM V V

1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1 1 1 1,5 1,5

1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,5 1,5 1,5 1,8 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 1,75 3,4 3,4

ITM A

IH mA

32 32 32 32 32 32 31 31 31 31 31 31 31 31 31 31 30 30 30 5 23 23 23 23 23 23 40 40 40 2,5 2,5

40 40 40 40 40 40 45 45 45 45 45 50 50 50 50 50 60 60 60 6 15 15 15 15 15 15 32 32 32 750 750

Triacs Ante la necesidad de poder controlar circuitos de corriente alterna con algún dispositiv dispositivo o semiconductor semicondu ctor de igual forma que lo hacíamos hacía mos con corriente continua con los tiristores, es que se desarrollaron los triacs. En la Fig. 2.22 mostramos su símbolo eléctrico.

65


Ánod Án odoo 2 Ánod Án odoo 1

Compuerta (Gate)

Fig. 2.22. Símbolo eléctrico del triac.

Siguiendo con la analogía anterior, podemos analizar el funcionamiento del triac como se ve en la Fig. 2.23. TRIAC S1

DG1

LP1 DG2

+ 1,5 V -

G

A2 S2

A1

+ 220 V DG3

DG4

Fig. 2.23. Analogía del funcionamiento de un triac con un relé.

Como antes, con S1 y S2 cerradas ahora vemos que podemos excitar con alterna o continua porque hay dos diodos DG1 y DG3, y la bobina del relé que está arrollada en ambos sentidos, permitiendo pasar ambos semiciclos cuando usamos alterna. Alimentando la lámpara con continua ésta enciende y abriendo S1 se mantiene encendida como sucedía con el tiristor, apagándose sólo si se abre S2. Si ahora aplicamos tensión alterna a la lámpara, y excitamos con alterna o continua indistintamente, vemos que también funciona, dado que los diodos DG2 y DG4 mantienen cerra do el contacto auto-retenido en ambos semiciclos. Ver Ver la Fig. 2.24.


TRIAC S1

DG1

LP1 DG2

A2

G

+ 1,5 V -

S2

A1 220 VCA DG3

DG4

Fig. 2.24. Alimentación de alta tensión con alterna.

Cómo se Prueba un Triac Este dispositivo es difícil de comprobar con un tester , salvo para verificar que no se encuentre en cortocircuito, donde el tester marcará un valor cero ohm en todas direcciones o infinito en el caso que se encuentre abierto. Es por esto que, en la Fig. 2.25, incluimos la descripción de un simple, pero efectivo, probador de triacs de muy fácil realización. L1

220 VCA

L2

Fig. 2.25. Circuito de prueba de triacs.

A 2

24 VCA

A 1

G 1k5

S1

10 k

Para finalizar este tema y comenzar a introducirnos en los electrodomésticos, mostramos en la Fig. 2.26, una típica aplicación de los triacs en un circuito de un lavarropas.

67

CAPÍTULO 3

Circuitos Integrados y Microprocesadores

En este capítulo veremos veremos los componentes componentes activos que controlan controlan el funcionamiento de los electrodomésticos, ellos son los circuitos integrados. integrados. Analizaremos Analizaremos los más comunes que se pueden encontrar encontrar y trataremos de explicarlos de la manera manera más simple posible para que que los lectores comprendan comprendan la importancia de los mismos.


Capítulo 3 - Circuitos Integrados y Microprocesadores 73

Circuitos Integrados Los circuitos integrados son dispositivos semiconductores que agrupan una serie de transistores, diodos, resistores, capacitores, etc., dentro de un mismo chip de silicio. Entre estos circuitos encontramos algunos que cumplen diferentes funciones, f unciones, como: •

Regular tensión.

•

Amplificar.

•

Temporizar.

•

Controlar los procesos de un equipo y su s u funcionamiento.

Los más empleados en las placas (circuitos impresos) de los aparatos electrodomésticos que estudiaremos son: •

Reguladores de tensión positiva y negativa.

•

Acondicionadores de salida.

•

Reguladores de velocidad.

•

Microprocesadores.

Su constitución interna está formada, f ormada, como ya hemos dicho, por todos los componentes ya vistos en forma individual en los capítulos precedentes. Con ellos se consigue: •

Ahorro de espacio.

•

Facilitar el armado de las placas de control.

•

Mejorar el funcionamiento del circuito.

Reguladores de Tensión Así como antes vimos el diodo zener, que se usaba como regulador, los integrados para esta función son más preci sos y además tienen funciones de protección contra cortocircuitos.


El esquema de conexión típico de un regulador de tensión es el mostrado en la Fig. 3.1.

Fig. 3.1. Circuito típico de aplicación de un regulador de tensión.

+

78xx

Entrada

Salida

Vcc ent

+

Vcc sal Masa

-

-

Este circuito es muy simple de construir y es común a toda la línea de reguladores de la serie 78xx cuyas características fundamentales, clasificadas en función de la tensión que pueden entregar, se observan en las siguientes tablas. Regulador

Tabla 3.1. Reguladores de tensión positiva fijos. (Las tensiones están expresadas en volt).

Tensión Tensión de Entrada de Salida Mínima Máxima

μA7805C

5

7

25

μA7806C

6

8

25

μA7808C

8

10,5

25

μA7810C

10

12,5

28

μA7812C

12

14,5

30

μA7815C

15

17,5

30

μA7818C

18

21

33

μA7824C

24

27

38

Notas: Corriente máxima de salida: 1,5 A (recomendada 1 A). Tolerancia tensión de salida: 5%. Tensión diferencial entrada/salida mínima: 2 V. Tensión máxima de entrada: 33 V (38 V para el 7824). Potencia disipable (temperatura cápsula 94º): 15 W. Corriente de cortocircuito: limitada internamente.


Podemos encontrarlos con diferentes tipos de encapsulados, los cuales están indicados con los sufijos T para el tipo TO-220 y K para el tipo TO-3, como se observa en la Fig. 3.2.

Salida

Salida

Masa (Ground)

Masa (Ground)

Entrada

Entrada a)

b)

Fig. 3.2.a) Encapsulado 3.2.a) Encapsulado TO-220. b) b) Encapsulado Encapsulado TO-3.

También puede variar el prefijo prefi jo de acuerdo al fabricante, fabrica nte, por ejemplo, el regulador µA7805C es fabricado fabric ado por Texas Instruments o Fairchild, mientras que el LM7805C es de National Semiconductors y el MC7805C lo hace Motorola. Tabla 3.2. Reguladores 3.2. Reguladores de tensión positiva fijos. (Las tensiones están expresadas en volt).

Regulador

Tensión de Salida

Tensión de Entrada Mínima Máxima 7 20

μA78L05AC

5

μA78L08AC

8

10,5

23

μA78L85AC

8,5

11,5

24

μA78L10AC

10

12,5

28

μA78L12AC

12

14,5

27

μA78L15AC

15

17,5

30

76 Reparando la Electrónica de la Línea Blanca Notas: Corriente máxima de salida: 100 mA. Tolerancia tensión de salida: 10%; 5% (Letra A). Tensión diferencial entrada/salida mínima: 2 V. Tensión máxima de entrada: 27 V (30 V para el 78L15). Potencia disipable (temperatura cápsula 94º): 715 mW. Corriente de cortocircuito: limitada internamente.

Aquí también podemos encontrarlos con diferentes tipos de encapsulados. En la Fig. 3.3.a) observamos el encapsulado Case 29 y en la b) el SOP-8 de montaje superficial.

Masa (Ground)

Salida Salida

a)

8

S/C

Entrada

Entrada

Entrada

Entrada

S/C Entrada

1

5

4

Masa (Ground)

b)

Fig. 3.3.a 3.3.a)) Encapsulado Case 29. b) 29. b) Encapsulado Encapsulado SOP-8. Tabla 3.3. Reguladores 3.3. Reguladores de tensión positiva fijos. (Las tensiones están expresadas en volt).

Regulador μA78M05C μA78M08C μA78M10C μA78M12C μA78M15C μA78M24C

Tensión Tensión de Entrada de Salida Mínima Máxima 5 7 25 8 10,5 25 10 12,5 28 12 14,5 30 15 17,5 30 24 27 38

Capítulo 3 - Circuitos Integrados y Microprocesadores 77 Notas: Corriente máxima de salida: 500 mA. Tolerancia tensión de salida: 10%; 5% (Letra A). Tensión diferencial entrada/salida mínima: 2 V. Tensión máxima de entrada: 30 V (38 V para el 78M24). Potencia disipable (temperatura cápsula 125º): 1,3 W. Corriente de cortocircuito: limitada internamente.

Aquí también podemos encontrarlos con diferentes tipos de encapsulados. En la Fig. 3.4.a) observamos el encapsulado TO-220 y en la b) el Case 369A de de montaje superficial. superficial .

Salida

Fig. 3.4. a) Encapsulado a) Encapsulado TO-220. b) Encapsulado b) Encapsulado Case 369A.

Masa (Ground) Salida

Entrada

Masa (Ground) Entrada a)

b)

Tensión de Salida Corriente Mínima Máxima Máxima LM317LZ 1,2 V 37 V 100 mA LM317MP 1,2 V 37 V 500 mA LM317H 1,2 V 37 V 500 mA LM317HVH 1,2 V 57 V 500 mA LM317T 1,2 V 37 V 1,5 A LM338T 1,2 V 32 V 5A LM317K 1,2 V 37 V 1,5 A LM317HVK 1,2 V 57 V 1,5 A LM338K 1,2 V 32 V 5A Regulador

Tabla 3.4. Reguladores de tensión positiva ajustables.

78 Reparando la Electrónica de la Línea Blanca Notas: Regulación en la línea típica: 0,01%V. Regulación en la carga típica: 0,1%.

Aquí también podemos encontrarlos con diferentes tipos de encapsulados. En la Fig. 3.5.a) observamos el encapsulado Case 221A y en la b) el Case 936 de montaje superficial.

Entrada Salida Entrada

Ajus te

Salida Aju ste b)

a)

Fig. 3.5.a 3.5.a)) Encapsulado Case 221A. b) 221A. b) Encapsulado Encapsulado Case 936. Tabla 3.5. Reguladores 3.5. Reguladores de tensión negativa fijos. (Las tensiones están expresadas en volt).

Regulador Tensión de Salida

Tensión de Entrada Mínima Máxima -7 -25

μΑ7905C

-5

μΑ7908C

-8

-10,5

-25

μΑ7912C

-12

-14,5

-30

μΑ7915C

-15

-17,5

-30

μΑ7918C

-18

-21

-33

μΑ7924C

-24

-27

-38

Capítulo 3 - Circuitos Integrados y Microprocesadores 79 Notas: Corriente máxima de salida: 1,5 A (recomendada 1 A). Tolerancia tensión de salida: 5%. Tensión diferencial entrada/salida mínima: 2 V. Tensión máxima de entrada: -33 V (-38 V para el 7924). Potencia disipable (temperatura cápsula 90º): 15 W. Corriente de cortocircuito: limitada internamente.

Aquí también podemos encontrarlos con diferentes tipos de encapsulados. En la Fig. 3.6.a) observamos el encapsulado TO-220 y en la b) el TO-3 de montaje metálico.

Salida Salida Masa (Ground)

Masa (Ground) Entrada

Entrada a)

b)

Fig. 3.6.a) Encapsulado 3.6.a) Encapsulado TO-220. b) b) Encapsulado Encapsulado TO-3. Tabla 3.6. Reguladores 3.6. Reguladores de tensión negativa fijos. (Las tensiones están expresadas en volt).

Regulador

Tensión de Salida


MC79L05AC

-5

MC79L12AC

-12

-14,5

-27

MC79L15AC

-15

-17,5

-30

Notas: Corriente máxima de salida: 100 mA. Tolerancia tensión de salida: 10%; 5% (Letra A). Tensión diferencial entrada/salida mínima: 2 V. Tensión máxima de entrada: -27 V (-30 V para el 79L15). Potencia disipable (temperatura cápsula 94º): 715 mW. Corriente de cortocircuito: limitada internamente.


Aquí también podemos encontrarlos con diferentes tipos de encapsulados. En la Fig. 3.7.a) observamos el encapsulado Case 29 y en la b) el SOP-8 de montaje superficial.

Salida Masa (Ground)

Salida

1

8

S/C

Entrada

Entrada

Entrada

Entrada

S/C

Masa (Ground)

5

4

Entrada b)

a)

Fig. 3.7.a 3.7.a)) Encapsulado Case 29. b) b) Encapsulado Encapsulado SOP-8. Tabla 3.7. Reguladores 3.7. Reguladores de tensión negativa fijos. (Las tensiones están expresadas en volt).

Regulador Tensión de Salida


μΑ79M05C

-5

μΑ79M08C

-8

-10,5

-25

μΑ79M12C

-12

-14,5

-30

μΑ79M15C

-15

-17,5

-30

μΑ79M18C

-18

-23

-33

μΑ79M24C

-24

-33

-38

Notas: Corriente máxima de salida: 500 mA. Tensión diferencial entrada/salida mínima: 2 V. Tensión máxima de entrada: -33 V (-38 V para el 79M24). Potencia disipable (temperatura cápsula 125º): 1280 mW. Corriente de cortocircuito: limitada internamente.


Aquí también podemos encontrarlos con diferentes tipos de encapsulados. En la Fig. 3.8.a) observamos el encapsulado TO-220 y en la b) el Case 369A de de montaje superficial. superficial .

Salida Masa (Ground) Salida

Entrada

Masa (Ground) Entrada a)

b)

Fig. 3.8.a) Encapsulado 3.8.a) Encapsulado TO-220. b) Encapsulado Case 369A. Tabla 3.8. Reguladores 3.8. Reguladores de tensión negativa ajustables.

Tensión de Salida Corriente Mínima Máxima Máxima LM337LZ -1,2 V -37 V 100 mA LM337MP -1,2 V -37 V 500 mA LM337H -1,2 V -37 V 500 mA LM337HVH -1,2 V -47 V 500 mA LM337T -1,2 V -37 V 1,5 A LM337K -1,2 V -37 V 1,5 A LM337HVK -1,2 V -47 V 1,5 A Regulador

Notas: Regulación en la línea típica: 0,01 %V. Regulación en la carga típica: 0,1 %.


Aquí también podemos encontrarlos con diferentes tipos de encapsulados. En la Fig. 3.9.a) observamos el encapsulado Case 221A y en la b) el Case 936 de montaje superficial.

Entrada Salida Entrada

Ajus te

Salida Ajus te a)

b)

Fig. 3.9.a 3.9.a)) Encapsulado Case 221A. b) b) Encapsulado Encapsulado Case 936.

Acondicionadores Acondicionador es de Señal Su función es acondicionar la señal de salida del microprocesador de manera de llevarla a valores de corriente aceptables para accionar los circuitos asociados, como se aprecia en la Fig. 3.10. En este caso, vemos cómo acondicionan la señal para permitir que enciendan los leds a los cuales están conectados.


3 3

4 3

5 3

6 3

7 3

8 3

9 3

0 4

1 4

2 4

3 4

4 4

5 4

6 4

7 4

8 4

9 4

0 5

V 4 , 5

1 8 6 0 2 C I N L U

1 8 8 0 2 C I N L U

3 4

3 4

0 9 8 7 R R

3 4

3 4

3 4

3 4

3 4

8 7 6 5 4 7 7 7 7 7 R R R R R

Fig. 3.10. Aplicación 3.10. Aplicación de un circuito acondicionador de señal.


Dentro del integrado, se encuentran grupos de circuitos como los que observamos en la Fig. 3.11. V5 9

20 k

Sólo 2983/84 2983/84

7k2

Entrada

3k Salida 1k5

Masa (Ground)

Fig.. 3.11. Fig 3.11. Circuito Circuito interno de un acondicionador de señal.

En las Figs. 3.12; 3.13 y 3.14 podemos observar parte de la información que brindan los fabricantes, en sus hojas de datos, de algunos circuitos integrados acondicionadores de señal, el TD62783 y la serie de ULN2001 a ULN2004.


Fig. 3.12. Hoja 3.12. Hoja de datos del TD62783.


Fig. 3.12. Continuación.


DEVICE NUMBER NUMBER DESIGNATION DESIGNATION

PARTIAL SCHEMATICS

ULN2001A(Each Driver)

VCE(MAX)

50 V

50 V

95 V

IC(MAX)

500 mA

600 mA

500 mA

Logic

Part Number

General Purpose

PMOS, COMS

ULN2001A*

5V

ULN2003A*

TTL, CMOS

ULN2 ULN20 003L* 3L*

6 - 15 V

-

ULN2023A*

ULN2 ULN20 013A*

ULN2023L*

-

ULN2024A

ULN2004A*

COMS, PMOS

ULN2004L*

* Also available for operation operation between between -40 ºC and +85 ºC. ULN20X3A/L(Each Driver)

ULN20X4A/L(Each Driver)

* To order, change prefix from ULN to ULQ

S T T A W N I N O I T A P I S S I D R E W O P E G A K C A P E L B A W O L L A

S U F F I X X L

S U F F I X A , R



J A

, R

 J

= 6 0 º C / W

= 1 1 0 º C C / W

A

AMBIENT TEMPERATURE IN ºC

X=Dig X=Digit it to iden identi tify fy spec specif ific ic devi device ce.. Spec Specif ific icat atio ion n show shown n appil appiles es to famil family y of devices with remaining digits as show. See matrix above.

Fig. 3.13. Hoja de datos del ULN2001 al 2004.

Reguladores de Velocidad Los motores de las lavadoras europeas tienen unas placas de control que regulan la velocidad de lavado y centrif ugado.


Fig. 3.14. Continuación de hoja de datos del ULN2001 al 2004.

La tecnología de estas placas varía según las marcas, algunas usan integrados reguladores, otras microcontroladores, pero la base de todas ellas fue y sigue siendo el control universal de motores TDA 1085C, de Motorola Semiconductors, como vemos en la Figs. 3.15 y 3.16.

Fig. 3.15. Encapsulados más comunes del TDA 1085C.

El integrado dispara un pulso en concordancia con los requerimientos de regulación. La velocidad del motor es, entonces, sensada digitalmente por medio de un tacogenerador, el cual la convierte en una tensión.


Fig. 3.16. Esquema interno del TDA1085C.


La velocidad es regulada en forma externa y se aplica al integrado, así como los datos de dos rampas de aceleración, las cuales establecen el rango de velocidad, dentro de un eficiente control de la máquina. El circuito cuenta, además, con protección contra corte de corriente, sobrecorriente y fallas en e n el tacogenerador. La hoja de datos del integrado trae un circuito típico que se puede comparar con todas las versiones de placas de control que encontramos en el mercado y usan el componente bajo análisis. En este circuito podemos apreciar dos etapas, la de control y la de potencia. El control comienza con la señal que llega desde un tacogenerador solidario al eje del motor, el cual genera un tren de pulsos cuyo ancho depende depende de la velocidad del mismo. En un lavarropas, en el modo lavado, el tambor con la ropa gira a alrededor de 50 rpm, por lo cual el integrado mantiene al motor girando a la velocidad necesaria para conseguir estas 50 rpm. En el modo centrifugado, el tambor, dependiendo del modelo de lavadora, gira desde 350 rpm hasta 1200 rpm, de lo cual se desprende que el motor debe tener un control de velocidad dado que, de lo contrario, se puede embalar e mbalar y destruir, dañando también otras partes de la lavadora. De ahí que sea necesario procesar la información del tacogenerador con la placa. La etapa de control además de sensar la velocidad comanda a la parte de potencia donde está el triac que entrega los pulsos de tensión al motor para mantenerlo funcionando a la velocidad correcta. Es de vital importancia la posición del tacogenerador, pues si se sale de la misma, cortaría todo el funcionamiento de la placa y no podría proteger al motor, motor, como se muestra en la Fig. 3.17.a), b) y c).


Fig. 3.17.a) Circuito 3.17.a) Circuito típico del regulador de velocidad con el TDA 1085C.


Fig. 3.17.b) Hoja 3.17.b) Hoja de datos del TDA 1085C.


Fig. 3.17.c) Hoja 3.17.c) Hoja de datos del TDA 1085C (continuación).

Microprocesadores y Microprocesadores Microcontroladores Según las formas de acceder a las instrucciones los dividimos en: •

Microprocesadores.

•

Microcontroladores.

Ambos dispositivos nos permiten ejecutar una lista de instrucciones (programas) los cuales se encuentran almacenados en una memoria. Los microprocesadores buscan la información en una memoria adjunta (externa a ellos) y la procesan, mientras que los microcontroladores tienen una memoria interna en dónde se almacena la información y los programas. Esto nos permite disminuir los tiempos en la búsqueda de datos, dado que los buses de datos y de direcciones, buscan en las distintas memorias al mismo tiempo. Los microcontroladores cuentan con un conjunto de instrucciones mucho más reducido que los microprocesadores. Se emplean, por ejemplo, en las placas de control de velocidad de motores, como ya hemos visto.


Fig. 3.18 3.18.. Diagrama en bloques de un microprocesador en una lavadora.

Los microprocesadores se usan en las placas de operación de las lavadoras, heladeras y equipos de aire air e acondicionado. Si consideramos una lavadora, el diagrama en bloques de funcionamiento es el mostrado en la Fig. 3.18. Nótese que las flechas indican hacia dónde va la información, por por ejemplo, hacia la pantalla el microprocesador envía información, del teclado la recibe, etc.


Fig. 3.19. Diagrama 3.19. Diagrama en bloques de un microcontrolador.

El corazón del microprocesador es su oscilador, el cual controla el funcionamiento funciona miento dando los tiempos tiempos de ejecución de las instrucciones. instrucciones. En la Fig. 3.19 observamos el diagrama en bloques de un microcontrolador, y en la Fig. 3.20 su diagrama de terminales.

Fig. 3.20. Diagrama 3.20. Diagrama de terminales de un microcontrolador.


¿Cuándo Usar un Microprocesador o un Microcontrolador Microcontrolador? ? Los diseños con microcontroladores se usan cuando el circuito electrónico de control se coloca dentro del mismo dispositivo a controlar, siendo su función única y repetitiva, por ejemplo l as placas de control de motores de lavadoras. Los diseños con microprocesadores son aquéllos que se utilizan fuera del equipo a controlar y tienen la posibilidad de ser ampliables y modificables, para adaptarlos a otras tareas. Para aclarar un poco más la situación vamos a explicar de otra forma la diferencia entre un microcontrolador y un microprocesador. Para ello vamos a definir qué se entiende por computadora. Una computadora es un sistema cuya función es procesar programas que fueron realizados por medio de de instrucciones. Para dicho proceso no sólo necesita el programa mencionado antes, sino también tener señales de entrada y salida, que provienen de sus periféricos. En nuestro caso, para los electrodomésticos, son las señales que llegan del control remoto o de los sensores de temperatura, nivel, etc. Para realizar el proceso la computadora necesita de tres partes fundamentales, que son: el procesador, la memoria y los módulos de entrada y salida. Los microcontroladores, a diferencia de las computadoras, tienen dos de las tres partes antes mencionadas en un solo chip, el procesador y la memoria. O sea, que conectándole conectándole los módulos de entrada y salida, la alimentación y el reloj, que controla su funcionamiento, está listo para realizar su tarea.


Un microprocesador sólo contiene en el chip el procesador, que se encarga de la interpretación de las instrucciones y de realizar las operaciones que éstas le indiquen. Para ello, se le deben conectar la memoria, dónde están todas las instrucciones y los dispositivos de entrada y salida, así como también la alimentación y el reloj. Para los dos dispositivos, hay tres medios de llegar a la información internamente. Ellos son los llamados buses y se dividen en: bus de direcciones, quien lleva la dirección de la posición de la memoria o dispositivo de entrada salida a la que se debe acceder; bus de datos e instrucciones, que lleva los datos o instrucciones desde y hacia la memoria y periféricos; y bus de control, que lleva las instrucciones que gobiernan el funcionamiento del procesador procesa dor..


CAPÍTULO 4

Máquinas Lavadoras Controladas Electrónicamente

En este capítulo veremos veremos la evolución de las las máquinas lavadoras hasta llegar a las electrónicas y allí explicaremos el funcionamiento de una placa de control control electrónica.


Electrónicamente 101 Capítulo 4 - Máquinas Lavadoras Controladas Electrónicamente

Evolución de las Lavadoras Para entender bien este tema haremos una breve reseña de los tipos de lavadoras que fueron apareciendo. En una primera época las lavadoras eran del tipo manual, con esto queremos denominar a aquellas máquinas que para funcionar necesitaban que el usuario efectuara la carga de agua, colocara el polvo de lavar, lavar, determinara el tiempo para el lavado, efectuara el desagote, nuevamente la cargara de agua para el enjuague, etc. Estas máquinas fueron reemplazadas por las semiautomáticas, las cuales sólo debían ser parcialmente operadas por el usuario, dado que en función de la posición de una llave selectora, la máquina cargaba sola el agua y la desagotaba, como así también comenzaba los procesos de centrifugado. El mundo fue cambiando, las mujeres ocupando su tiempo libre y los fabricantes de lavadoras empezaron a automatizar los procedimientos. Es aquí cuando aparece aparece la línea europea de lavadoras, las cuales realizan todas las tareas en forma automática. El usuario sólo ingresa la ropa, el polvo de lavar, los aditivos, programa el lavado que desea desea realizar, enciende la máquina y se retira a ocuparse de otras cosas. Pasado un tiempo (de una hora, hora y media) se realizó el lavado y las prendas quedaron listas para tender a secar. Si la maquina también incorpora la función de secado automático, al cabo de una hora más las prendas quedan listas para guardar. Estos lavarropas tenían y tienen un elemento electromecánico llamado timer o o programador, como se muestra en la Fig. 4.1, el cual cumple con todas las operaciones. El timer es es un elemento costoso, dada su compleja construcción y además es muy fácil de dañar por mal uso o por fallas de los otros componentes, quiénes por medio del cableado van conectados a


Fig. 4.1. Aspecto de los timer o o programadores mecánicos.

Fig. 4.2. Aspecto de distintas placas de control de motores de lavadoras europeas.

Electrónicamente 103 Capítulo 4 - Máquinas Lavadoras Controladas Electrónicamente

él, como por ejemplo: el motor, la bomba de desagote, el bloqueo de puerta, etc. Esta causa, y otra fundamental que fue reducir el tiempo del proceso completo del lavado, llevaron a los países asiáticos a estudiar el problema y concebir lavadoras automáticas totalmente electrónicas, las cuales realizan la tarea de lavado completa en mucho menos tiempo que las anteriores, pero con un mayor gasto de agua debido al método de lavado que usan. Si bien, como vimos en el Capítulo 3, las máquinas llevan una placa de control de velocidad del motor, motor, como la que mostramos en la Fig. 4.2, en las electrónicas todo lo hace la placa de control que se encuentra debajo del panel de comandos, como se observa en la Fig. 4.3. Vemos en la Fig. 4.3 que sobre esta placa plac a se encuentran todos los componentes explicados en los capítulos anteriores y que en su conjunto, dirigidos por el microprocesador, realizan todas las operaciones de la máquina. Para entender un poco mejor todo esto vamos a explicar cómo funciona el tablero de comandos de una lavadora de este tipo (ver la Fig. 4.4). A continuación detallaremos las funcones de cada uno de los comandos del panel:

1. Luces Luces de indicac indicación ión de funcio funciones. nes. Las cuales titilan para mostrar la función que se está realizando y se detienen al finalizar la misma. 2. Alimen Alimentad tador or de agua agua.. Presionando este botón, se selecciona la temperatura del agua con la siguiente secuencia: fría, tibia, caliente y nuevamente comienza el ciclo en fría. Esta secuencia se produce cada vez que se presiona el botón.


Fig. 4.3. Aspecto de de la placa de comandos de una lavadora electrónica.

Capítulo 4 - Máquinas - Máquinas Lavadoras Controladas Electrónicamente Electrónicamente 105

Frente del panel de comandos de una lavadora electrónica. Fig. 4.4. 4.4. Frente

3. Nive Nivell de agu agua. a. Se seleccionan los distintos niveles de la siguiente manera: alto, medio, bajo y mínimo. 4. Modo. Con este botón se selecciona el modo (ciclo) de lavado que se desea, por ejemplo lavado, enjuague, centrifugado, etc. 5. Func Funcio ione nes. s. Con este comando se selecciona la función que la máquina cumple, pudiendo ser: Fuzzy Fuzzy,, Económico o Lana.

Aquí hacemos un alto para explicar un poco el sistema s istema Fuzzy, el cual se basa en una teoria conocida como de la lógica difusa o Fuzzy Logic la que tiene en cuenta los grados de pertenencia que un elemento tiene en distintos conjuntos. Para explicarlo más claramente, tomemos la sentencia el día está nublado. Desde la lógica aritmética (la del sí y el no, la del verdadero o falso) sería está nublado o no lo está, en cambio desde la lógica difusa, se comenzarían a evaluar las distintas posibilidades intermedias entre sin nubes y totalmente nublado, para quedarnos con la que mayor importancia tenga. Con este método la máquina se acerca al pensamiento humano, estimando en función del peso de la ropa que se colocó en su interior, cuál es el mejor programa de lavado que deberá realizar, realiz ar, eligiendo el nivel de agua y en función de este dato, los tiempos de lavado, enjuague y centrifugado.


La forma cómo la máquina sensa el peso de la ropa, es por medio de arranques y paradas, siguiendo una secuencia de tiempos y repitiéndola una cierta cantidad de veces, determina la cantidad de agua que debe colocar. Según esa cantidad de agua, calc ula los tiempos que tardarán cada una de las partes del proceso, o sea: lavado, enjuague y centrifugado. 6. Disp Displa lay y. En él, se va observando el tiempo que tarda cada fase del lavado. 7. Arranq Arranque ue y pau pausa. sa. Hace que la máquina comience a funcionar o se detenga cada vez que se lo pulsa. 8. En Ence cend ndid ido. o. Con él se enciende y apaga la máquina.

Explicado el funcionamiento del panel frontal, veamos ahora el circuito eléctrico de la lavadora. En la Fig. 4.5 observamos cómo se interconectan al panel todos los elementos que hacen al funcionamiento de la lavadora, entre ellos: el motor, la bomba de desagote, el presostato que sensa el nivel de agua, las válvulas de entrada de agua, etc. Hagamos hincapié en la parte de la conexión a la línea de alimentación. Por medio de los fusibles FUSE 1 y FUSE 2, el transformador alimenta a la placa de control; vemos que el secundario del mismo tiene dos cables rojos que van a la ficha denominada Trans red. Pasemos ahora a analizar el circuito electrónico de la placa, como se muestra en la Fig. 4.6. Por el conector rojo de dos contactos llegamos al puente de diodos del cual obtenemos los 12 V, V, con lo que alimentamos al imentamos al regulador 78LR05, quién entrega los 5 V al microprocesador (rectángulo central denominado Micom) por los terminales 20 y 21 (lado izquierdo del Micom).


Fig. 4.5. 4.5. Esquema Esquema eléctrico de conexiones.

Dijimos que el microprocesador controlaba el funcionamiento del lavarropas, veremos ahora cómo desde cada terminal de éste salen las informaciones (señales de control) que llegan a cada parte integrante del sistema.


Circuito electrónico de la placa de control. Fig. 4.6. 4.6. Circuito


Fig. 4.6. Continuación. 4.6. Continuación.


Siguiendo en el lado izquierdo del Micom, vemos el terminal 23 que recibe información del motor para cambiar el sentido de giro en el modo lavado, a este terminal llega la información a través del transistor C815 y éste es comandado por el circuito optoacoplador IC5, al cual le llega la información del sentido de giro. El microprocesador procesa esta información y decide los cambios de giro del motor, enviando las órdenes al mismo por los terminales 31 y 33, cuyas salidas, debidamente acondicionadas por IC4, controlan a los triacs 2 y 3, que se conectan con los bobinados del motor en cuestión. Además de esos dos triacs tenemos otros tres que, respectivamente, comandan: •

•

•

Bomba de desagote (terminal 34 del Micom), Triac 1. Electroválvula de entrada de agua caliente (terminal 26 del Micom), Triac 4. Electroválvula de entrada de agua fría (terminal 27 del Micom), Triac 5.

En el lado derecho del Micom podemos apreciar los terminales de entrada 29 y 30, a los cuales les llega la información desde el teclado de programación, ubicado en el frente de la máquina. Los terminales 2; 3; 4 y 5 envían señales al IC2, el cuál las acondiciona y las reenvía a los leds que se encienden en el panel para indicar cuál es la programación realizada desde el teclado. Los terminales 35; 36; 37; 39; 40; 41 y 42 envían señales al IC3, que a su vez comanda los dos dígitos del display display,, donde se van indicando los tiempos de cada paso del programa. Por último, al terminal 19 del Micom llega señal del interruptor de la puerta indicando que la misma está cerrada, y al 24, la información del sensor de nivel de agua, para que, según el lavado a realizar, se cargue la cantidad de agua correspondiente.

CAPÍTULO 5

R efrigeradores efrigeradores con Controles Electrónicos

Al finalizar la lectura de este capítulo estaremos estaremos en condiciones condiciones de efectuar la revisación de la placa de control control de un refrigerador, refrigerad or, dado dado que explicaremos explicaremos las partes fundamentales fundamentales de ésta y cómo cómo interaccionan con el circuito de frío frío de la máquina.


Capítulo 5 - Refrigeradores con Controles Electrónicos 113

Evolución de los Refrigeradores También los refrigeradores fueron sufriendo sufri endo cambios en función de las necesidades de los usuarios. Antiguamente las heladeras eran simples, sólo se enfriaba la bebida y los productos para el día, o a lo sumo dos o tres días y no más, dado que las costumbres eran comprar los alimentos casi diariamente. El auge de los supermercados y el menor tiempo que los usuarios tienen, llevó a realizar las compras en forma semanal y/o mensual, lo cual trajo aparejado la necesidad de no romper la cadena de frío de los alimentos, dado que se deberían conservar por más tiempo, como así también poder cocinar para toda la semana y/o el mes y congelar esa comida para que se mantenga. Todo esto llevó a incluir en los refrigeradores refrigera dores los frez frezzers zers y por lo tanto a cambiar también el concepto de la heladera por una que no se tuviera que vaciar para descongelar, pues que como dijimos antes, toda la mercadería comprada se echaría a perder. De ahí el concepto de no frost , además se necesitaba espacio donde guardar lo de uso frecuente en forma separada de lo que queríamos conservar por más tiempo, y entonces se diseñaron dos recintos distintos, con dos puertas independientes: la del refrigerador y la del frezzer. Dentro de este tipo de máquinas podemos hacer una clasificación según el modo de generar el frío, en heladeras de uno o dos fríos. Las primeras usan un solo motocompresor como elemento generador de frío para el frezzer y luego, lo conducen al refrigerador por medio de ventilación forzada. En cambio, las de dos fríos usan dos motocompresores para generar los dos fríos, uno para el frezzer y otro para el refrigerador. En todas las heladeras de última generación se han incluido controles electrónicos y hasta inclusive ya las hay con computadoras que controlan el stock de alimentos en su interior, generan el pedido al supermercado, sugieren comidas con los alimentos disponibles, etc.


Fig. 5.1. Frente del panel de control.

Veremos a continuación, continuac ión, como aplicac aplicación ión de los componente componentess vistos v istos,, un ejemplo ejemplo de de una una helader he laderaa con co n controles cont roles electrónicos. electróni cos. Comenzamos mostrando, en la Fig. 5.1, el frente del control de la misma. Vemos que el mismo mis mo está dividido, a la izquierda se controla el frezzer y a la derecha el refigerador, en ambos casos tenemos posiciones que van desde low (bajo), pasando por mid (medio) (medio) y llegando a high (alto), además es posible realizar un enfriado rápido (quick) en uno o en los dos recintos. Con la tecla REF/CHILLED se puede elegir tanto fij ar la temperatura del refrigerador a partir de una de referencia, como que se ajuste según el frío del recinto. La tecla ALARM conecta la alarma de aviso de puerta abierta. Analicemos ahora los distintos circuitos para llegar al diagrama completo.

Fuente de Alimentación Partiendo de un transformador con dos secundarios (ver el circuito completo en la Fig. 5.10), la fuente está dividida en dos circuitos rectificadores, como se observa en la Fig. 5.2. Uno ellos entrega 12 V y el otro 5 V, V, en ambos casos se rectifica con un puente de diodos y luego se regula la salida sali da con un regulador integrado de salida fija positiva.

Cristal Oscilador del Microprocesador Como vimos al explicar los microprocesadores, el oscilador es la pieza fundamental para su funcionamiento, dado que que establece el tiempo de transmisión y recepción de las instrucciones desde y


Fig. 5.2. Diagrama de la fuente de alimentación.

hasta los elementos lógicos dentro del microprocesador. Ver Ver la Fig. 5.3.

Fig. 5.3. Esquema de conexión del cristal.

Circuito de Reset Con este circuito se borra toda la programación del funcionamiento seleccionada por el usuario, y se reinicia el sistema con la configuración que sale de fábrica, permitiéndole comenzar con otra programación. Ver Ver la Fig. 5.4.

Circuito de los Interruptores de Seguridad Todos los interruptores de seguridad se guridad van conectados al microprocesador de manera tal de enviarle información al mismo.


Fig. 5.4. Circuito de reset.

Entre ellos tenemos el sensado de puertas cerradas, de control de temperatura, etc. Cuando se sensa 0 V, V, significa que el interruptor está activado y 5 V significa que está desactivado. Ver Ver la Fig. 5.5.

Fig. 5.5. Circuito de interruptores de seguridad.

Circuito de los Sensores de Temperatura En la Fig. 5.6, vemos cómo los sensores de temperatura del frezzer y del refrigerador envían información informac ión al microprocesador. Cada sensor tiene un cable conectado a masa y el otro a un resistor a 5 V. V. Para entrar al a l terminal del procesador proce sador pasa por un circuito RC, el cual filtra cualquier perturbación, pero no afecta al dato de temperatura.


Fig. 5.6. Circuito de sensores de temperatura.

Los sensores son termistores del tipo NTC, o sea al aumentar la temperatura su resistencia baja. Para determinar el valor de tensión que está llegando al terminal del microprocesador desde cualquier sensor se utiliza la siguiente ecuación: Vf = ( Rth / R014 + Rth ) × Vcc (se tomó como ejemplo el sensor de temperatura del freezer). Rth es el valor de la resistencia del termistor a la temperatura que tiene el freezer en el momento de la medicion y el cálculo, los valores de Rth vienen dados como se muestra en la Tabla 5.1. Para finalizar, cabe destacar que el freezer tiene un sensor de temperatura y el refrigerador tiene dos, uno en la parte alta y otro en la baja, siendo el valor que entra al Micom un promedio de ambos sensores. Además hay otro que sensa la temperatura del aire del ambiente.

Circuito del Teclado y Display En la Fig. 5.7 se observan dos placas. La de la derecha, denominada panel, es en donde se encuentran las teclas y los leds, que son la


Tabl Ta bl a 5.1. Valores de Rth en función de la temperatura. Temp. Rth ºC k ± 1% -35 68,648 -34 65,011 -33 61,595 -32 58,384 -31 55,366 -30 52,526 -29 49,854 -28 47,337 -27 44,967 -26 42,733 -25 40,626 -24 38,640 -23 36,765 -22 34,995 -21 33,323 -20 31,743 -19 30,250 -18 28,838 -17 27,502 -16 26,237 -15 25,040 -14 23,906

VRth Temp. Rth V ºC k ± 1% 4,364 -13 22,832 4,333 -12 21,814 4,301 -11 20,848 4,268 -10 19,932 4,235 -9 19,062 4,200 -8 18,237 4,164 -7 17,453 4,127 -6 16,709 4,090 -5 16,001 4,051 -4 15,328 4,012 -3 14,688 3,972 -2 14,080 3,930 -1 14,501 3,888 0 12,949 3,845 1 12,424 3,802 2 11,924 3,757 3 11,447 3,712 4 10,993 3,666 5 10,559 3,620 6 10,146 3,573 7 9,752 3,525 8 9,375

VRth Temp. Rth V ºC k ± 1% 3,477 9 9,016 3,428 10 8,673 3,379 11 8,345 3,329 12 8,032 3,279 13 7,732 3,229 14 7,446 3,178 15 7,172 3,127 16 6,910 3,076 17 6,659 3,025 18 6,420 2,974 19 6,190 2,923 20 5,970 2,872 21 5,759 2,821 22 5,557 2,770 23 5,363 2,719 24 5,178 2,668 25 5,000 2,618 26 4,829 2,567 27 4,665 2,518 28 4,508 2,468 29 4,357 2,419 30 4,212

VRth V 2,370 2,322 2,274 2,227 2,180 2,134 2,088 2,043 1,998 1,954 1,911 1,869 1,786 1,768 1,745 1,705 1,666 1,628 1,590 1,553 1,517 1,481

interfaz con la cual el usuario comanda y verifica verif ica el funcionamiento f uncionamiento de la heladera mendiante el panel que vimos en la Fig. 5.1. Por medio de un conector vamos desde el panel a la placa principal (ubicada a la izquierda), y ahí mediante los acondicionadores de señal, nos conectamos al Micom.

Circuito de Control del Movimiento del Damper Dijimos que en las heladeras no frost el el frío se generaba en el frezeer y por ventilación forzada se enviaba al refrigerador, esto sucede a través de un conducto ubicado en la pared del fondo del refrigerador. Este conducto tiene una ventana que se lla ma damper que se abre y cierra por medio de un motor digital o por pasos. De la apertura o cierre del damper depende depende la cantidad de frío que


Fig. 5.7. Circuito del teclado y display.


ingresa al recinto del refrigerador, esto mantiene la temperatura dentro de los valores establecidos por los controles del panel de comando. En la Fig. 5.8, se observa el circuito que comanda al damper.

Fig. 5.8. Control del damper .

Circuito de Control de los Periféricos En el esquema de la Fig. 5.9 observamos cómo el microprocesador (Micom) envía las órdenes al circuito acondicionador, el cual a su vez acciona las bobinas de los relés del compresor, damper , etc. Cuando en el pin 17 del Micom hay un valor alto (5 V), el IC03 conecta a masa a la bobina del relé que comanda al compresor, éste cierra el circuito de alimentación de corriente alterna y el compresor comienza a funcionar. Lo mismo ocurre con cada relé de la Fig. 5.9 cuando el Micom envía la señal de comando. Para finalizar, vemos cómo todas estas partes unidas forman el esquema electrónico general mostrado en en la Fig. 5.10.


Fig. 5.9. Circuito de control de los perifericos.


Fig. 5.10. Esquema completo de la placa de control.

CAPÍTULO 6

Electrónica en Equipos de Aire Acondicionado

En este capítulo analizaremos analizaremos los controles electrónicos de los diferentes tipos de equipos de aire aire acondicionado, acondicionado, como así también los puntos a tener tener presente en el momento momento de instalar estos equipos.


Electrónica a en Equipos de Aire Acondiciona Acondicionado do 125 Capítulo 6 - Electrónic

Clasificación de los Equipos de Aire Acondicionado Los equipos de aire acondicionado también están cada vez más controlados por dispositivos electrónicos, lo cual brinda mucha más comodidad al usuario, además de mayor cantidad de prestaciones de los aparatos. Para poder entrar en tema veamos primero, en la Tabla 6.1, una clasificación de los distintos tipos de equipos. Tabl Ta bl a 6.1. Clasificación de los equipos de aire acondicionado.

Modelo

Tipo de Frío Frío sólo Compactos o de Ventana Frío-Calor Frío sólo Split Frío-Calor Frío sólo Multi Split Frío-Calor Equipos Centrales Frío-Calor

Frigorias

BTU

1.260 a 6.000 5.000 a 24.000 1.400 a 6.500 5.500 a 26.000 2.100 a 6.000 8.500 a 27.000 Mas de 6.000 Mas de 27.000

Equipos Compactos Dentro de los equipos compactos tenemos los convencionales y los controlados electrónicamente. Los convencionales traen como controles un ter mostato que regula la temperatura, y una llave selectora que varía las distintas funciones mientras que los controlados electrónicamente tienen la placa principal y la de display, display, además del control remoto. Veamos primero el diagrama eléctrico, para entrar luego en el circuito electrónico. En la Fig. 6.1, vemos los componentes que lo constituyen con sus respectivos símbolos y la interconexión entre ellos. Al compresor llega la alimentación a través de un relé llamado RY-COMP. RY -COMP. Los relés rel és RY-H RY-H y RY RY-L -L accionan acci onan las l as dos do s velocidad vel ocidades es


Fig. 6.1. Esquema eléctrico de un equipo compacto.

del ventilador, alta y baja respectivamente, estos relés, como el del compresor, están en la placa de control. Otro componente importante de este esquema es el transformador que alimenta la placa que vemos en la Fig. 6.2. Nótese que en la entrada del transformador, en paralelo con el primario, se encuentra el componente ZNR, que que es el varistor utilizado para eliminar los picos de la tensión de entrada de línea y el conector CN-TH, donde va el termistor que sensa la temperatura. En la Fig. 6.2 vemos cómo partiendo partie ndo del secundario del transformador y pasando por el puente rectificador, rectif icador, vamos hacia dos circuitos integrados reguladores de tensión t ensión IC2 e IC3, de 12 V y 5 V respectivamente, desde los cuales se obtienen las alimentaciones para el resto de los componentes de la placa.


En el centro de dicha placa vemos el microprocesador, hacia la izquierda del mismo observamos que al terminal 1 llega la señal del reset desde desde IC4, la cual se utiliza para volver a colocar la programación del equipo en cero. Al terminal 5 llega la información del termistor que sensa la temperatura. Los terminales 8; 9; 10 y 11 envían señales al display a través de IC6, que es el integrado acondicionador. De las patas 12; 13; 16; 17 y 18 salen las señales que activan, una vez acondicionadas algunas por IC5 y otras por IC6, al compresor, al ventilador, al buzzer , etc. El receptor del control remoto va conectado a los pines 2 y 21, y el oscilador a cristal del reloj del microprocesador se conecta entre los pines 27 y 28. La Fig. 6.3 nos muestra la placa de control del lado de los componentes, para poder así individualizarlos al momento de una reparación, del mismo modo la Fig. 6.4, hace lo propio con el display del aparato. Por último, en la Fig. 6.5 se observa el frente del display tal como el usuario lo ve, en el momento de realizar la programación. La información que nos muestra este display es sencilla, teniendo: •

Indicación de ventilador encendido.

•

Indicación de frío conectado.

•

Selección de temperatura, desde 20 °C hasta 30 °C.

•

Selección del tiempo de funcionamiento, desde 2 hs hasta 12 hs.

•

Receptor del control remoto.

•

Botón de encendido manual.


Fig. 6.2. Circuito electrónico electrónic o de la placa de control.

Todos los modelos de este tipo son muy similares en cuanto a las indicaciones del display displa y.

Consideraciones para la Instalación Daremos a continuación algunas pautas sobre cómo instalar correctamente estos equipos, fundamentalmente para poder asesorar al usuario para que elija correctamente el sitio de colocación, a fin de lograr la mayor eficiencia en el funcionamiento del mismo:



1. Instalar el equipo de frente a la mayor dimensión del ambiente. 2. La altura ideal es de 1,50 m por encima del nivel del piso. 3. Si se instala como segundo aparato en el mismo ambiente donde ya hay un equipo, deberá alejarse lo más posible de éste. 4. No obstaculizar la circulación de aire con muebles, cortinas, paneles divisorios, etc.


Fig. 6.3. Disposición de los componentes en la placa de control.


Fig. 6.4. Disposición de los componentes en la placa de display.

Fig. 6.5. Frente del display.

5. Usar, de ser posible, las paredes del ambiente orientadas hacia el Este o el Sur, dado que son las de menor incidencia solar sola r. 6. En operación de enfriamiento no usar el aparato con temperaturas internas menores de 20 °C, para evitar que se escarche el dispositivo de calor interno. 7. En operación de calentamiento no usar el equipo con temperaturas externas menores a 4 °C, porque se puede congelar el dispositivo de calor externo.


8. Para cambiar de operación frío a calor o viceversa, deberá apagarse el aparato y esperar al menos dos minutos antes de encenderlo nuevamente. Es necesario dejar que se equilibren las presiones alta y baja que el equipo maneja. 9. Si se cortó el suministro eléctrico, se deberá apagar el equipo y encenderlo al menos un minuto después des pués que se haya reestablecido el servicio, de esta forma se evitan fluctuaciones de tensión que pueden dañar al compresor. 10.

El orificio en la pared deberá permitir la colocación de un marco estético para sellar la salida al exterior.

11.. 11

Se deberá poner atención al elegir el sitio de instalación, dado que no debe haber ni vigas ni cañerias, en la parte de la pared en donde se colocará el equipo.

Equipos Split Estos equipos son de más reciente aparición, habiéndose popularizado su uso, dada la simpleza de su instalación, por requerir solamente un pequeño orificio en la pared, y por tener la parte más ruidosa del aparato en el exterior. El equipo consta de dos partes, denominadas unidad interior y unidad exterior. En la exterior tenemos el compresor y el ventilador forzador que refrigera al condensador, que son las partes más ruidosas del equipo. En la unidad interior, en cambio, se encuentra todo el sistema de control, el ventilador que manda el aire frío al ambiente, y los sensores de temperatura del ambiente y del evaporador, que envian las señales sensadas a la placa de control para regular el funcionamiento. Ambas partes se unen con dos caños de diferente diámetro y un cable de varios conductores que realiza la comunicación eléctrica y lógica entre las dos unidades. La Fig. 6.6 muestra el diagrama eléctrico de la unidad interior.


Fig. 6.6. Diagrama eléctrico de la unidad interior.

Fig. 6.7. Diagrama eléctrico de la unidad exterior.


Fig. 6.8. Circuito electrónico de la placa de control.

Arriba a la derecha, vemos la entrada de la alimentación a la bornera 1(L) 2(N) y el símbolo de tierra del contacto 1. Pasando luego por un conector de alimentación, entramos a la placa de alimentación alterna y en ella al relé RY-COMP que conecta el compresor. compre sor. En ella se destacan los triacs que controlan las distintas velocidades del motor del ventilador de la unidad interior. De la placa de alimentación alterna, por medio del conector del lado derecho, vamos a la placa desde donde alimentamos al motor por pasos, que abre los difusores por donde donde sale el aire frío, conectamos el display y el termistor de sensado de temperatura.



En la parte inferior derecha vemos otra bornera por donde van las señales que comandan a la unidad exterior. En la Fig. 6.7 vemos la bornera de llegada de las señales de comando a la unidad exterior y cómo se conectan a ella el compresor y el ventilador del forzador del condensador. La Fig. 6.8 nos muestra el esquema de la placa electrónica y la de alimentación alterna interconectada, como así también la placa del display,, del motor por pasos de los difusores y del transformador display de alimentación.


Fig. 6.9. Disposición de los componentes en la placa de alterna.

Si entramos por el conector CN-TRANS, en donde se conecta el secundario de transformador de la misma forma que para los equipos compactos, pasamos nuevamente por el puente de diodos y llegamos finalmente a los reguladores de 12 V y 5 V. V. El conector CN-TH conecta los termistores, que sensan las temperaturas del ambiente y del evaporador, a las patas 4 y 5 del microprocesador, respectivamente. El reset va va a la pata 12. Las patas 17; 18; 19 y 20, debidamente acondicionadas por IC7, envían señales al display display,, y por la pata 15 entra la información del receptor del control remoto.


Fig. 6.10. Disposición de los componentes en la placa de continua.

De las patas 36; 37; 38; 39 y 40 salen las señales que, acondicionadas por IC8, comandan a las bobinas de los relés que conmutan las velocidades del ventilador de la unidad interior y del compresor. Las señales de las patas 21; 22; 23 y 24, se acondicionan en I C7, y controlan al motor por pasos de los difusores. Las Figs. 6.9 y 6.10 muestran la disposición dis posición de los componentes en las placas de alimentación alterna y continua, respectivamente. La Fig. 6.11 nos muestra la disposición de los componentes en la placa del display. display.


Fig. 6.11. Disposición de los componentes placa del display.

Es interesante explicar a continuación las prestaciones de estos equipos y lo haremos analizando las funciones del control remoto, el cual se muestra en la Fig. 6.12. Los números indican las partes y funciones más significativas del mismo:

1. Displa Display y de operac operación ión.. Se visualizan en él todas las funciones. 2. Botón de encend encendido ido y apaga apagado. do. 3. Botón Botón de sel selecc ección ión.. Para los siguientes modos de operación: •

Enfriar.

•

Ambiente levemente seco.

•

Calor (para los equipos frío-calor).

•

Operación automática.

4. Botón de auto autoapag apagado. ado. Se usa para activar o desactivar el temporizador de apagado automático. 5. Botón de selecc selección ión de tiempo tiempo.. Se usa para colocar la hora a la cual debe detenerse el equipo.


Fig. 6.12. Aspecto del control remoto.

6. Botón Botón de encend encendido ido temporiz temporizado. ado. Se usa para activar o desactivar el temporizador del encendido automático. 7. Botón de config configurac uración ión del del timer. Se usa para colocar la hora a la cual debe encenderse el equipo. 8. Bot Botón ón de cance cancelac lación ión.. Borra ambos temporizadores. 9. Selector de velocidad velocidad del ventilador interior interior.. 10.

Botón de puesta en hora del reloj.

11.

Botón de selección de la temperatura del ambiente. Se usa para ajustar, al valor deseado, la temperatura del ambiente.


Fig. 6.13. Diagrama eléctrico de la unidad interior multi-split.

Fig. 6.14. Diagrama eléctrico de la unidad exterior multi-split.


Fig. 6.15. Disposición de los componentes de la placa de control de las unidades interiores. 12.

Botón de control de la temperatura del ambiente. Permite consultar la temperatura ambiente actual.

13.

Botón de ajuste de la dirección de los difusores.

14.

Botón de reset. Borra toda la programación para poder realizar una nueva.

15.

Botón de operación del ventilador interno. (En los equipos frío sólo).

Sistemas Multi-Split Basados en la misma filosofía que los equipos split antes antes explicados, los multi-split se se diferencian en que una sola unidad exterior, puede alimentar a una o más unidades interiores. Las Figs. 6.13 a 6.17 muestran un equipo de estas características para dos unidades interiores, pudiéndose apreciar la similitud con el split antes antes explicados.


Fig. 6.16. Circuito electrónico de la placa de control.


Fig. 6.17. Disposición de los componentes de la placa de display de las unidades interiores.

Consideraciones para la Instalación Si bien la instalación resulta, desde la parte de albañilería, más sencilla, es necesario tener en cuenta varios puntos al instalar un split o un multi-split . En la Fig. 6.18 se observa la instalación básica de un equipo split . La unidad interior se debe instalar para cumplir la circulación de aire mostrada en la Fig.6.18, dejándose como mínimo, los siguientes espacios alrededor del difusor: •

Parte superior, más de 50 mm.

•

Lado izquierdo, más de 100 mm.

•

Lado derecho, más de 100 mm.

•

Altura respecto del piso, superior a 750 mm.

La unidad exterior debe estar en un lugar ventilado, no al rayo del sol, en un sitio que permita un fácil mantenimiento, y lo más cerca posible de la unidad interior. interior. Con referencia a la instalación eléctrica, ésta debe ser adecuada al consumo del equipo, debiéndose verificar antes de instalarlo, que cumpla con las condiciones requeridas. Si modifica la instalación, tenga en cuenta que si aumenta el largo de la misma, deberá también aumentar la sección del cable de alimentación, para evitar las caídas de tensión en el mismo. En la Tabla 6.2, vemos las secciones de los cables de alimentación en función del largo de la instalación. Los fusibles deben ser de 10 amper y además es sumamente importante que la instalación tenga una excelente tierra, para el buen funcionamiento del equipo y evitar así problemas con la garantía.


Fig. 6.18. Instalación básica de un equipo split. Tabla.6.2. Secciónes de los cables de alimentación. Largo de las líneas en metros 6,5 10 15 25 42

Sección del conductor en mm cuadrados 1,5 2,5 4 6 10

Quisimos explicar estas consideraciones dado que de una correcta instalación depende el buen funcionamiento y la seguridad de que la parte electrónica funcionará sin problemas, es importante como se mencionó en los compactos, que la instalación sea realizada por personal idóneo y matriculado.

CAPÍTULO 7

Controles R emotos emotos

Los usuarios buscaron buscaron más comodidad comodidad en el control de sus sus equipos de aire acondicionado y los fabricantes se la la ofrecieron, colocándoles colocándoles el control control remoto. El desarrollo de los controles controles remotos comenzó comenzó partiendo de los que trabajaban trabajaban por ultrasonido, ultrasonido, llegando, en la actualidad, a los que transmiten transmiten la información codificada codificada por medio de rayos rayos infrarrojos. Esta luz especial, natural natural o artificial, tiene una longitud longitud de onda del orden orden de 700 a 1000 nanometros, nanometros, siendo esta unidad la millonésima parte del milímetro, resultando invisible al ojo humano. Para entender cómo cómo funciona un control control remoto, comenzaremoss explicando cuáles son las partes o bloques comenzaremo bloques que lo constituyen.


Capítulo 7- Controles Remotos 147

Circuito Generador de Funciones Normalmente está constituido por un único circuito integrado, el cuál contiene a todas las etapas. La frecuencia es generada por un componente denominado resonador cerámico, que tiene valores de resonancia comprendidos entre los 455 kHz y los 485 kHz. En forma básica, el principio de funcionamiento consiste en el envío o transmisión de comandos por medio de modulación en sistema PCM, a partir de un integrado que genera dichos pulsos. La duración de cada pulso es de 10,98 µs, y el espacio entre pulsos es de 109,8 µs, como se muestra en la Fig. 7.1. +

10,98 s

10,98 s

0V 109,8 s

t

Fig. 7.1. Forma de los pulsos generados en modulación PCM.

Las palabras de comando se componen de 5 bits que pueden ser ceros o unos lógicos. El cero lógico tiene una duración de T = 109,8 µs, y si pasados dos T no hay pulsos, el receptor entiende que llega un uno lógico. Los integrados generadores son de tecnología MOS (semiconductores de metal óxido) y se alimentan con tensiones que pueden variar entre los l os 3 V y los 15 V, V, con una alta velocidad veloci dad de conmutación y bajo consumo.


Circuito Emisor Está compuesto por el amplificador de pulsos y los leds emisores. El amplificador comúnmente está construido con un solo transistor, a veces con más de uno, y en muy pocas oportunidades con un integrado. En los que usan un transistor, éste recibe en su base la señal del integrado, estando el colector conectado al cátodo del led emisor y el emisor del transistor a masa, como se observa en la Fig. 7.2. Fig. 7.2. Esquema típico de la conexión de un transistor excitador de emisor.

D1 Tr1

+

CI

Al oprimir una tecla, los pulsos que genera el integrado llegan a la base del transistor haciéndolo conducir y cerrando a masa la malla colector-emisor, logrando así la emisión del led. Utilizando otro transistor en cascada, como se observa en el circuito de la Fig. 7.3, se logra una mayor ganancia, lo cual se traduce en un mayor alcance del control. Fig. 7.3. Circuito con dos transistores en cascada, para obtener mayor ganancia.

D1 Tr2 Tr1 CI

+


Los leds emisores son distintos en lo referente a su tensión de trabajo, corriente máxima, ángulo de dispersión del haz y longitud de onda emitida, pero en el servicio se pueden reemplazar unos por otros sin mayores problemas. problemas. Si el control lleva más de un led emisor, es conveniente reemplazar el par en el momento de la reparación, para que circule la misma corriente por ambos. En la Tabla Tabla 7.1, se pueden ver las principales características de los diodos emisores. Tabl Ta bl a 7.1. Características 7.1. Características de los diodos emisores.

Parámetro Valor Unidad Mínima potencia de salida ( a 100 mA ) 15 mW Tensión en polarización directa 1,7 V Máxima tensión en polarización inversa 5 V Ángulo de emisión 60 º Longitud de onda 950 nm Teclado Ubicado sobre la misma placa en donde se encuentran los componentes que constituyen el circuito emisor y generador, se encuentra el teclado. En algunos modelos la placa es doble faz, en una cara se colocan los componentes y en la otra, las l as teclas. En otros casos se ubica todo en la misma cara. Cada contacto está construido sobre el circuito impreso, y tiene la forma de dos letras E entrelazadas como se observa en la Fig. 7.4.


Fig. 7.4. Contacto de una tecla del control remoto realizado sobre el circuito impreso.

Estas E no se tocan entre sí, y están recubiertas por una pintura conductora. La parte móvil, o sea el elemento que realiza la conexión de estas dos E, ha sido modificada con el paso del tiempo, pero las más conocidas son: •

Teclado metálico. Está constituido por chapitas de forma

triangular, con cierta curvatura. En su parte central tienen un punto sobresaliente, el cual cortocircuita las E entrelazadas al presionar la tecla. Al soltarla toma su forma original y deja de hacer contacto. Las chapitas se fijan con una cinta adhesiva enteriza que sujeta a todas ellas. •

Teclado de goma. Es una placa de goma inyectada, de

manera que su forma contiene todas las teclas. De un lado tienen un tetón de goma conductora que realiza la conexión y del otro la serigrafía con el dato del botón correspondiente.


Al ejercer presión sobre cada botón, éste baja y conecta las dos E invertidas. En la actualidad, este tipo de contactos son los más comunes. En las Figs. 7.5; 7.6 y 7.7, vemos los despieces de tres modelos de control de aire acondicionado más utilizados.

Despiece de un control remoto. Fig. 7.5. 7.5. Despiece

En la actualidad y dado que la tecnología ha logrado la integración i ntegración de gran cantidad de componentes, los controles remotos basan su funcionamiento en un microprocesador, dentro del cual se generan todas las funciones para controlar al equipo, partiendo de un programa que se encuentra encuentra almacenado en la memoria de dicho componente.


Fig. 7.6. 7.6. Despiece Despiece de un control remoto.

Fig. 7.7 Despiece 7.7 Despiece de un control remoto.

En la Fig. 7.8 observamos el circuito de un control basado en un microprocesador,, que es el componente ubicado en la parte central microprocesador de la misma y denominado MICOM. El mismo se conecta


mediante las patas 21 a 74 a la memoria de programa, que es el bloque pequeño que se encuentra a la izquierda. A las patas 37; 38; 40 y 41 van conectados los dos cristales que controlan el reloj del procesador. A la pata 27, va el botón de reset , que permite borrar la programación y comenzar nuevamente. De la pata 30 sale la señal que controla a los leds emisores y a la pata 50 entra la información de un sensor de de temperatura que monitorea la temperatura ambiente del recinto. Por último, las teclas del control se conectan a los terminales 60 a 69.

Solución de Fallas Para poder revisar el estado del control es necesario contar con algún dispositivo que nos permita verificar el funcionamiento de cada una de las teclas. Para esto, hay distintas variantes que son:

1. Cambiar el diodo emisor por un led común y al oprimir cada tecla ver cómo enciende el mismo. 2. Conectar un fotodiodo receptor a las puntas del osciloscopio para ver los pulsos emitidos por el control. 3. Colocar el tester en en la escala más alta de resistencia y conectar a las puntas un LDR o resistor variable con la luz, de manera que al recibir la señal enviada por el control la resistencia bajará, indicando que está funcionando correctamente.

Diagnóstico de Fallas Clasificaremos las fallas más comunes en cuatro grupos y explicaremos qué hacer en cada caso:


Fig. 7.8. Circuito de un control remoto basado en un microprocesador.

•

No funciona nada. En este caso se debe comenzar midiendo si tenemos alimentación a partir del portapilas. Si hay tensión, seguimos el recorrido de las pistas hacia los componentes más importantes, verificando especialmente la tensión, en los diodos emisores, probándolos con alguna de de las tres variantes antes vistas.



Luego, es muy importante medir si hay tensión en las patas de entrada del transistor amplificador al oprimir cualquier tecla, el valor debe ser del orden de 0,8 V, V, en condiciones de funcionamiento normal. Si no hay tensión en este punto, debemos pensar primero en el resonador cerámico que hace de reloj del procesador, éste se suele deteriorar por los golpes, dado que el control se cae al piso con frecuencia.


Al dañarse el resonador res onador el integrado deja de funcionar, siendo la mejor forma de probar su funcionamiento reemplazándolo por otro. Como última posibilidad queda el integrado, el cual rara vez se daña. •

Funciona en forma parcial. En este caso debemos descartar el generador genera dor de pulsos y el emisor, dado que algunas teclas responden y otras no. Por lo tanto se deben revisar las pistas del circuito impreso asociadas a las teclas que no funcionan, para ver si están cortadas. Otra posibilidad es que los contactos en forma de E entrelazadas estén sucios, siendo lo más conveniente limpiarlos con alcohol isopropílico y luego pulir los contactos con una goma de borrar tinta. Respecto a la parte móvil del teclado la limpieza depende del tipo que sea. Como en la actualidad la mayoría son de goma conductora, se limpian con alcohol isopropílico y luego hay distintas variantes para volver a darle conducción. Una es pintar los contactos con una pintura conductora, otra es sustituir los mismos por contactos nuevos que se pegan sobre la goma del teclado.

•

•

Siempre da la misma orden al pulsar o no las teclas. Esta falla se debe a algún contacto que quedó cortocircuitado por suciedad. La solución es limpiar él o los contactos, como se explicó en el punto anterior. Funciona, pero sólo muy cerca del receptor. Esta falla se debe al circuito emisor de pulsos, más específicamente al diodo o diodos emisores. En el caso que sean dos y estén conectados en paralelo, al abrirse uno de ellos baja la emisión y se debe acercar el control al receptor para que funcione. Muy rara el problema se debe a los transistores o al integrado.

Para finalizar, mostramos en las Figs. 7.9; 7.10 y 7.11 el circuito de un probador de controles remotos junto con el diagrama del cicuito impreso y la vista del mismo del lado de los componentes,


1k2

1N4148

1 F 50 V 1N4148

100 k

2k2

2200 pF cerámico

2,2 F 16 V 10 k

9 LM358 4 8 2 2 A K

1

1k

S1 + -

5 4 3 2

1

1M

9V

6

220 0,1 F 50 V poliester

7

100 F 16 V

1: Fotodiodo receptor (se puede usar cualquiera) 2; 3; 4; 5 y 6: Leds comunes de 5 mm (rojos o verdes)

Fig. 7.9. Circuito de un probador de controles remotos.

Fig. 7.10. Vista del lado del circuito impreso (escala real 1:1).

diseñado por el Prof. Daniel López, a quien mucho le agradezco la gentileza de haber permitido publicarlo. El modo de uso de este probador es muy simple. Se orienta el control remoto bajo prueba hacia el receptor del probador. Si el


Fig. 7.11. Vista del lado de los componentes (escala real 1:1).

control emite correctamente, se encenderán en forma permanente o parpadeando los 5 leds, indicando que hay emisión. Si desea construir este probador de controles remotos y no ha trabajado anteriormente diseñando circuitos impresos, puede consultar los distintos métodos de fabricación en el libro Diseño libro Diseño de Circuitos Impresos Impresos con PC , de Gastón Hillar, Editorial HASA. También podrá encontrar infromación sobre solución de fallas típicas de controles remotos aplicables a cualquier marca y modelo de TV Color en la Guía de Fallas Localizadas en TV Color,, Tomo Color Tomo 1, de José Hillar, Editorial HASA.

Reparando la electrónica de la línea blanca.pdf

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