IEEEAdvancing Technology

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Contenido Contenido ProgramáticoProgramático

1. Introducción a los Microcontroladores y Plataforma Arduino.

2. Lenguaje de Programación Arduino: entorno de desarrollo, acceso a puerto serie (USART) y simuladores.

3. Practica: Entrada/Salida; Digital y Análoga.

4. Practica: Luces Secuenciales (LEDs), PWM (Modulación por Anchura de Pulsos).

5. Practica: Pulsadores y Relays.

6. Practica: Sensores; Obstáculo, Ultrasonido, Movimiento, Temperatura y Humedad.

7. Practica: Pantalla LCD, Control de Motores DC-Puente H y Motor Paso a Paso.

8. Demostración PICs Microchip: Arquitectura PIC 16F628A , Configuraciones del PIC con CCS y MPLABX,

Simulación con Proteus, Practicas Básicas con LEDs.

9. Demostración Raspberry PI-MB

10. Ultima Clase Presentar Proyecto Practico como examen.

• Un microcontrolador es un “ordenador en un chip”. Es el cerebro electrónico utilizado

para controlar juguetes, microondas, frigoríficos, televisores, ordenadores,

impresoras, módems, el sistema de arranque de los coches, etc..

• Es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en

su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una

tarea específica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres principales

unidades funcionales de una computadora: unidad central de

procesamiento, memoria y periféricos de entrada/salida.

• *Memoria (para almacenar programas)

• *Un procesador (para procesar y llevar a cabo los programas)

• *Pines de entrada/salida (para conectar interruptores, sensores, y dispositivos de

salida como los motores y lámparas).

• Los ingenieros de Texas Instruments Gary Boone y Michael Cochran lograron crear el primer microcontrolador, TMS

1000, en 1971; fue comercializado en 1974. Combina memoria ROM, memoria RAM, microprocesador  y reloj en un

chip y estaba destinada a los sistemas embebidos.

• La mayor parte de las aplicaciones digitales en electrónica se basaban en la llamada lógica cableada, es decir, si existía

un problema este era analizado y se sintetizaba una función en base a la lógica de Boole que era la solución al problema

planteado.

• La mayoría de los microcontroladores en este momento tienen dos variantes. Unos tenía una

memoria EPROM reprogramable, significativamente más caros que la variante PROM que era sólo una vez

programable. Para borrar la EPROM necesita exponer a la luz ultravioleta la tapa de cuarzo transparente. Los chips con

todo opaco representaban un coste menor.

• En 1993, el lanzamiento de la EEPROM en los microcontroladores (comenzando con el Microchip PIC16x84) permite

borrarla eléctrica y rápidamente sin necesidad de un paquete costoso como se requiere en EPROM, lo que permite

tanto la creación rápida de prototipos y la programación en el sistema. El mismo año, Atmel lanza el primer

microcontrolador que utiliza memoria flash Otras compañías rápidamente siguieron el ejemplo, con los dos tipos de

memoria.

• En la actualidad los microcontroladores son baratos y fácilmente disponibles para los aficionados, con grandes

comunidades y aficionados.

• En el futuro, la MRAM podría ser utilizada en microcontroladores, ya que tiene resistencia infinita y el coste de su oblea

semiconductora es relativamente bajo.

Unidad de Procesamiento Central (CPU): De 4, 8 y 32 Bits con de Arquitectura Harvard, con

memoria/bus de datos separada de la memoria/bus de instrucciones de programa. Con Arquitectura Von

Neumann, también llamada Arquitectura Princeton, con memoria/bus de datos y memoria/bus de programa

compartida.

Memoria de programa: Es una memoria ROM (Read-Only Memory), EPROM (Electrically Programable

ROM), EEPROM (Electrically Erasable/Programable ROM) o Flash que almacena el código del programa que

puede ser de un Kilobyte a varios megabytes.

Memoria de Datos: Es una memoria RAM (Random Access Memory) que pueden ser de 1, 2, 4, 8, 16 y 32

Kilobytes:

Generador de Reloj: Usualmente un cristal de cuarzo de frecuencias que genera una señal oscilatoria de

entre 1 y 40 MHz.

Interfaz de Entrada/Salida: Puertos paralelos y seriales (UART; Universal Asychronous

Receiver/Transmitter), (IIC; Inter-Integrated Circuit). Periféricos seriales (SPI; Serial Peripheral Interfaces),

Red de Área de Controladores (CAN; Controler Area Network), USB (Universal Serial Bus).

Otros: Conversores Analógicos-Digitales (A/D, analog-to-digital) para convertir un nivel de voltaje en un

cierto pin a un valor digital manipulable por el programa del microcontrolador. Moduladores por Ancho de

Pulso (PWM, Pulse-Width Modulation) para generar ondas cuadradas de frecuencia fija pero con ancho de

pulso modificable.

Arduino es una plataforma de hardware de código abierto (opensource) basada en una placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo diseñada para facilitar el uso en la electrónica y en proyectos multidisciplinares. La placa consiste en microcontroladores AVR-ATMEL

Sus creadores son el español David Cuartielles (Ing. Electrónico) y el italiano Massimo Banzi (diseñador y desarrollador WEB). Su nombre viene del nombre del bar Bar di Re Arduino donde Massimo Banzi pasaba algunas horas, el cual a su vez viene del nombre de un antiguo rey europeo por el año 1002, que significa "amigo fuerte". 

Arduino nació en el Instituto Italiano de Diseño Interactivo Ivrea en el año 2005,  una escuela donde los estudiantes centraban sus experimentos en la interacción con dispositivos, muchos de ellos basados en microcontroladores.

Hoy en día con Arduino se pueden fabricar infinidad de prototipos y cada ves su uso se viene expandiendo más.  Desde cubos de leds, sistemas de automatización en casa (demótica), integración con el Internet, displays Twitter, kit analizadores de ADN.

Google ha apostado por el proyecto y ha colaborado en el Android ADK (Accesory Development Kit), una placa Arduino capaz de comunicarse directamente con spmartphones Android para obtener las funcionalidades del teléfono (GPS, acelerómetros, GSM, a bases de datos) y viceversa para que el teléfono controle luces, motores y sensores conectados en el Arduino.

Los AVR son una familia de

microcontroladores

RISC de Atmel.

La arquitectura de los AVR fue concebida

por

dos estudiantes en el Norwegian Institute

of

Technology, y posteriormente refinada y

desarrollada en Atmel Norway, la

empresa

subsidiaria de Atmel, fundada por los dos

arquitectos del chip.

El acrónimo AVR fue reportado como

Advanced

Virtual RISC, pero hay rumores de que se

debe a sus diseñadores Alf and Vegard

[RISC]. Aunque Atmel admite que no se

refiere a

Nada en particular

Están fabricados con tecnología CMOS. Aunque los dispositivos CMOS son más lentos que los TTL, son ideales

para los microcontroladores porque requieren de menor consumo de energía. Es posible implementar sistemas

que solo se alimenten de baterías corrientes. La tecnología CMOS, como sabemos, también significa que los

transistores, al ser mucho menos, ocupan mucho menor espacio en el chip.

Memorias de programa (FLASH o ROM), memoria de datos estática (SRAM) y memoria EEPROM internas.

Puertos de E/S bidireccionales configurables independientemente pin por pin.

Suministro de alta corriente en los puertos de E/S.

Timer’s. Temporizadores de alta precisión o contadores de pulsos externos. También funcionan como

generadores de ondas PWM (Pulse Width Modulation), particularmente útiles para controlar la velocidad de los

motores DC.

WatchDog. Monitoriza que el AVR funcione adecuadamente a lo que se esperaba y no se cuelgue.

ISP (In System Programming). Permite realizar la programación del AVR utilizando una interface serial con

muy pocos pines.

Fuses y Lock bits, permiten establecer un determinado modo de funcionamiento del AVR, como el tipo de

oscilador que utilizará o si el código grabado podrá o no ser leído después de la programación.

Conversores Analógico-Digital, ADC. Para recibir señales del mundo analógico.

Módulos SPI. Para la comunicación con dispositivos que utilizan el bus SPI.

Módulo Comparador Analógico. Nos puede ahorrar un OP-AMP y algo más.

Módulo CAN. Para facilitarle al AVR su conexión con otros microcontroladores en una pequeña red LAN con un

protocolo robusto para trabajar en condiciones extremas.

Una ventaja de los microcontroladores AVR frente a los PIC es su reducido consumo, tanto en voltaje

como en corriente, lo que permite el desarrollo de aplicaciones que funcionen a baterías.

La Electrónica y la ElectricidadSi bien no pueden vivir una sin la otra, es común el error de introducir estos dos conceptos en nuestra vida cotidiana. Así, conviene distinguir que cuando hablamos de electricidad nos referimos al fenómeno físico originado por las cargaras eléctricas mientras que la electrónica estudia y emplea circuitos, instrumentos y sistemas cuyo funcionamiento se basa en la propia electricidad, de ahí la común confusión.

 La Electrónica y la Informática

La electrónica es el campo de la ingeniería y de la física aplicada relativo al diseño y aplicación de dispositivos, por lo general circuitos electrónicos, cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para la generación, transmisión, recepción, almacenamiento de información, entre otros. Esta información puede consistir en voz o música como en un receptor de radio, en una imagen en una pantalla de televisión, o en números u otros datos en un ordenador o computadora.

La informática se puede entender como aquella disciplina encargada del estudio de métodos, procesos, técnicas, desarrollos y su utilización en ordenadores con el fin de almacenar, procesar y transmitir información y datos en formato digital, por lo tanto la electrónica juega un papel muy importante en la informática ya que mediante esta ciencia se puede entender a plenitud el entorno de hardware y software.

CircuitosEn electricidad y electrónica se denomina circuito a un conjunto de componentes pasivos y activos interconectados entre sí por conductores de baja resistencia. El nombre implica que el camino de la circulación de corriente es cerrado, es decir, sale por un borne de la fuente de alimentación y regresa en su totalidad (salvo perdidas accidentales) por el otro. En la práctica es difícil diferenciar nítidamente entre circuitos eléctricos y circuitos electrónicos. Las instalaciones eléctricas domiciliarias se denominan usualmente circuitos eléctricos, mientras que los circuitos impresos de los aparatos electrónicos se denominan por lo general circuitos electrónicos. Esto sugiere que los últimos son los que contienen componentes pasivos y activos, mientras que los primeros no, pero las instalaciones domiciliarias están incorporando crecientemente no solo semiconductores sino también microprocesadores, típicos dispositivos electrónicos.

   

Electrónica analógicaLa electrónica es una parte de la física que se encarga del estudio de los sistemas eléctricos enfocados desde el punto de vista del comportamiento individual del electrón (la mínima partícula eléctrica).

Su relación con la electricidad es muy estrecha, entonces algunas veces es complicado separar una de la otra.

La electrónica digital considera valores discretos de tensión, corriente o cualquier otra medida; estos son valores concretos determinados, mientras que la electrónica analógica, la que consideramos en esta sección, considera y trabaja con valores continuos de estas variables; pudiendo tomar, en teoría, valores infinitos.

Ejemplo:

Disponemos de una medida real concreta; por ejemplo, la longitud total de un coche.

En un sistema digital la medida del coche podría ser de 4 metros o de 4 metros y 51 cm. Podremos darle cualquier precisión pero siempre serán números enteras.

En un sistema analógico la medida sería real; es decir 4,51528397... Teóricamente hasta que llegásemos a la mínima cantidad de materia existente (siempre que el instrumento de medida sea lo suficientemente exacto).

Electrónica digitalLa electrónica digital es una parte de la electrónica que se encarga del estudio de sistemas electrónicos en los cuales la información está codificada en dos únicos estados.

A dichos estados se les puede llamar "verdadero" o "falso", o más comúnmente 1 y 0. Electrónicamente se les asigna a cada uno un voltaje o rango de voltaje determinado, a los que se les denomina niveles lógicos, típicos en toda señal digital.

Se diferencia de la electrónica analógica en que, para la electrónica digital un valor de voltaje codifica uno de estos dos estados, mientras que para la electrónica analógica hay una infinidad de estados de información que codificar según el valor del voltaje.

Esta particularidad permite que usando Álgebra de Boole y un sistema de numeración binario se puedan realizar complejas operaciones lógicas o aritméticas sobre las señales de entrada, muy costosas de hacer empleando métodos analógicos.

La electrónica digital ha alcanzado una gran importancia debido a que es utilizada para realizar autómatas y por ser la piedra angular de los sistemas microprogramados como son los ordenadores o computadoras.

Componentes de los Circuitos Electrónicos

Componentes PasivosResistencias o ResistoresCondensadores o CapacitoresBobinas 

Componentes Activos DiodosTransistoresTiristoresCircuitos Integrados

Resistencias o ResistoresSon componentes utilizados en los circuitos con la finalidad de limitar la corriente eléctrica (voltaje & intensidad) que pueden ser resistencias fijas o variables.

Resistencia ÓhmicaSe denomina resistencia óhmica a aquellas resistencias que, a cualquier temperatura dentro de su rango de operación, mantienen una resistencia constante. Según el material utilizado en su elaboración, una resistencia puede operar dentro de un rango determinado de temperatura.La elección del material depende fundamentalmente de la aplicación que se destine. Las usadas en electrónica, por ejemplo, difícilmente toleran temperaturas más allá de los 80 °C. Otro tipo de resistencias, como las que se utilizan en tostadores u hornos eléctricos y las planchas eléctricas, etc. Operan como mínimo a 600 °C Resistores Fijos: Tienen un valor nominal fijo.

Calculo de la toleranciaΔR = R x T%/100Ra = R + ΔRRb = R – ΔR

Tolerancia de una Resistencia: es el  valor óhmico que nos dice que tanto (en porcentaje) puede variar el valor de la resistencia ósea,  esta se define como el campo comprendido entre el valor máximo y el mínimo de su valor indicado por el fabricante.

Simbología

Resistores Variables: Tienen un valor que se varía intencionalmente. Se dividen en: ajustables (Potenciómetro) y dependientes de magnitudes (Resistencias VDR, NTC, PTC y LDR son las llamadas resistencias dependientes, ya que su valor óhmico depende de una magnitud externa a ellas).

Resistencia Variable-Potenciometro

La Resistencia VDR (Voltage Dependent Resistors) o Varistor, es una resistencia dependiente de la tensión, ya que al aplicarle diferentes tensiones entre sus extremos, varía su resistencia de acuerdo con esas tensiones. La propiedad que caracteriza esta resistencia consiste en que disminuye su valor óhmico cuándo aumenta la tensión entre sus extremos. Ante picos altos de tensión se comporta casi como un cortocircuito.

La Resistencia NTC (Negative Temperature Coefficient) es una resistencia cuyo valor óhmico depende de la temperatura. Esta resistencia se caracteriza por su disminución del valor óhmico a medida que aumenta la temperatura, por tanto presenta un coeficiente de temperatura negativo.

La Resistencia PTC (Positive Temperature Coefficient) es una resistencia cuyo valor óhmico depende de la temperatura. Esta resistencia se caracteriza por el aumento del valor óhmico a medida que aumenta la temperatura, por tanto presenta un coeficiente de temperatura positivo.

La Resistencia LDR (Light Dependent Resistors) o fotorresistencia, es un componente electrónico cuya resistencia varía según la intensidad de luz que incide sobre él. A medida que la intensidad luminosa incide sobre ella, el valor óhmico de la resistencia LDR disminuye. Puede pasar de varios Mohmios en la oscuridad a unos pocos ohmios al aumentar la intensidad de la luz.

La ley de OhmPara poder comprender la ley de ohm es esencial que tengamos en claro la definición de corriente eléctrica la cual podemos señalar como el paso de electrones que se transmiten a través de un conductor en un tiempo determinado. Ahora, para saber o determinar el paso de corriente a través de un conductor en función a la oposición o resistencia que los materiales imponen sobre los electrones ocupamos esta ley llamada ley de ohm, la cual dice que La corriente eléctrica es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia eléctrica. V=IXR

Ley de WattLa potencia eléctrica suministrada por un receptor es directamente proporcional a la tensión de la alimentación (v) del circuito y a la intensidad (I) que circule por él. P=IXV

Circunferencia de las ecuaciones

Leyes de KirchhoffLas leyes de Kirchhoff son dos igualdades que se basan en la conservación de la energía y la carga en los circuitos eléctricos. Fueron descritas por primera vez en 1845 por Gustav Kirchhoff. Son ampliamente usadas en ingeniería eléctrica.Ambas leyes de circuitos pueden derivarse directamente de las ecuaciones de Maxwell, pero Kirchhoff precedió a Maxwell y gracias a Georg Ohm su trabajo fue generalizado. Estas leyes son muy utilizadas en ingeniería eléctrica para hallar corrientes y tensiones en cualquier punto de un circuito eléctrico. Circuito en Serie (Resistencias)RT = R1 + R2 + R3 + Rn

 VT = VR1 + VR2 + VR3 +. . . . + VRn

 IT = IR1 = IR2 = IR3 =. . . IRn

Circuito en Paralelo (Resistencias)VT = VR1 = VR2 = VR3 =. . . VRn

RT = 1/ (1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + . . . 1/Rn)RT = (R1 x R2) / (R1 + R2)RT = R/nIT = IR1 + IR2 + IR3 +. . . + IRn

Circuito Mixto

Un condensador es un dispositivo formado por dos placas metálicas separadas por un aislante llamado dieléctrico.Un dieléctrico o aislante es un material que evita el paso de la corriente.El condensador o capacitor almacena energía en la forma temporal y se llama capacitancia o capacidad a la cantidad de cargas eléctricas que es capaz de almacenar.

La capacidad depende de las características físicas del condensador:- Si el área de las placas que están frente a frente es grande la capacidad aumenta- Si la separación entre placas aumenta, disminuye la capacidad- El tipo de material dieléctrico que se aplica entre las placas también afecta la capacidad- Si se aumenta la tensión aplicada, se aumenta la carga almacenada.

Dieléctrico o aislanteUn dieléctrico o aislante es un material que evita el paso de la corriente, y su función es aumentar la capacitancia del capacitor.

La capacitancia de un condensador está dada por la fórmula:C = Er x A / dDonde:- C = capacidad- Er = permisividad- A = área entre placas- d = separación entre las placas

Condensadores o Capacitores

Tipos, simbología y lectura de Condensadores

Tabla Dieléctrica

Conexión de CondensadoresUn condensador es un dispositivo que sirve para almacenar carga y energía. Está formada por dos placas conductoras (metálicas) de forma arbitraria aisladas una de otra, que poseen carga de igual magnitud pero de signos contrarios, por lo que se produce un campo eléctrico entre las placas. El valor absoluto de la carga de cualquiera de las placas se denomina `la carga del condensador'. Así, si un condensador tiene carga Q, implica que su placa positiva tiene carga +Q y su placa negativa tiene carga -Q. Los condensadores tienen muchas aplicaciones prácticas. Por ejemplo, el `flash' de una cámara fotográfica contiene un condensador que almacena energía necesaria para causar un destello de luz. También se usan en circuitos eléctricos para convertir la corriente alterna en corriente continua.

Relación de carga, voltaje y capacidad en un capacitorLa corriente por un conductor es un flujo orientado de cargas eléctricas.Si un capacitor es conectado a una fuente de corriente continua, este recibe carga eléctrica.El valor de la carga almacenada se obtiene multiplicando la corriente entregada por la fuente por el tiempo durante el cual la fuente estuvo conectada al capacitor.Entonces: Q = I x t (carga = corriente x tiempo)Donde:Q: está en coulombiosI: está en amperiost: está es segundosExperimentalmente se puede comprobar que la carga almacenada en un capacitor directamente proporcional al voltaje aplicado entre sus terminales.Entonces: Q = C x V (carga = capacidad x voltaje)Donde:Q: está en coulombiosC: está en faradiosV: está en voltiosIgualando la última ecuación con la primera se tiene que: Q = I x t = C x VDespejando: V = I x t / C.Si se mantiene el valor de la corriente "I" constante y como el valor de "C" también es constante, el voltaje "V" es proporcional al tiempo.Entonces se puede decir que: Cuando un capacitor se carga a corriente constante, el voltaje entre sus terminales es  proporcional al tiempo de carga.

Proceso de carga de un capacitor / condensador

El voltaje en el capacitor no varía instantáneamente y sube desde 0 voltios hasta V voltios (V es el valor de la fuente de corriente directa conectado en serie con R y C, ver diagrama).El tiempo que se tarda el voltaje en el condensador (Vc) en pasar de 0 voltios hasta el 63.2 % del voltaje de la fuente está dato por la fórmula: T = RxC. Donde el resistor R está en Ohmios, el capacitor C en milifaradios y el resultado estará en milisegundos.Después de 5 x T (5 veces T) el voltaje ha subido hasta un 99.3 % de su valor final. Al valor de T se le llama: constante de tiempo.

Energía almacenada en un capacitor / condensadorSi se tiene un capacitor totalmente descargado y a éste se le aplica una fuente de alimentación, habrá una transferencia de energía de la fuente hacia el capacitor.La fórmula: W = (C.V2 / 2) juliosDonde:W = trabajo en juliosC = Capacidad en faradiosV = voltaje en voltios en los extremos del capacitor

BobinasLa bobina o inductor por su forma (espiras de alambre arrollados) almacena energía en forma de campo magnético.El inductor es diferente del condensador / capacitor, que almacena energía en forma de campo eléctrico.Todo cable por el que circula una corriente tiene a su alrededor un campo magnético, siendo el sentido de flujo del campo magnético, el que establece laley de la mano derecha.Al estar el inductor hecho de espiras de cable, el campo magnético circula por el centro del inductor y cierra su camino por su parte exterior.

Inductancia, unidadesLa inductancia mide el valor de oposición de la bobina al paso de la corriente y se miden en Henrios (H), pudiendo encontrarse valores de MiliHenrios (mH). El valor depende de:- El numero de espiras que tenga la bobina (a más vueltas mayor inductancia, o sea mayor valor en Henrios).- El diámetro de las espiras (a mayor diámetro, mayor inductancia, o sea mayor valor en Henrios).- La longitud del cable de que está hecha la bobina.- El tipo de material de que esta hecho el núcleo, si es que lo tiene.

Aplicaciones de una bobina / inductor- En los sistemas de iluminación con lámparas fluorescentes existe un elemento adicional que acompaña al tubo y que comúnmente se llama balastro- En las fuentes de alimentación también se usan bobinas para filtrar componentes de corriente alterna y sola obtener corriente continua en la salida- En muchos circuitos osciladores se incluye un inductor. Por ejemplo circuitos RLC serie o paralelo

Para poder incrementar el valor de la inductancia de una bobina se coloca dentro de ella un núcleo metálico de características magnéticas muy especiales, que lo que hacen es reforzar el campo magnético.El magnetismo del material del núcleo depende de la polarización de "los dominios magnéticos moleculares", cuando el campo magnético que afecta el inductor cambia continuamente.Estos dominios deben poder cambiar su posición para que el núcleo cumpla su objetivo.Los dominios magnéticos podrán o no seguir las variaciones del campo magnético dependiendo del material de que esta hecho el núcleo.

Si esta variación del campo magnético no puede ser seguida el núcleo pierde su razón de ser y lo dominios moleculares se desordenan, quedando el núcleo despolarizado magnéticamente.

El material magnético que se utiliza como núcleo de la bobina depende de la frecuencia a la que trabajará esta.- Metal solido: para frecuencias muy bajas.- Metal laminado: para frecuencias de 10 hertz (Hz) a algunos kilohertz (Khz)- Núcleos de polvo metálico: para frecuencias arriba de cientos de Kilohertz y hasta varios cientos de Megahertz (Mhz)- Núcleo de aire: frecuencia superior a los 500 Megahertz. En este caso el núcleo metálico se vuelve obsoleto.

La fórmula a utilizar es la siguiente: L (uH) = (0.393a2n2)/(9a+10b)Donde:

- n: es la cantidad de espiras (vueltas de alambre) del inductor

- a: es el radio del inductor en centímetros

- b: es la longitud del arrollado del inductor en centímetros

Bobinas / inductores en serieEn muchas ocasiones es necesario agrupar el valor de varias bobinas o inductores que están conectadas en serie o paralelo.Se presenta de seguidamente el método a seguir para su simplificación.El cálculo del inductor o bobina equivalente (LT) de inductores en serie es similar al método de cálculo del equivalente deResistencias en serie, sólo es necesario sumarlas.En el diagrama que sigue, hay 3 inductores o bobinas en serie.la fórmula a utilizar es: (sumatoria de los valores de los inductores)LT = L1 + L2 + L3 + ...... + LN

Bobinas / inductores en paraleloEl cálculo del inductor equivalente de varias bobinas en paralelo es similar al cálculo que se hace cuando se trabaja con capacitores.El caso que se presenta es para 3 inductores y se calcula con la siguiente fórmula:Cálculo del inductor equivalente de inductores en paralelo:1/LT = 1/L1 + 1/L2 + 1/L3 +.... 1/LN

Transistores El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de amplificador,

oscilador, conmutador o rectificador. El termino transistor es la contracción en ingles de ≪ ≫transfer resistor (resistencia de transferencia). Actualmente se encuentran prácticamente en todos los aparatos electrónicos de uso diario: radios, televisores, reproductores de audio y video, computadoras, teléfonos celulares, etc.

La conmutación se puede describir de una forma sencilla como la posibilidad de un dispositivo de saltar o cambiar entre dos posiciones o dos estados distintos (que podemos llamar Alto/Bajo, On/Off, Marcha/Paro, 1/0, etc.) de una forma más o menos rápida. En el caso de los transistores, ambos estados se identifican con las situaciones de Saturación y Corte.

Un amplificador puede ser definido como un dispositivo o circuito capaz de aumentar una señal dada. Para conseguir una amplificación trabajamos con los llamados componentes activos, que son dispositivos capaces de provocar cambios en las condiciones de un circuito reaccionando ante las señales aplicadas. Podemos considerar que los elementos activos “aportan” energía al circuito, en lugar de consumirla (como es el caso con las resistencias, condensadores y bobinas). La mayoría de los elementos activos utilizados en los circuitos modernos son dispositivos creados a partir de materiales semiconductores.

Un Oscilador es un circuito electrónico capaz de convertir una corriente continua en una señal que varía en el tiempo (alterna). Se basan en la utilización de elementos reactivos como bobinas, capacitores o también cristales de piezoelectronico. Un oscilador consta de un amplificador una red de desfasaje y una red de realimentación.

Transistor BJT (Bipolar) El transistor de unión bipolar (del inglés Bipolar Junction Transistor, o sus siglas BJT -

Transistor Bipolar de Unión) es un dispositivo electrónico de estado sólido consistente en dos uniones PN muy cercano entre sí, que permite controlar el paso de la corriente a través de sus terminales. La denominación de bipolar se debe a que la conducción tiene lugar gracias al desplazamiento de portadores de dos polaridades (huecos positivos y electrones negativos).

Los transistores bipolares son los transistores más conocidos y se usan generalmente en electrónica analógica.

Emisor: que se diferencia de las otras dos por estar fuertemente dopada, comportándose como un metal.

Base: la intermedia, muy estrecha, que separa el emisor del colector. Colector: de extensión mucho mayor.

Transistor de Efecto de Campo (Unipolar) El transistor de efecto de campo (Field-Effect Transistor o FET)es en realidad una familia de

transistores que se basan en el campo eléctrico para controlar la conductividad de un “canal” en un material semiconductor. Los transistores de efecto de campo son dispositivos en los que las corriente se controla mediante tensión. Es más inmune a la radiación, disipa menos calor y ocupa menos espacio.

Existen dos grandes grupos de FET: los de unión (JFET) y el más importante y utilizado son los metal-oxido semiconductor (MOSFET). Los MOSFET han propiciado los rápidos avances de los dispositivos digitales.

El transistor de efecto de campo metal-óxido-semiconductor o MOSFET (en ingles Metal-oxide-semiconductor Field-effect transistor) es un transistor utilizado para amplificar o conmutar señales electrónicas. Aunque el MOSFET es un dispositivo de cuatro terminales llamadas surtidor (S), drenador (D), compuerta (G) y sustrato (B), el sustrato generalmente está conectado internamente a la terminal del surtidor, y por este motivo se pueden encontrar dispositivos de tres terminales similares a otros transistores de efecto de campo. El transistor MOSFET está basado en la estructura MOS. Es el transistor más utilizado en la industria microelectrónica, ya sea en circuitos analógicos o digitales, aunque el transistor de unión bipolar fue mucho más popular en otro tiempo. Prácticamente la totalidad de los microprocesadores comerciales están basados en transistores M OSFE T.

Diferencias entre BJT y FET – El BJT es un dispositivo no lineal controlado por corriente. – El BJT tiene tres modos de funcionamiento: corte, activa y saturación. – Los FET son la siguiente generación de transistores después de los BJT. – La corriente de salida es controlada por un campo eléctrico (fuente de tensión) – El apagado y encendido por tensión es más fácil que por corriente.

MOSFET Y BJT. Ventajas e InconvenientesVentajas

– Los FET son dispositivos sensibles al voltaje, con una gran impedancia de entrada (del orden de 10 Mohm a 1 Gohm). Al ser mucho más alta que la correspondiente a los BJT, se prefieren como etapa de entrada en amplificadores multi etapa.

– Los JFET generan menos ruido que los BJT. – Los FET son más fáciles de fabricar que los BJT; pudiéndose incluir un mayor número

de FET en un solo chip (requieren menor área), de aquí que memorias y microprocesadores se implementen únicamente con MOSFET.

– Los FET funcionan como resistencias variables controladas por voltaje para valores pequeños de voltaje de drenaje a fuente.

– La elevada impedancia de entrada de los FET permite que almacenen la carga durante tiempo suficientemente largo como para usarlos como elementos de almacenamiento.

– Los FET de potencia controlan potencia elevada y conmutan grandes corrientes. – Los FET no son tan sensibles a la radiación como los BJT.

Inconvenientes – Los FET exhiben una pobre respuesta en frecuencia, debido a la alta capacidad de

entrada. – Algunos FET tienen una pobre linealidad. – Los FET se dañan con el manejo debido.

DiodosLos diodos entran dentro del grupo de los semiconductores. Este componente se caracteriza por tener polaridad, es decir, tiene diferenciados sus terminales como ánodo y cátodo. El diodo solamente conduce cuando esta correctamente polarizado y a partir de una tensión determinada; 0,6 V si el diodo es de Germanio y 0.2 V si está fabricado de Silicio. La polaridad del diodo hay que respetarla, y aunque en muchos circuitos la polaridad del diodo es colocado al revés, con el cátodo al positivo y el ánodo al negativo, no se le debe dar la vuelta ya que está haciendo la función de protección contra un posible error de conexión en la alimentación.

Tiristor Llamamos tiristores a los componentes electrónicos semiconductores que utilizan

realimentación interna para producir una conmutación y que se emplea generalmente para el control de potencia.

Estructuralmente, todos los tiristores consisten en varias capas alternadas de silicio dopado con impurezas p y n.

El disparo de un tiristor se realiza inyectando corrientes en esas uniones de forma que, mediante una reacción regenerativa, conmuta o conducción y lo mantiene en este estado aunque la señal de disparo sea retirada, siempre que se verifiquen unos requerimientos mínimos de tensión y corriente.

Estas características hacen que los tiristores sean mucho más útiles que los conmutadores mecánicos, en términos de flexibilidad, duración y velocidad.

Estos dispositivos se utilizan en control de potencia, convertidores DC-DC o DC-AC o AC-DC o AC-AC, motores.