ELECTRÓNICA INDUSTRIAL.pdf

SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL

MANUAL DE APRENDIZAJE

CÓDIGO: 89001619

DISPOSITIVOS Y
COMPONENTES
ELECTRÓNICOS
ELECTRÓNICA
INDUSTRIAL

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

INTRODUCCIÓN

Todos percibimos, observamos y llegamos a la conclusión que el mundo se
está volviendo cada vez más complejo.

Desde las calculadoras, las computadoras, los teléfonos móviles, artefactos
electrodomésticos, equipos de entretenimiento familiar y los equipos de control
de velocidad de motores eléctricos son una muestra de ello. De igual forma,
reconocemos que todo ello ha sido posible, gracias al avance de la electrónica.

Esta rápida evolución obliga a una renovación y actualización constante en la
enseñanza, deben introducirse nuevos conceptos y condensar otros.

Sin embargo, por muy complejo y sofisticado que sea un equipo, todo se inicia
a nivel de componentes o dispositivos; por lo tanto, en este Manual se ha
tratado de dar los fundamentos o principios de tales dispositivos electrónicos.
Los fundamentos no cambian con el tiempo y por eso son muy importantes; sin
embargo, tratar sólo los fundamentos resta emoción a un curso; ahí entramos
en sintonía con la visión de la filosofía del SENATI: “Aprender haciendo”.

Conforme lo indica el programa, los temas van avanzando de lo simple a lo
complejo en una secuencia lógica, dándole al estudiante un sentido de
dirección por lo que al fi nalizar este curso, habrá adquirido experiencia en el
montaje y mediciones en circuitos reales; sin embargo, esto sólo es posible si
hay un real entendimiento de los principios básicos de operación de los
dispositivos dados en este manual y la información técnica proporcionada por
el fabricante en el datasheet; de ahí, la importancia del instructor para estimular
al estudiante a leer e interpretar el datasheet.

El reto del nuevo técnico está en que cada día hay una oferta mayor de
nuevos circuitos integrados y componentes discretos con buenas y mejores
prestaciones, tanto en su rapidez de respuesta, como en sus consideraciones
de potencia, además del abaratamiento de los costos de producción masiva,
por lo que debe tener la capacidad de adaptación y uso de estos dispositivos.

Se ha tratado de equilibrar los fundamentos con un fuerte pero mesurado gusto
por el montaje, en la esperanza que este curso inspire la imaginaci ón del
estudiante para continuar el ritmo de ir descubriendo el camino al andar.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 5

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

ÍNDICE

Introducción Página
HT1 DISPOSITIVOS ELECTRÓNI COS PASIVOS: LA RESISTENCIA. 9
Circuito eléctrico simple. 10
HO-01 Montar dispositivos en el protoboard. 12
HO-02 Interpretar las resistencias usando el código de colores. 14
HO-03 Medir resistencias usando el multímetro digital. 15
HO-04 Operar fuente de alimentación programable. 17
HO-05 Medir corriente promedio usando el multímetro digital. 20
HO-06 Medir voltaje promedio usando el multímetro digital. 22
HO-07 Montar circuito de aplicación de la resistencia. 24
HIT-01 Hoja de Información Tecnológica 01. 26
HITC-01 Hoja de Información Tecnológica Complementaria 01. 27
HT2 DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS PASIVOS: EL CONDENSADOR 38
HO-08 Medir voltaje rms con el multímetro digital. 39
HO-09 Medir condensadores usando el multímetro digital. 40
HO-10 Verificar las características de un condensador. 41
HO-11 Medir voltaje pico a pico usando el osciloscopio digital. 43
HO-12 Medir tiempo usando el osciloscopio digital. 46
HO-13 Medir voltaje pico a pico usando el osciloscopio digital y voltaje
RMS con el multímetro digital.
47
HO-14 Montar circuito de aplicación del condensador. 48
HIT-02 Hoja de Información Tecnológica 02. 49
HITC-02 Hoja de Información Tecnológica Complementaria 02. 51
HT3 DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS PASIVOS: LA INDUCTANCIA. 58
HO-15 Probar inductancias con el multímetro digital. 59
HO-16 Verificar la energía almacenada en una inductancia. 59
HO-17 Montar circuito de aplicación de la inductancia. 64
HIT-03 Hoja de Información Tecnológica 03. 65
HITC-03 Hoja de Información Tecnológica Complementaria 03. 67
HT4 CIRCUITOS CON DIODOS SEMICONDUCTORES. 75
HO-18 Verificar la condición de un diodo semiconductor. 76
HO-19 Probar diodos con el multímetro digital. 78
HO-20 Obtener la curva característica de un diodo semiconductor. 82
HO-21 Verificar la condición de un diodo zener. 83
HO-22 Determinar la tensión zener de un diodo zener. 85
HO-23 Obtener la curva característica de un diodo zener 86
HIT-04 Hoja de Información Tecnológica 04. 87
HITC-04 Hoja de Información Tecnológica Complementaria 04. 90
HT5 CIRCUITOS CON RELÉS Y CONTACTORES. 100
HO-24 Verificar estado de un relé. 101
HO-25 Verificar estado de un contactor. 103
HO-26 Montar circuito de aplicación de un contactor. 105
HIT-05 Hoja de Información Tecnológica 05. 106
HITC-05 Hoja de Información Tecnológica Complementaria 05. 110
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 6

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HT6 CIRCUITOS CON TRANSISTORES. 115
HO-27 Identificar los terminales del transistor BJT. 116
HO-28 Verificar el estado de un transistor BJT. 119
HO-29 Medir la corriente de arranque de un motor. 120
HO-30 Montar circuito de aplicación de un transistor BJT. 121
HO-31 Obtener la curva característica de un transistor BJT 122
HO-32 Montar circuito de aplicación del transistor BJT. 123
HIT-06 Hoja de Información Tecnológica 06. 124
HO-33 Verificar estado del transistor MOSFET. 133
HO-34 Montar circuito de aplicación del MOSFET. 136
HIT-07 Hoja de Información Tecnológica 07. 137
HITC-07 Hoja de Información Tecnológica Complementaria 07. 139
HO-35 Verificar estado del transistor UJT. 141
HO-36 Montar circuito oscilador de relajación con UJT. 142
HIT-08 Hoja de Información Tecnológica 08. 143
HT9 CIRCUITOS CON SCR Y TRIACS. 146
HO-37 Verificar estado del SCR usando el multímetro digital 147
HO-38 Montar circuito de aplicación del SCR. 149
HO-39 Montar circuito de aplicación del SCR. 150
HO-40 Obtener la curva característica de un SCR. 152
HIT-09 Hoja de Información Tecnológica 09. 153
HO-41 Verificar estado del TRIAC usando el multímetro digital. 159
HO-42 Montar circuito de aplicación del TRIAC. 162
HO-43 Montar circuito de aplicación del TRIAC. 163
HO-44 Obtener la curva característica de un TRIAC. 164
HIT-10 Hoja de Información Tecnológica 10. 165
HT10 CIRCUITOS CON DISPOSITIVOS OPTOELÉCTRICOS. 171
HO-45 Probar un diodo led usando el multímetro digital. 172
HO-46 Montar circuito de aplicación de un led. 174
HO-47 Verificar estado de display de siete segmentos. 175
HO-48 Montar circuito de aplicación del display. 176
HIT-11 Hoja de Información Tecnológica 11. 177
HO-49 Probar aislador óptico con fototransistor. 179
HO-50 Montar circuito de aplicación del aislador óptico. 183
HIT-12 Hoja de Información Tecnológica 12. 184
HO-51 Probar aislador óptico con fototriac. 187
HO-52 Montar circuito de aplicación del aislador óptico. 191
HIT-13 Hoja de Información Tecnológica 13. 192
HT11 CIRCUITOS CON CIRCUITOS INTEGRADOS. 197
HO-53 Montar circuito con regulador de tensión 7812. 198
HO-54 Montar circuito de fuente regulada de voltaje dual. 199
HO-55 Montar circuito de fuente regulada variable. 200
HIT-14 Hoja de Información Tecnológica 14. 206
HO-56 Montar circuito multivibrador astable con 555. 211
HO-57 Montar circuito multivibrador monoestable con 555. 213
HIT-15 Hoja de Información Tecnológica 15. 216
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 7

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HO-58 Montar circuito comparador con amp operacional 741. 218
HO-59 Montar circuito integrador con amp operacional 741. 220
HO-60 Montar circuito sumador con amp operacional 741. 221
HIT-16 Hoja de Información Tecnológica 16. 223
HO-61 Montar circuito de aplicación de compuertas lógicas. 232
HIT-17 Hoja de Información Tecnológica 17. 237
HT-12 CIRCUITOS CON LDR Y TERMISTOR. 242
HO-62 Montar circuito de aplicación de la fotoresistencia. 243
HO-63 Montar circuito de aplicación del termistor. 244
HIT18 Hoja de Información Tecnológica 18. 246
Materiales requeridos para desarrollar las prácticas. 250
Bibliografía consultada. 251
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 8

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

N°
1
2
3
4
5
6
7
Protoboard
Montar dispositivos en el protoboard.
Interpretar las resistencias usando el código de colores.
Alicate de corte diagonal de 4"Operar fuente de alimentación digital programable.
Resistencias de diversos valores de 1/2 Wattio
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL HOJA:1/1
HT:T1aDCE
Tiempo: 10 horas
Alambre telefónico 2x22 AWG
Medir voltaje promedio usando el multímetro digital.
DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS PASIVOS: LA RESISTENCIA
DENOMINACIÓN
HERRAMIENT AS / INST RUMENT OS
Multímetro digital
Destornillador plano de 4"x3/16"
ORDEN DE EJECUCIÓN
Fuente de alimentación digital programable
Alicate de punta semiredonda de 4"
Montar circuito de aplicación de la resistencia.
Medir resistencias usando el multímetro digital.
Medir corriente promedio usando el multímetro digital.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 9

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

CIRCUITO ELÉCTRICO SIMPLE
Un circuito eléctrico consiste de componentes eléctricos interconectados,
formando un camino para el flujo de la corriente eléctrica.

Los tres componentes pasivos de un circuito eléctrico son resistencias ( R ),
inductancias ( L ) y condensadores ( C ). Pero, los circuitos también incluyen
otros dispositivos eléctricos, tales como relés, zumbadores, lámparas,
transformadores y motores.

Los generadores y baterías son conocidos como dispositivos activos.

En general, en circuitos eléctricos de potencia, ellos involucran la transferencia
de una relativamente gran cantidad de energía para producir calor, luz,
movimiento etc.

Un circuito electrónico, además de los tres componentes básicos ya
mencionados, incluye dispositivos activos adicionales, tales como transistores
y circuitos integrados.

Muchos circuitos eléctricos tienen cuatro partes principales:

1. Una fuente de energía eléctrica, por ejemplo una batería química, generador
o celda solar.
2. Una carga o dispositivo de salida como una lámpara, un parlante o un motor
eléctrico.
3. Conductores, tales como alambres de cobre o de aluminio, para transportar
la energía eléctrica desde la fuente hacia la carga.
4. Un dispositivo de control, que puede ser un interruptor, termostato o relay;
para controlar el flujo de energía a la carga.

Adicionalmente se puede colocar un dispositivo de protección, como un fusible
por ejemplo.

La fuente de energía eléctrica puede ser DC (flujo de corriente unidireccional y
constante en su valor) o AC (corriente alterna) (continuamente cambiante en su
valor y periódicamente intercambiando su polaridad). La fuente aplica una
fuerza electromotriz (f.e.m.) o diferencial de potencial al circuito.

La f.e.m. es medida en Voltios (V) y se refiere al trabajo que una fuente puede
hacer para mover cargas eléctricas a través de un circuito.

El flujo de cargas se llama Intensidad de corriente y se mide en Amperios (A).

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 10

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

En el Perú, el típico voltaje de alimentación eléctrico doméstico es de 220
Voltios, 60 Hertz o 60 ciclos/segundo.

En la siguiente página, Figura 01 se ilustra un circuito eléctrico simple.

Para representar un circuito eléctrico, se puede usar un diagrama pictórico, el
cual es similar a la apariencia física de los componentes. Sin embargo, el
método que es preferido por los técnicos e ingenieros es el diagrama
esquemático.

Este diagrama esquemático consiste de símbolos interconectados, los cuales
son dibujados representando a los componentes eléctricos.

Los diagramas esquemáticos son mucho más fáciles de dibujar que los
diagramas pictóricos.

Figura 01. Diagrama pictórico y esquemático de un circuito eléctrico simple .

Observe que en el símbolo de la batería, éste tiene indicado su polaridad + y - ,
donde, la barrita más larga, por convención, siempre representa el terminal
positivo y la barrita más corta el terminal negativo.

En algunas ocasiones no le colocan la polaridad, por lo que los signos + y –
son opcionales.

La batería de 9 Voltios constituye la fuente de energía, la lámpara es la carga y
el interruptor es conectado entre la fuente y la carga; los conductores son
trazos continuos y el dispositivo de protección lo constituye el fusible.

Cuando el interruptor está abierto (OFF) como lo indica la figura, no hay flujo de
corriente y la lámpara se encuentra apagada. Cuando el interruptor es cerrado
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 11

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

(ON) se establece un paso completo para la corriente eléctrica y ésta fluye
desde la batería hacía la lámpara. El flujo de corriente calienta el filamento
resistivo de la lámpara hasta su punto de incandescencia.

La lámpara convierte la energía eléctrica en luz y calor.

HOJA DE OPERACIÓN 01.
MONTAR DISPOSITIVOS EN EL PRO TOBOARD.
No importa si el circuito electrónico es simple o complejo, todo empieza a nivel
de componentes. Existen diversas técnicas de montaje de circuitos, pero el
método más práctico y popular es usando el protoboard.

El protoboard o tablero de experimentos para prototipos o modelos de circuitos,
nos permite realizar el montaje de diversos dispositivos electrónicos, sin usar
soldadura. Además, la modificación de la circuitería es relativamente rápida y
sencilla.

PROCESO DE EJECUCIÓN .

1. Montar un circuito de dos resistencias conectadas en serie.

Fig. 02 Circuito esquemático de dos
resistencias conectadas en serie.
Fig 03. Dos resistencias conectadas
en serie en el protoboard.

2. Montar un circuito de tres resistencias conectadas en serie.

Fig. 04 Circuito esquemático de tres
resistencias conectadas en serie.

Fig. 05. Tres resistencias conectadas
en serie en el protoboard.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 12

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

3. Montar un circuito de dos resistencias conectadas en paralelo .

Fig. 06. Circuito esquemático de dos
resistencias conectadas en paralelo.

Fig . 07. Dos resistencias conectadas
en paralelo en el protoboard .

4. Montar un circuito de tres resistencias conectadas en paralelo.

Fig. 08. Circuito esquemático de tres
resistencias conectadas en p aralelo.

Fig 09. Tres resistencias conectadas
en paralelo en el protoboard.

5. Montar un circuito de tres resistencias conectadas en conexión mixta (serie-
paralelo).

Fig.10. Circuito esquemático de tres
resistencias conectadas en serie - paralelo

Fig. 11. Tres resistencias conectadas
en serie - paralelo en el protoboard.

Observar en la Fig. 12, el circuito de 4 resistencias conectadas en serie y
montadas en el protoboard.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 13

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Fig 12. Cuatro resistencias conectadas en serie y montadas en el protoboard-

HOJA DE OPERACIÓN 02.
INTERPRETAR LAS RESISTENCIAS USANDO EL CÓDIGO DE COLORES .

El valor y la tolerancia de las resistencias o resistores empleados en electrónica
vienen indicados mediante un código de colores.

El código de colores para resis tencias es un código reconocido
internacionalmente, por lo tanto, es de suma importancia su interpretación y
aplicación.
PROCESO DE EJECUCIÓN .

1. Tomar una resistencia y colocar, en la siguiente Tabla, los colores indicados.
Luego interpretar su valor haciendo uso del código de colores.

Nº
Color de la 1º
banda
Color de la 2º
banda
Color de la
3º banda
Color de la
4º banda
Valor indicado
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 14

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

2. Realizar el proceso inverso e indicar en la Tabla mostrada a continuación,
los colores que le corresponden a las siguientes resistencias.

VALOR DE LA
RESISTENCIA
Color de la 1º
banda
Color de la
2º banda
Color de la
3º banda
Color de la
4º banda
1 1,5KΩ ± 5%
2 6,8KΩ ± 10%
3 0,56 Ω ± 2%
4 3KΩ ± 5%
5 1MΩ ± 5%
6 2,2KΩ ± 5%
7 33KΩ ± 10%
8 470KΩ ± 5%
9 10MΩ ± 10%
10 10 Ω± 2%

HOJA DE OPERACIÓN 03.

MEDIR RESISTENCIAS USANDO EL MULTÍ METRO DIGITAL.

Para medir resistencias usando el ohmímetro que se encuentra incorporado en
el multímetro digital Sanwa mod CD771, se debe seguir el siguiente
procedimiento:

PROCESO DE EJECUCIÓN .
1. Insertar las puntas de prueba en los terminales de medición; la punta de
color rojo debe ir en el borne indicado

La punta de color negro deberá conectarla al
borne denominado COM.

2. Colocar el selector de función en la posición
.
En la pantalla LCD deberá aparecer lo siguiente:
3. Proceder a medir la resistencia de
la manera que indica la Fig. 13.
OBSERVACIÓN: Cuando se mide resistencia, ésta
debe encontrarse sin tensión aplicada o desconectada del circuito.
Fig. 13. Conexión del multímetro
para medir resistencia.

De igual modo, no se debe tocar los terminales de metal de las puntas de
prueba, para no alterar el resultado de la medición.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 15

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

4. Completar la siguiente Tabla empleando las resistencias que se le ha
proporcionado.

Color de la
primera
banda
Color de la
segunda
banda
Color de la
tercera
banda
Color de la
cuarta
banda
Valor
indicado
Valor
medido
1
2
3
4

5. Calcular y medir la resistencia total (RT) o R equivalente de los siguientes
circuitos.

RT o R equivalente
Calculado Medido

RT o R equivalente
Calculado Medido

RT o R equivalente
Calculado Medido

RT o R equivalente
Calculado Medido

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 16

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 04.
OPERAR FUENTE DE ALIMENTACIÓN DIGITAL PROGRAMABLE
La fuente de alimentación de tensión de salida DC es el equipo más
ampliamente usado en sistemas electrónicos. Forma parte del equipo
normalizado en cualquier laboratorio.

Las fuentes de alimentación, empleadas en electrónica, son normalmente
variables, es decir, su tensión de salida puede variarse para operar a cualquier
valor, entre algunos límites, tales como 0 a 30 Voltios.

Algunas fuentes son de tensión de salida simple como de 0 a 30 Voltios y otras
son de tensión de salida dual, tales como de 0 a
± 30 Voltios.
La unidad de medida del Voltaje o diferencia de potencial es el VOLTIO
(Alessandro VOLTA , Italia 1745 – 1825).

PROCESO DE EJECUCIÓN.

1. Identificar las teclas de control de la fuente de alimentación digital
programable.

RCD RDA
Calculado Medido Calculado Medido

RAB RBC
Calculado Medido Calculado Medido

RAD con cortocircuito en BC RBC con cortocircuito en AD
Calculado Medido Calculado Medido

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 17

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

a. Observar la parte frontal , tal como se aprecia en la Fig 14.

Donde la función de cada tecla es la siguiente:

+V SET (7). Tecla de control de la tensión de salida positiva, entre bornes
+ y COM1

-V SET (4). Tecla de control de la tensión de salida negativa, entre bornes
- y COM1

+I SET (8). Tecla de control de la corriente de salida positiva.

-I SET (5). Tecla de control de la corriente de salida negativa.

TRACK (1). Tecla de control que conmuta a la fuente en modo
independiente o en modo tracking.

± OUTPUT(ON/OFF). Tecla de control que determina la presencia (ON) o
ausencia (OFF) de la tensión en los bornes de salida.
5V/3.3V (2). Con es ta tecla se selecciona que la tensión de salida en los
bornes 5V/3.3V y COM2 sea 5 Voltios o 3.3 Voltios.
ENTER. Tecla de ingreso de los valores mostrados en el display para la
función especificada.
CLEAR. Tecla que permite borrar y retornar al comando a nterior.
POWER I/0. Interruptor que controla la energía de alimentación de la
fuente.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 18

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

OBSERVACIÓN:
La máxima tensión de salida en los bornes COM1, +; es de 0 a +30 Voltios y en
los bornes COM1, - es de 0 a - 30 Voltios.
La máxima corriente de salida es de 2,5 Amperios.

2. Programar la fuente de alimentación digital programable para obtener una
tensión de salida dual de ±12 Voltios, mediante el siguiente procedimiento:

a. Conectar el enchufe de la fuente de alimentación digital programable a la
tensión alterna de 220 Voltios.
b. Presionar el interruptor POWER I/O.
c. Presionar la tecla TRACK (1) . En el display debe observar que el puntito
brillante está indicando TRACK .
d. Presionar la tecla +VSET (7). En el display debe aparecer VSET =
X0,000
e. Presionar en el siguiente orden [][][][][]00.21 . Al finalizar, el display debe
mostrar VSET = 12.00X
f. Ahora, para ingresar este dato, presione la tecla ENTER. En el display
debe aparecer ALL OUTPUT OFF
12.00V - 12.00V

3. Emplear un Voltímetro DC y co nectarlo en los bornes COM1 y +, la tensión
de salida será 0 Voltios.

Conectar, ahora el Voltímetro DC en los bornes COM1 y - , la lectura de la
tensión de salida también será 0 Voltios.

4. Presionar la tecla ± OUTPUT(ON/OFF) y ahora, en el display de be aparecer:
+12.00 V 0.000 A
-12.00 V 0.000 A

A indica la intensidad de corriente, cuya unidad es el AMPERIO (André
Marie Ampere, Francia 1775 – 1836).

5. Emplear el Voltímetro DC y retorne a medir la tensión de salida en los
bornes COM1 y +, la tensión de salida , ahora, será + 12 Voltios.
Conectar, nuevamente, el Voltímetro DC en los bornes COM1 y - ,la
lectura de la tensión de salida también será, ahora, - 12 Voltios.

6. La fuente de alimentación está lista para operar.

7. Programar, como ejercicio, la fuente de alimentación para obtener en los
bornes de salida – y COM1; COM1 y + ,la tensión de salida de + - 9 Voltios
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 19

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 05.

MEDIR CORRIENTE PROMEDIO USANDO EL MULTÍMETRO DIGITAL .

PROCESO DE EJECUCIÓN .

1. Con mucho cuidado levantar la cubierta de caucho que se encuentra en la
parte inferior derecha del multímetro digital.

Conectar la punta de prueba de color rojo en el borne indicado mA .

La punta de prueba de color negro deberá mantenerse en el borne
denominado COM.

2. Colocar el selector de función en la posición.

3. Presionar el botón SELECTOR hasta que vea el símbolo de corriente
DC :

En la pantalla LCD deberá aparecer lo siguiente:

4. Proceder a medir la corriente DC, para ello debe abrir el
circuito e intercalar el instrumento como se ve en la Fig.
15.
Recuerde que el Amperímetro se conecta en serie.

Fig.15. Conexión del amperímetro para
medir corriente promedio.

Observe que el circuito ha sido
abierto para medir la corriente I3.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 20

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Por ejemplo, en el siguiente
circuito se desea medir la
corriente I.

Sabemos que ést e es un circuito
serie y por lo tanto, la corriente es
la misma en cualquier punto del
circuito; pero, para medir dicha
corriente debemos abrir el circuito
y, entre esos puntos abiertos se
debe intercalar el amperímetro

Observe lo siguiente ( Fig. 16): El selector de
rangos está en la posición mA.
La punta de prueba positiva o de color rojo se
encuentra en el borne marcado mA.
La corriente debe ingresar al amperímetro por el
borne positivo.

El circuito ha sido abierto para insertar el
amperímetro

Fig. 16. Conexión del amperímetro para medir corriente.

Nuevamente, en este segundo caso, (Fig
17) observe lo
siguiente:
El selector de rangos está en la posición
mA.
La punta de prueba positiva o de color
rojo se encuentra en el borne marcado
mA
La corriente debe ingresar al
amperímetro por el borne positivo.
El circuito ha sido abierto para insertar el
amperímetro

Fig. 17. Conexión del amperímetro para medir corriente.

5. Completar la siguiente Tabla:

Resistencia
equivalente
Fuente de
tensión E
Corriente
calculada
Corriente
medida en la
Fig. 16
Corriente
medida en la
Fig. 17

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 21

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 06.

MEDIR VOLTAJE PROMEDIO USANDO EL MULTÍMETRO DIGITAL.

PROCESO DE EJECUCIÓN .

1. Conectar las puntas de prueba en los terminales de medición; la punta de
color rojo debe ir en el borne indicado.

La punta de color negro deberá conectarla al borne denominado COM.
2. Colocar el selector de función en la posición

3. Presionar el botón SELECTOR hasta que aparezca el símbolo de tensión
DC :

En la pantalla LCD deberá aparecer lo siguiente:
4. Proceder a medir la tensión DC, conectando las puntas de prueba
directamente a la fuente de tensión.

Recuerde que el Voltímetro se conecta en paralelo.

Por ejemplo en el siguiente circuito, (Fig. 18) se observa la forma
correcta de conectar el Voltímetro DC para medir la caída de tensión en la resistencia R1 (VR1) y en la
resistencia R2 (VR2).

Fig. 18. Conexión del voltímetro DC para medir la caída de tensión en la resistencia R1 (VR1) y
la resistencia R2 (VR2).

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 22

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

5. Montar el siguiente circuito.
6. Calcular la RT del circuito serie,
aplicando 321 RRRRT ++=
7. Calcular la corriente I del circuito
serie, aplicando
RT
V
I=
8. Calcular la caída de tensión en cada
resistencia aplicando :
11 RxIVR= 22 RxIVR= 33 RxIVR=
9. Conectar el Voltímetro DC de la siguiente manera:

10. Completar la siguiente Tabla.

V VR1 VR2 VR3 I
Programado Medido Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido

Debe comprobar lo siguiente:
1. La corriente I es la misma en cualquier punto del circuito, porque es un
circuito en serie.
2. El voltaje V debe ser igual a la suma de los voltajes parciales VR1, VR2 Y
VR3.

11. Montar el siguiente circuito y completar la Tabla adjunta.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 23

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

E VR1 VR2 VR3 VR4
Medido Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido

I I1 I2
Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido

Debe comprobar lo siguiente:
1. La corriente I es igual a la suma de las corrientes I1 e I2.
2. El voltaje en la resistencia R2 es igual al voltaje en la resistencia R3, porque
ambas están en paralelo.
3. La corriente I que sale de la fuente E es igual a la corriente que retorna a
ella.
4. La tensión o voltaje E es igual a la suma de los voltajes parciales VR! + VR2
+ VR3.

HOJA DE OPERACIÓN 07.
MONTAR CIRCUITO DE APLICACIÓN DE LA RESISTENCIA .
“LAS RESISTENCIAS SE OPO NEN AL FLUJO DE LA CORRIENTE
ELÉCTRICA Y EN ELLAS SE PRODUCE UNA CAÍ DA DE TENSION Y
DESPRENDIMIENTO DE CALOR POR EFECTO JOULE ”.

Se plantea el siguiente problema:
Se tiene un relé de 24 Voltios DC y se desea energizarlo, sin embargo, sólo se
dispone de una fuente de 40 Voltios DC.

Para ello montamos el siguiente circuito:
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 24

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

La finalidad de la resistencia
limitadora R es producir una
“caída de tensión”, una “pérdida
de tensión”; en este caso debe ser
de 16 Voltios, de tal modo que a la
bobina del relé se le aplique 24
Voltios que es el voltaje de trabajo
de dicha bobina.

Será necesario, por lo tanto, calcular el valor de la resistencia R.

PROCESO DE EJECUCIÓ N.

1. Usando el Ohmímetro, medir la resistencia de la bobina del relé. ( R. Bobina)

2. Calcular la corriente I que consume el relé.

bobinaR
V
Rbobina
Vbobina
I
.
24
==

3. Calcular la caída de tensión en la resistencia limitadora R.
VoltiosVR
bobinaVVRV
16
.40
=
+=

4. Calcular el valor de la resistencia limitadora R.

I
VR
R= IxVRRPot=

5. Completar la siguiente Tabla:

R bobina Corriente I V bobina VR R Pot R

6. Montar el circuito de activación del relé empleando el valor de la resistencia
limitadora calculada (R).

7. Escribir sus conclusiones.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 25

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE INFORMACIÓ N TECNOLÓGICA 01.
1. RESISTENCIA.
Es la propiedad que tienen algunos materiales, de ofrecer oposición al paso de
la corriente eléctrica.
El elemento físico, especialmente construido, para ofrecer resistencia se
denomina resistor o resistencia y se representa por la letra R.
En la Fig 19a se observa una resistencia de carbón y en la Fig 19b, otra de
alambre.

Las resistencias son usadas para:
a. Limitar la corriente de un circuito a un valor seguro.
b. Producir una caída de tensión u obtener diferentes valores desde una sola
fuente:

2. SÍMBOLO.
Tenemos la simbología Americana y la Europea. (Fig 20).

Fig 20.- Símbolo de la resistencia en el sistema americano y europeo.

3. ESPECIFICACIÓN TÉCNICA DE UNA RESISTENCIA .
Una resistencia se especifica por su valor nominal y su potencia. Por ejemplo:

Una resistencia de 4 700 ohmios/ 1/2 Wattio

VALOR NOMINAL. Es el valor en ohmios, indicado en el propio resistor por el
fabricante, quien usa un código de colores o graba el valor sobre el dispositivo.

POTENCIA NOMINAL . Indica cuánta energía puede disipar la resistencia en
forma de calor cuando circula corriente a través de ella, sin destruirse.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 26

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Si se excede dicho valor, el resistor se deteriora.

TOLERANCIA. Es el porcentaje de variación respecto al valor nominal que
puede tener el dispositivo. Se encuentra indicado mediante el código de
colores.

4. EL OHMÍMETRO.
Es un instrumento electrónico cuya finalidad es medir resistencia eléctrica en
ohmios.

HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓ GICA COMPLEMENTARIA 01.

1. EL PROTOBOARD.
El protoboard, como se ve en la Fig. 21a y b, es un tablero de experimentos
para prototipos o modelos de circuitos, nos permite realizar el montaje de
diversos dispositivos electrónicos sin usar soldadura. Además la modificación
de la circuitería es relativamente rápida y sencilla.

Fig. 21a. Vista frontal de un protoboard

En la vista frontal se aprecian los agujeros por donde se colocan los terminales
de los dispositivos electrónicos.

Platinas de conexión

Fig. 21b. Vista inferior del protoboard luego de retirarle su cubierta protectora.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 27

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

En la Fig. 21b; se aprecia las platinas de conexión metálicas que permiten el
“cableado” de los dispositivos. Por ejemplo en la parte superior se observan
dos hileras horizontales paralelas y durante el montaje se destina una de ella
para la alimentación de la tensión positiva y de modo similar en la parte inferior,
se observan otras dos hileras paralelas, las cuales durante el montaje se
destinan para la alimentación del terminal negativo o tierra.

En la zona central, sin embargo se observa que las platinas son pequeñas y
permiten el conexionado en sentido vertical.

Debe remarcarse que el protoboard tiene limitado su uso a tensiones menores
de 50 Voltios y a corrientes no mayores de 10 Amperios.
De igual modo no funcionará correctamente con circuitos montados que
trabajen a una frecuencia mayor de 10 MHz.

El alambre utilizado para el conexionado debe ser calibre Nº 22 AWG.

2. UNIDAD DE MEDIDA.
La unidad de medida de la resistencia es el OHM y se representa por la letra
griega omega (Ω). (Georg Simón Ohm. Alemania 1787- 1854).
3. CLASES DE RESISTENCIAS.

a. RESISTENCIAS DE CARBÓ N. Vienen siendo usadas desde el inicio de la
electrónica. Ella se observa en la
Fig 22.

Su rango de valores está entre 2,2
ohmios a 22 Megaohmios y con
tolerancias de 5% y 10%. Su potencia está típicamente entre ¼ de Wattio a
2 wattios.

b. RESISTENCIAS DE PELÍCULA DE CARBÓN. Están reemplazando a las
resistencias de carbón,tienen menor rango de tolerancia y son mas estables
en su valor óhmico. Su rango
de valores está entre 1 ohmio
hasta 22 Megaohmios y su
tolerancia, generalmente, sólo
es al 5%. Su rango de
potencia es entre 1/8 de wattio hasta 2 wattios. Un ejemplo de dicha
resistencia se ve en la Fig 23.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 28

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

c. RESISTENCIAS DE PELÍCULA METÁLICA. Son resistencias de precisión,
como se ve en la Fig 24, están fabricadas con una fina película de metal
resistivo. Su rango de valores está
entre 1 ohmio hasta 22
Megaohmios, con tolerancias
,típicamente, 1% o menos. Su
potencia está entre ¼ de Wattio a ½ wattio.

d. RESISTENCIAS DE ALAMBRE. Son construidas enrollando alambre de
cobre- nickel o nickel-cromo. Disipan
grandes cantidades de potencia. Su
potencia típica está entre 1 Wattio hasta
200 Wattios. Su fabricación permite
obtener valores muy precisos con
tolerancias hasta de 0,1 %. Ella se ve en
la Fig 25.
Su principal desventaja es que ellas son
inherentemente inductivas y generalmente
no pueden ser usadas en aplicaciones de alta frecuencia.
e. RESISTENCIA DE MONTAJE SUPERFICIAL (SMD). Son resistencias
utilizadas en los circuitos de montaje superficial. Su costo de producción se
reduce tremendamente. Su rango de valores está entre 1 ohmio hasta 10
Megaohmios. Su potencia típica es de 1/8 de Wattio. Ver la Fig 26.

Fig 26. Resistencia de montaje superficial y la
interpretación de su valor óhmico.

4. CÓDIGO DE COLORES PARA RESISTENCIAS.
Las resistencias son los dispositivos más comunes usados en circuitos
electrónicos. En radios, televisores, computadoras, sistemas de control de
motores etc. existen docenas de ellas.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 29

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

El término resistencia deriva del hecho que este dispositivo se opone al flujo de
la corriente; donde, a mayor resistencia, menor será la corriente que fluirá por
ella y viceversa.

Sin embargo, el flujo de corriente a través de la resistencia, genera calor, por
efecto Joule, (James Prescott Joule, Reino unido 1818 –1889) el cual debe
ser disipado; y cuanto más grande es el tamaño físico de la resistencia, mayor
es la cantidad de calor que puede disipar, así tenemos resistencias de ¼ W, ½
W, 1 W y 2W. En la Fig 27 se observa gráficamente esta aseveración.

Fig. 27. Tamaño relativo de las resistencias de carbón según su potencia.

No existe una banda de color para indicar la potencia de la resistencia; ella se
determina por el tamaño relativo de diámetro y longitud. Con la práctica, es fácil
determinar, por observación, la
potencia de la resistencia.

El código de colores para
resistencias es un código
reconocido internacionalmente
para determinar el valor de una
resistencia de carbón, las
resistencias de propósito
general tienen 4 bandas de colores y las resistencias de precisión tienen 5
bandas.

Las resistencias mas comúnmente usadas en electrónica son las de 4 bandas.
La primera banda es aquella que está más cerca de un extremo de la
resistencia, como vemos en la Fig. 28.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 30

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

En este tipo de resistencias, si existiera la 5º banda, ella indica la confiabilidad,
que es el porcentaje de cambio con la temperatura. Generalmente esto se da
en las resistencias de película metálica, cuya tolerancia es del orden del 2% o
menos y tienen una alta estabilidad de temperatura.

Por ejemplo se desea determinar el valor de una resistencia de 1KΩ, de 60
PPM, cuando la temperatura cambia de 20 ºC a 80 ºC.
Cxx
M
CPPM º/%106%100
1
60
/º60
3−
==
Δt de 20 ºC a 80 ºC = 60 ºC

Variación del porcentaje de la resistencia = 6x10
-3
%/ºC x 60ºC = 0,36 %
1K ------- 100%
X --------0,36 % x = 3,6 Ω

Es decir, dicha resistencia a 80 ºC alterará su valor a 1003,6 Ω

A continuación veamos el código de colores para resistencias.

5. LECTURA DE UNA RESISTENCIA DE 4
BANDAS.
Veamos un ejemplo en resistencias de
carbón de 4 bandas.
COLOR
CIFRAS
SIGNIFICATIVAS
MULTIPLICADOR TOLERANCIA
NEGRO 0 x 1
MARRON 1 x 10 ± 1 %
ROJO 2 x 10
2
± 2 %
NARANJA 3 x 10
3

AMARILLO 4 x 10
4

VERDE 5 x 10
5
± 0.5 %
AZUL 6 x 10
6
± 0.25 %
VIOLETA 7 x 10
7
± 0.1 %
GRIS 8 x 10
8

BLANCO 9 x 10
9

DORADO x 0.1 ± 5 %
PLATEADO x 0.01 ± 10 %
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 31

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Su valor indicado es de 12K ohmios, 5% de tolerancia.

6. LECTURA DE UNA RESISTENCIA DE
PELÍCULA METÁLICA DE 5 BANDAS

Su valor indicado es de 28K ohmios, 1% de
tolerancia
.

7. VALORES COMERCIALES DE RESISTENCIAS AL 10% Y 5% DE
TOLERANCIA.

VALORES COMERCIALES DE RESISTENCIAS

± 10 % ± 5 % ± 10 % ± 5 %
1,0 1,0 3,3 3,3
1,1 3,6
1,2 1,2 3,9 3,9
1,3 4,3
1,5 1,5 4,7 4,7
1,6 5,1
1,8 1,8 5,6 5,6
2,0 6,2
2,2 2,2 6,8 6,8
2,4 7,5
2,7 2,7 8,2 8,2
3,0 9,1

Así, en el mercado existen resistencias al 10% de 3,3 Ω- 33 Ω - 330 Ω - 3,3 KΩ
- 33 KΩ - 330 KΩ - 3,3 MΩ.

En el caso de resistencias al 5% de tolerancia , por ejemplo encontraremos
resistencias de 2 Ω - 20 Ω - 200 Ω - 2 KΩ - 20 KΩ - 200 KΩ - 2 MΩ - 20 MΩ.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 32

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

8. ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS.
En los circuitos electrónicos las resistencias son conectadas en serie, en
paralelo y en combinaciones serie- paralelo. Cuando se analizan estos circuitos,
con frecuencia, es necesario reducir estas combinaciones de resistencias a
una simple resistencia equivalente.

a. RESISTENCIAS CONECTADAS EN SERIE.
Dos resistencias están conectadas en serie cuando se encuentran instaladas
una a continuación de la otra y existe un solo camino para el paso de la
corriente eléctrica., tal como indica la siguiente figura.

R equivalente = RT = R1 + R2

EJEMPLO:

RT = R1 + R2
RT = 1KΩ + 3,3,KΩ
RT = 4,3 KΩ

b. DOS RESISTENCIAS CONECTADAS EN PARALELO.
Dos resistencias están conectadas en paralelo cuando existen mas de un
camino para la circulación de la corriente eléctrica., tal como el siguiente caso.

R equivalente =
21
21
RR
RxR
RT
+
=

EJEMPLO:

21
21
RR
RxR
RT
+
=
Ω=
Ω+Ω
ΩΩ
= K
KK
KxK
RT 93,1
7,43,3
7,43,3

R1 R2
RT R1 R2
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 33

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

c. TRES RESISTENCIAS CONECTADAS EN PARALELO .

3
1
2
1
1
1
1
RRR
RT
++
=

Ejemplo:
3
1
2
1
1
1
1
RRR
RT
++
=

Ω=
Ω
+
Ω
+
Ω
= K
KKK
RT 63,2
7,4
1
15
1
10
1
1

d. RESISTENCIAS CONECTADAS EN SERIE- PARALELO. Se identifica
primero las resistencias conectadas en paralelo; se halla su resistencia
equivalente y se adiciona con las demás resistencias conectadas en serie.

1
32
32
R
RR
RxR
RT +
+
=

Ejemplo:
1
32
32
R
RR
RxR
RT +
+
=

KK
KK
KxK
RT 93,1110
7,43,3
7,43,3
=+
+
=

RT R1 R2 R3
RT
4,7K
R3
3,3K
R2
10K
R1
RT R3R2
R1
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 34

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

9. RESISTENCIA VARIABLE: EL POTENCIÓMETRO .

Fig 29. El potenciómetro y su símbolo.

El potenciómetro es una resistencia variable, tiene tres terminales identificados
como 1, 2 y 3. La resistencia entre los terminales 1 y 3 es el valor de la
resistencia del potenciómetro y es fija; mientras que la resistencia entre el
terminal central, denominado 2, y cualquiera de los otros dos terminales
llamados 1 o 3 es variable.

Tiene múltiples aplicaciones, por ejemplo, cuando se desea obtener un valor
de resistencia que no es comercial.

Su rango de valores está entre 100Ω hasta 1MΩ y su potencia entre ½ W a 2
W.

10. LA LEY DE OHM.
El descubrimiento por Georg Ohm de la relación matemática entre corriente,
voltaje y resistencia en un circuito eléctrico, marcó el inicio del uso práctico de
la electricidad.

Ohm estableció lo siguiente, que se conoce como la ley de Ohm: En un circuito,
la corriente es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional
a la resistencia.

Las siguientes son las ecuaciones derivadas de la ley de Ohm.

I
V
RRIV
R
V
I === .

11. DISIPACIÓN DE POTENCIA DE LOS RESISTORES.
Cuando una diferencia de potencial o voltaje es aplicada a una resistencia, por
ella circula corriente; los electrones colisionan con los átomos y ello origina que
la temperatura se eleve y la potencia en la resistencia sea disipada en forma de
calor, por efecto Joule.
1
2
3
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 35

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Watts observó este efecto y propuso lo que se conoce como la ley de Watt: En
un circuito, la potencia es igual a producto del voltaje aplicado por la corriente
que circula por él.

Se relacionó la ley de Ohm con la ley de Watt y se obtuvieron las siguientes
ecuaciones, que han marcado la pauta en el mundo eléctrico- electrónico.

RxIP
R
V
PIxVP
2
2
===

Si se incrementa la tensión o, el valor óhmico del resistor se reduce, la
corriente por el resistor se incrementa, por lo tanto la potencia disipada
aumenta.

Todos los resistores tienen su rango de disipación de potencia en WATTS
(James WATTS, Escocia 1776 – 1819) y el proceso de manufactura
determina cuánta potencia puede disipar un resistor y trabajar en forma segura.

Por regla general, si mediante el cálculo teórico, un resistor debe disipar ½
Wattio, se debe colocar un resistor del doble del valor calculado, es decir el
resistor a usarse deberá ser de 1 Wattio.

Por ejemplo :
Calcular la máxima corriente que una resistencia de 100 ohms, ½ Wattio
puede disipar sin sobrecalentarse.

mA
W
R
P
I 22
100
5,0
===

PREGUNTAS:
1. En el siguiente circuito, calcular el
valor de la tensión de la fuente V.

2. En el siguiente circuito hay una
condición de circuito abierto entre las
resistencias R1 y R2. Si se conecta un
Voltímetro DC entre los puntos A y B.
¿Cuánto espera que sea su lectura?
Explicar.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 36

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

12. APLICACIONES DE LA RESISTENCIA EN EL USO DIARIO .

Secadora de cabello

Hornos eléctricos Resistencia para calentadores de agua

Plancha eléctrica Tarjeta de circuito electrónico.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 37

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

N°
1Medir voltaje RMS con el multímetro digital
2Medir condensadores con el multímetro digital
3Verificar las características de un condensador. Osciloscopio digital
4Medir Voltaje pico con el osciloscopio. Medidor RLC
5 Condensadores de diversos valores
6Medir Vpp con el osciloscopio y Vrms con el multímetro
7
HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS
Multímetro digital
Destornillador plano de 4"x3/16"
ORDEN DE EJECUCIÓN
Alicate de corte diagonal de 4"
Medir tiempo con el osciloscopio.
Fuente de alimentación digital programable
Alicate de punta semiredonda de 4"
Montar circuito de aplicación del condensador.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL HOJA:1/1
HT:T1bDCE
Tiempo: 05 horas
Alambre telefónico 2x22 AWG
DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS PASIVOS: EL CONDENSADOR
DENOMINACIÓN
Resistencias de diversos valores de 1/2 Wattio
Protoboard
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 38

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 08.
MEDIR VOLTAJE RMS CON EL MULTÍ METRO DIGITAL.
El voltímetro ac mide el valor rms (root mean square) o valor eficaz de una
forma de onda senoidal completa. En cambio, los voltímetros ac, denominados
TRUE RMS, miden el valor rms o valor eficaz de cualquier forma de onda.

PROCESO DE EJECUCIÓN
1.- Conectar las puntas de prueba en los terminales de medición; la punta de
color rojo debe ir en el borne indicado

La punta de color negro deberá conectarla al punto denominado COM.
2.- Colocar el selector de
función en la posición

3.- Presionar el botón
SELECTOR hasta que aparezca el símbolo de tensión A:C:
:
En la pantalla LCD deberá aparecer lo siguiente:
4.- Proceder a medir la tensión
AC, conectando las puntas de prueba directamente a la fuente de tensión.
Conexión del voltímetro ac para medir
la tensión en los bornes de un tom acorriente

5.- Tomar un transformador y realizar las mediciones indicadas.

El multímetro está midiendo
el voltaje V21.

6.- Completar la siguiente tabla :

V1-0 = V1 V2-0 = V2 V3 – 0 =V3

V2 – V1 = V21 V32 V31
Medido Medido Medido Medido Medido Medido

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 39

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 09
MEDIR CONDENSADORES USANDO EL MULTÍMETRO DIGITAL
Al igual que las resistencias, el instrumento que mide la capacidad de un
condensador se llama capacímetro.

La medición de la capacidad de un condensador es importante, porque con el
envejecimiento de los materiales, estos tienden a variar su capacidad alterando
el comportamiento normal de un circuito.

Para medir condensadores usando el capacímetro, que se encuentra
incorporado en el multímetro digital Sanwa mod CD771, se debe seguir el
siguiente procedimiento:

PROCESO DE EJECUCIÓN
1.- Conectar las puntas de prueba en los terminales de medición; la punta de
color rojo debe ir en el
borne
indicado

La punta de color negro
deberá conectarla al
borne denominado COM.

2.- Colocar el selector de
función en la posición
.
Presionar el pulsador
RELATIVE y en la
pantalla debe aparecer :

Fig. 30. Conexión del multímetro para medir
la capacidad de un condensador.
3.- Proceder a medir el condensador de la manera que indica la Fig. 30.
OBSERVACIÓN: Cuando se mide condensadores, estos deben estar
descargados.
4.- Completar la siguiente Tabla:

Valor indicado
en el
condensador
Valor indicado en
microfaradios
(µF)
Valor indicado
en nanofaradios
(ηF)
Valor indicado
en picofaradios
(pF)
Valor medido
con el
capacímetro

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 40

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 10.
VERIFICAR LAS CARACTERÍSTICAS DE UN CONDENSADOR.
Los condensadores son usados en, prácticamente, todos los circuitos
electrónicos para una variedad de propósitos. Sin embargo, a diferencia de las
resistencias, ellos realizan sus funciones solamente cuando hay un cambio en
el voltaje del circuito.

El condensador puede ser cargado, almacenar una carga, o descargarse
devolviendo corriente al circuito. Actúan como una clase de batería temporal
para almacenar energía en forma de campo eléctrico.

La unidad básica de la capacidad es el
FARADIO, (Michael Faraday, físico Inglés
1791- 1867), sin embargo, los condensadores
de valores prácticos están dados en
MICROFARADIOS ( µF), NANOFARADIOS
(nF) y PICO FARADIOS (pF).

Su orden de equivalencia es la siguiente:

1 microfaradio (µF) = 10
-6
Faradio
1 nanofaradio (nF) = 10
-9
Faradio
1 picofaradio (pF) = 10
-12
Faradio

En la Fig. 31 se observa diversos tipos de condensadores.
PROCESO DE EJECUCIÓ N:
1.- Identificar los condensadores.
a.- Colocar el condensador en el protoboard.
b.- Completar la siguiente Tabla.

C1 C2 C3 C4 C5

Aspecto
Físico

Valor medido
con Multímetro
digital

Valor medido
con Medidor LCR

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 41

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

2. VERIFICACIÓN DEL ALMACENA -
MIENTO DE CARGAS EN EL
CONDENSADOR.
a. Previamente descargar el
condensador, uniendo ambos
terminales mediante una resistencia de
alto valor.
b. Montar el siguiente circuito.
c. Calcular la constante de tiempo τ
( τ = R.C)
d. Cerrar el interruptor S1.
e. Usando un reloj, medir la tensión indicada por el Voltímetro en el tiempo
t = 1τ, 2τ , 3τ, 4τ, 5τ.
f. Abrir el interruptor S1.
g. Observar la lectura del Voltímetro.
h. Desconectar el Voltímetro, y ahora, cortocircuitar los terminales del
condensador. Observe qué sucede.
i. Completar la siguiente Tabla.

j. Graficar sus resultados obtenidos .

TIEMPO REQUERIDO
PARA QUE EL
CONDENSADOR C SE
CARGUE AL VOLTAJE
DE LA FUENTE ( 5τ )
VOLTAJE EN EL
CONDENSADOR
DESPUÉS DE 5τ y AL
ABRIR EL
INTERRUPTOR S1
¿SE PRODUCE EL ARCO ELÉCTRICO
AL CORTOCIRCUITAR LOS
TERMINALES DEL CONDENSADOR?

VOLTAJE DE CARGA EN EL CONDENSADOR ( Vc )
t = 1τ
t = seg
t = 2τ
t = seg
t = 3τ
t = seg
t = 4τ
t = seg
t = 5τ
t = seg
Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 42

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 11.

MEDIR VOLTAJE PICO A PICO USANDO EL OSCILOS COPIO DIGITAL.

El osciloscopio digital es el instrumento que nos permite medir el voltaje pico a
pìco (Vpp) y visualizar las formas de onda de cualquier circuito eléctrico o
electrónico.

El osciloscopio que vamos a estudiar tiene la apariencia frontal de la Fig 32.
Veamos algunos de sus controles principales.

Interruptor
ON/OFF

Fig. 32. Aspecto frontal del osciloscopio digital.

PROCESO DE EJECUCIÓN .
1.- Montar el siguiente circuito.

2. Energizar el osciloscopio, accionando el interruptor encendido/apagado
(ON/OFF) ubicado en la parte superior izquierda del osciloscopio.
Posición
Vertical
Canal 1
Posición
Vertical
Canal 2
Volt/div
Canal 1
Volt/div
Canal 2
Entrada
Canal 1
Entrada
Canal 2
Seg/div
Ambos
canales
Posición
horizontal
Ambos
canales
Pulsador de
Medición
Autoconfigurar
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 43

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

OBSERVACIÓN.- Debe esperar unos segundos mientras el osciloscopio hace
su autodiagnóstico y aparezca en la pantalla el texto: Pruebas de encendido
OK.

3. Conectar la sonda de medición 1X en el conector BNC denominado CH1.
4. Conectar la sonda del osciloscopio del Canal 1 en los puntos B y C para
medir la tensión pico a pico en la resistencia de 4,7K Ω.

El terminal cocodrilo de color rojo es el terminal “vivo” y debe conectarse al
punto B; mientras que el terminal cocodrilo de color negro es el GND y debe
conectarse al punto C.

5. Pulsar el botón CH1 MENU y establecer la atenuación de la sonda; elegir la
opción, SONDA, en 1X.

6. Presionar el pulsador AUTOCONFIGURAR.

OBSERVACIÓN.- El osciloscopio establece automáticamente los controles
vertical, horizontal y de disparo.

Si desea mejorar la presentación de la forma de onda, puede ajustar
manualmente dichos controles.

El número 1 ubicado en la
parte central izquierda
indica que el canal activo
es el canal 1. Además
señala la línea de base de
tiempo del mismo canal, es
decir, todo lo que está
encima del número 1
tendrá valores positivos y
lo que está debajo tendrá
valores negativos.

En la esquina inferior
izquierda se observa un
valor de 5 V, ello nos indica
el rango de voltaje por
división. Es decir, en estas
condiciones el osciloscopio estará graduado en 5 Voltios/división.

7. Dibujar la forma de onda obtenida y completar la siguiente Tabla.

Voltaje pico a pico medido

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 44

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

1. MEDICIÓN DEL VOLTAJE PICO A PICO USANDO LA RETÍCULA .
a. Observar que en la parte inferior
izquierda de la pantalla del osciloscopio
está ubicado el factor de escala vertical
del canal 1, está indicando 5V.
(Ello significa 5 Voltios/división).
b. Variar los controles de posición vertical
y horizontal, ubicar la forma de onda de
tal modo que pueda contar, en sentido
vertical, el número de divisiones de la
retícula que ocupa la forma de onda. Supongamos que ocupa 3,2 divisiones.
c. En este caso, el voltaje pico a pico medido será:
Vpp
div
V
xdivVpp 16
5
2,3 ==
2. MEDICIÓN DEL VOLTAJE PICO A PICO USANDO LOS CURSORES .
a. Pulsar el botón CURSORES, para ver
el menú CURSORES.
b. Pulsar el botón de opción TIPO y
seleccione TENSIÓN.
c. Pulsar el botón de opción FUENTE y
seleccione CH1.
d. Girar la perilla CURSOR1 (Control de
posición vertical del Canal 1) para colocar un cursor en el pico más alto
de la oscilación.
e. Girar la perilla CURSOR2 (Control de posición vertical del Canal 2) para
colocar un cursor en el pico más bajo de la oscilación.
f. En la pantalla del osciloscopio observar el parámetro DIFERENCIA, ahí
podrá leer el Voltaje pico a pico medido.
3. MEDICIÓN DEL VOLTAJE PICO A PICO USANDO LAS MEDIDAS
AUTOMÁTICAS DEL OSCILOSCOPIO.
a. Pulsar el botón MEDIDAS.
En el lado derecho de la pantalla del osciloscopio aparece el menú
MEDIDAS con 5 opciones y su botón correspondiente.
b. Pulsar el botón de opción superior, aparece el menú MEDIR 1.
c. Elegir la opción FUENTE: CH1.
d. Pulsar el segundo botón de opción que debe estar in dicando TIPO:
NINGUNA. Continuar pulsando hasta obtener TIPO: Vpico-pico.
OBSERVACIÓN.- Automáticamente aparece el resultado en la parte inferior
e. Pulsar el botón MEDIDAS, ahora debe visualizar el resultado: MEDIDAS:
CH1: Vpico-pico (...el valor medido...).

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 45

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 12.

MEDIR TIEMPO USANDO EL OSCILOSCOPIO DIGITAL .

La variable tiempo es la magnitud medida en sentido horizontal en cualquier
forma de onda, siendo necesario para ello el uso del osciloscopio, quien
además nos permite visualizar la forma de onda que estamos midiendo.

PROCESO DE EJECUCIÓN .
Manteniendo el mismo circuito que empleó para medir Voltaje pico a pico,
vamos ahora a medir la variable tiempo, a su vez, ello nos permite calcular la
frecuencia de la onda que estamos visualizando.

1. MEDICIÓN DEL PERIODO (TIEMPO) USANDO LOS CURSORES .
a. Pulsar el botón CURSORES para ver el menú CURSORES.
b. Pulsar el botón de opción TIPO
y seleccionar TIEMPO.
c. Pulsar el botón de opción
FUENTE y seleccione CH1.
d. Girar la perilla CURSOR1
(Control de posición del Canal
1) para colocar un cursor en el
inicio de la comba positiva de
la oscilación.
e. Girar la perilla CURSOR2
(Control de posición del Canal
2) para colocar un cursor en el término de la comba negativa de la
oscilación.
f. En la pantalla del osciloscopio observar el parámetro DIFERENCIA, podrá
leer el tiempo (per íodo) medido y adicionalmente la frecuencia de la forma
de onda.

2. MEDICIÓN DEL PERÍ ODO (TIEMPO) USANDO LAS MEDIDAS
AUTOMÁTICAS DEL OSCILOSCOPIO.
a. Pulsar el botón MEDIDAS.
En el lado derecho de la pantalla del
osciloscopio aparece el menú
MEDIDAS con 5 opciones y su
botón correspondiente.
b. Pulsar el botón de opción superior,
aparece el menú MEDIR 1.
c. Elegir la opción FUENTE: CH1.
d. Pulsar el segundo botón de opción
que debe estar in dicando TIPO:
NINGUNA. Continuar pulsando hasta obtener TIPO: PERÍODO.
OBSERVACIÓN.- Automáticamente aparece el resultado en la parte inferior.
e. Pulsar el botón MEDIDAS, ahora debe visualizar el resultado: MEDIDAS:
CH1: PERIODO (... el valor medido...).
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 46

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 13.

MEDIR VOLTAJE PICO A PICO USANDO EL OSCILOSCOPIO DIGITAL Y
VOLTAJE RMS CON EL MULTÍMETRO DIGITAL .

El Voltímetro AC mide Voltaje rms y el osciloscopio mide Voltaje pico a pico.
La siguiente, es la relación entre ambas magnitudes.

VmVpp2=
2
Vm
rmsV = 2rmsVVm= 22VrmsVpp=

PROCESO DE EJECUCIÓN :

1. Montar el circuito, indicado en la Fig. 33:

Lo usual al medir voltaje
con el voltímetro ac es
expresar únicamente,
por ejemplo,10 Voltios y
ya se sobreentiende que
son 10 Voltios RMS.

Fig 33. Circuito para comprobar la relación Vrms y
Vpp

2. Dibujar la forma de onda obtenida y completar la siguiente tabla:

Voltaje rms medido
con Voltímetro ac
Voltaje máximo o
Voltaje pico calculado
Voltaje pico a pico
calculado
Voltaje pico a pico
medido con el
osciloscopio

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 47

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 14.
MONTAR CIRCUITO DE APLICACIÓN DEL CONDENSADOR.

Los condensadores, cuando actúan como filtros, convierten una tensión
continua pulsante en una tensión continua y eso se aplica en cualquier fuente
de alimentación.

PROCESO DE EJECUCIÓ N:

1. Montar el siguiente circuito.

2. Dibujar la forma de onda obtenida con ambos canales del osciloscopio. Si
se utiliza esta tensión como tensión de alimentación de un circuito
electrónico, por ejemplo, un amplificador, se estaría introduciendo mucho
ruido.

3. Conectar el condensador, observando la polaridad, de la siguiente manera.

4. Dibujar la forma de onda, obtenida, con ambos canales del osciloscopio.

Esta tensión continua, comparándola con la onda anterior, es mejor ; porque
está “filtrada” y, si se utiliza como tensión de alimentación, la calidad de sonido
del amplificador mejora notoriamente.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 48

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA 02.

1. LA CAPACIDAD EN DC.
Los condensadores son elementos que
almacenan energía eléctrica temporal, en
forma de campo electrostático y están
constituidos por dos armaduras o placas
metálicas paralelas, separadas por un aislante
llamado dieléctrico, como se ve e n la Fig. 34.
Fig. 34.- Construcción de
un condensador de papel
Los condensadores son usados en, prácticamente, todos los circuitos
electrónicos para una variedad de propósitos. A diferencia de las resistencias,
ellos realizan sus funciones solamente cuando hay un cambio en el voltaje del
circuito.

El condensador puede ser cargado, almacenar una carga, o descargarse
devolviendo corriente al circuito.

Actúan como una clase de batería temporal para almacenar energía en forma
de campo eléctrico.

En la Fig. 35 observamos algunos condensadores típicos.

2. UNIDAD DE MEDIDA.
La unidad básica para la capacidad es el FARADIO, (Michael Faraday, físico
inglés 1791- 1867), sin embargo, los condensadores de valores prácticos están
dados en MICROFARADIOS ( µF ) , NANOFARADIOS ( nF ) y PICO
FARADIOS ( pF ).

Su orden de equivalencia es la siguiente:
1 microfaradio ( µF ) = 10
-6
F
1 nanofaradio ( nF ) = 10
-9
F
1 picofaradio ( pF ) = 10
-12
F

Fig. 35. Condensadores típicos

3. ESPECIFICACIÓN TÉCNICA DE UN CONDENSADOR.
Un condensador se especifica por su capacidad en MICROFARADIOS ( µF),
NANOFARADIOS (nF) o PICO FARADIOS (pF) y su tensión en Voltios. Por
ejemplo: Un condensador de 0,1 microfaradios, 100 Voltios
LETRA MAYÚSCULA
TOLERANCIA
C > 10 pF
J - D ± 5 %
K ± 10 %
M ± 20 %
F ± 1 %
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 49

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

4. PROCESO DE CARGA DE ENERGÍA EN UN CONDENSADOR.

En la Fig.36a observamos un condensador descargado, las cargas eléctricas
en cada placa están balanceadas y la tensión neta entre los bornes del
condensador será cero.

En la Fig.36b se aprecia que el condensador ha sido conectado a una fuente
de tensión V, por lo que ahora, los electrones de la placa superior se
desplazan hacia la placa inferior, es decir, sus cargas se han repartido en
ambas placas. La tensión entre los bornes del condensador será igual a la
tensión de la fuente
En la Fig.36c se ha abierto el interruptor, desconectando la fuente de tensión V ,
sin embargo, el condensador permanece cargado.
La ecuación que determina la carga de un
condensador es la siguiente:









−=








−=
−−
τ
t
CR
t
EEVc  11
.

Cuyo gráfico se muestra en la Fig. 37.

La ecuación que determina la descarga es la siguiente:

τ
t
CR
t
EEVc
−−
== 
.

Donde:
Vc = Tensión de carga almacenada en el
condensador (V).
E = Tensión de la fuente de alimentación (V).
t = Tiempo de carga del condensador (s )
R = Valor de la resistencia (Ohmios)
C = Valor del condensador (Faradios)
τ = Constante de tiempo = RC (segundos)

Al graficar dicha ecuación se obtiene la siguiente curva universal de carga (Fig.
37) y descarga de un condensador (Fig 38).
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 50

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

En dicha curva se aprecia que el tiempo de 5τ es conocido como ZONA
TRANSIENTE y el tiempo más allá de los 5τ se conoce como ZONA
ESTACIONARIA.

HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓ GICA COMPLEMENTARIA 02.

1. EL CONDENSADOR.
Los condensadores son elementos que almacenan energía eléctrica temporal
en forma de campo electrostático y están constituidos por dos armaduras o
placas metálicas paralelas, separadas por un aislante, llamado dieléctrico.
2. ESPECIFICACIÓN TÉCNICA DE UN CONDENSADOR.
Se debe indicar su Capacidad en microFaradios, nanoFaradios o picoFaradios
y la Tensión nominal en Voltios. Por ejemplo:

Un condensador de 0,1 microFaradios, 100 Voltios.

100 Voltios es la tensión nominal del condensador.

3. UNIDADES.
La cantidad de energía que puede almacenar un condensador se conoce como
CAPACIDAD y la unidad de medida es el FARADIO, ( Michael Faraday , físico
inglés 1791- 1867) . Sin embargo, frecuentemente se emplean los submúltiplos
(µF, ηF y pF).
1 Faradio = 1F
1 microFaradio ( µF) = 10
-6
F
1 nanoFaradio ( ηF) = 10
-9
F
1 picoFaradio (pF) = 10
-12
F

Si tenemos un condensador de 10µ F, 10 Voltios, la carga almacenada en el
condensador será de 100 µ Coulombs.
Q = CxV = 10µF x 10 V = 100µ Coulombs

Evidentemente, incrementando la capacidad o el voltaje a través del
condensador, se incrementa la cantidad de carga que el condensador puede
almacenar.

En términos de trabajo, la cantidad de energía eléctrica que el condensador
puede almacenar y luego, descargarla al circuito en un momento posterior es

()
Joules
VxFVxC
W µ
µ
500
2
1010
2
22
===
No existen valores standarizados de los condensadores, como sí los hay en las
resistencias; sin embargo, en el mercado se consiguen un gran porcentaje de valores que siguen el standard de valores de las resistencias al 5 %.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 51

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

La TENSIÓN NOMINAL es la
máxima tensión a la que puede estar
sometido un condensador sin llegar a
perforar su dieléctrico. Si se supera la
tensión nominal se corre el riesgo de
deteriorar al condensador.

En lo concerniente a la tolerancia, los valores comúnmente usados son
emplea ndo letras mayúsculas.

4. SÍMBOLO.

Fig. 39. Símbolo del condensador Construcción de un condensador
de papel.
5. CLASES DE CONDENSADORES .

a. CONDENSADORES DE PAPEL. Son construidos con capas alternadas de
papel saturado con una resina y papel de aluminio enrollados en forma
tubular.
Sus valores típicos están entre 500 pF a 500µ F con voltajes de trabajo
hasta de 600 Voltios.
Aunque estos condensadores de papel son relativamente baratos, ellos no
son lo suficientemente estables para ser usados en circuitos de diseño
crítico.

b. CONDENSADORES DE PLÁ STICO. Son construidos igual que los
condensadores de papel excepto que el dieléctrico usado es plástico tal
como el mylar o polystyreno en lugar del papel. La ventaja de estos
condensadores comparados con los de papel, es que físicamente son más
pequeños, tienen mejor tolerancia, más confiables y son menos sensibles a
los cambios de temperatura.
Sus valores típicos están entre 10pF a 1µ F., con tensiones hasta de 600
Voltios. La desventaja es que son un poco más caros que los
condensadores de papel.

c. CONDENSADORES DE CERÁ MICA. Los condensadores cerámicos de
disco tienen una película metálica depositada en ambos lados del dieléctrico
de cerámica con una resina o capa de plástico como protección.
Sus valores de capacidad están entre 0,1pF a 10 µ F y con tensiones de
trabajo desde 25 Voltios hasta 30Kvoltios.

LETRA MAYÚ SCULA
TOLERANCIA
C > 10 pF
J - D ± 5 %
K ± 10 %
M ± 20 %
F ± 1 %
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 52

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

d. CONDENSADORES POLARIZADOS. También llamados electrolíticos son
usados cuando se requieren grandes capacidades, su rango está entre 1µ F
a 100,000 µF.
Son construidos de materiales como el aluminio o tantalum y su polaridad
debe ser respetada, es decir, si se conectan con la polaridad invertida ellos
drenarán excesiva corriente, se calientan y finalmente explotan.
Se considera una buena práctica, al usar un condensador electrolítico, que el
voltaje al cual se conecte debe estar cercano a su voltaje de diseño. Por
ejemplo, si se tiene un condensador de 20 uF, 400 Voltios y es usado en un
circuito de solamente 10 Voltios, este voltaje será insuficiente para mantener
el proceso de electrólisis en buenas condiciones y su capacidad será
diferente al valo r indicado por el diseño.
Su voltaje de trabajo está entre 25 Voltios hasta 600 Voltios.
Esencialmente mientras más alto es el voltaje de trabajo mas pequeña es su
capacidad y viceversa.

6. PROCESO DE CARGA DE ENERGÍ A EN UN CONDENSADOR.
En la Fig.40a obse rvamos un condensador descargado, las cargas eléctricas
en cada placa están balanceadas y la tensión entre los bornes del condensador
será cero.

En la Fig.40b se aprecia que el condensador ha sido conectado a una fuente
de tensión DC, se ha cerrado S1, p or lo que ahora sus cargas se han repartido
en ambas placas. La tensión entre los bornes del condensador será igual a la
tensión de la fuente.
En la Fig.40c, se ha abierto el interruptor S1, desconectando la fuente de
tensión DC, pero sin embargo, el condensador permanece cargado.

La ecuación que determina la carga de un condensador es la siguiente:









−=








−=
−−
τ
t
CR
t
VVVc  11
, donde:
Vc = Tensión de carga almacenada en el condensador (V).
V = Tensión de la fuente de alimentación (V).
t = Tiempo de carga del condensador (segundos)
R = Valor de la resistencia (Ohmios)
C = Valor del condensador (Faradios)
τ = Constante de tiempo RC (segundos)
Al graficar dicha ecuación se obtiene la siguiente curva universal de carga de un condensador. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 53

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

1º CONSTANTE
DE TIEMPO = 1τ
2º CONSTANTE
DE TIEMPO = 2τ
3º CONSTANTE
DE TIEMPO = 3τ
4º CONSTANTE
DE TIEMPO = 4τ
5º CONSTANTE
DE TIEMPO = 5τ
63,2% V 86,5% V 95,0% V 98,1% V

99,3% V

Se observa que, para fines prácticos, el tiempo requerido para considerar a un
condensador completamente cargado al valor de la fuente V, es decir al 100 %,
es de 5 constantes de tiempo o 5 τ.

7. VERIFICACIÓN DEL ALMACENAMIENTO DE CARGAS EN EL
CONDENSADOR.

Para realizar la verificación del almacenamiento de cargas en el condensador,
previamente se debe descargar el condensador, uniendo ambos terminales
mediante una resistencia de alto valor.

Se monta el circuito indicado en la
Fig. 42. Al cerrar el interruptor S1, se
debe observar que la tensión del
condensador, indicada por la lectura
del voltímetro, va aumentando
progresivamente desde cero hasta
llegar a alcanzar el valor de la tensión
de la fuente DC, es decir 20 Voltios.

Fig. 42. Circuito comprobación carga
de condensador.

Recuerde que el tiempo requerido para ello es de 5 constantes de tiempo, es
decir 5τ , donde τ = R.C
Si abrimos el interruptor S1, el voltímetro continúa indicando los 20 Voltios, es
decir, el condensador ha quedado cargado.

Si ahora empleamos un alambre y unimos los dos terminales del condensador,
se producirá un arco eléctrico, señal de la descarga brusca del condensador.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 54

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Al medir, a continuación, la tensión en los terminales del condensador, la
lectura será cero, indicio que el condensador se ha descargado.

PREGUNTAS:

1. Por qué es necesario observar la correcta polaridad de los condensadores
electrolítico. Explique.

2. En el siguiente circuito.
a. Calcule la constante de tiempo del circuito.
b. Calcule la tensión de carga del
condensador 9 segundos después de
haber cerrado el interruptor S1.
c. Calcular la tensión entre los extremos de la resistencia 20 segundos
después de haber cerrado el interruptor S1.
d. Conectando en paralelo con el condensador de 150
µF, otro de 100 µF. La
constante de tiempo del circuito aumenta o disminuye. Explique.

8. CONVERSIÓN DE UNIDADES.
Para la conversión de unidades de capacidad es necesario recordar lo
siguiente:
1 Faradio = 1F
1 microFaradio ( µ F ) = 10
-6
F
1 nanoFaradio ( η F ) = 10
-9
F
1 picoFaradio ( pF ) = 10
-12
F

Ejemplo:
a. Convertir un condensador de 0,01µ F a pF.
pFpFxpFxx
F
pF
xFxF 000101001,0101001,0
10
1
1001,001,0
6126
12
6
====
−
−
−
µ
b. Convertir un condensador de 1000 pF a µ F.
FFxFxx
F
F
xFxpF µµµ
µ
001,010100010101000
10
1
1010001000
6612
6
12
====
−−
−
−

c. Convertir un condensador de 0,1 µ F a ηF
nFnFxnFxx
F
F
xFxF 100101,010101,0
10
1
101,01,0
396
9
6
====
−
−
− η
µ

15V
V
S1
30K
R
150uF C
+
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 55

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

9. INTERPRETACIÓN DEL VALOR DEL CONDENSADOR.

Los condensadores marcados 101, 103, 222, 471 etc. son codificados en pico
Faradios.

Los dos primeros dígitos son las cifras
significativas, el tercer dígito es el
multiplicador. Así, el condensador marcado
con los dígitos 103 es un 10 con 3 ceros (000),
es decir
103 = 10 000 pF.

La tolerancia está marcada por una letra .
Por ejemplo:
101 = 100 pF
104 = 100 000 pF
222J = 2200 pF ± 5%
471K = 470 pF ± 10%

APLICACIONES DEL CONDENSADOR EN EL USO DIARIO .

En el flash de las cámaras fotográficas.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 56

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

En la operación de los motores monofásicos por condensador de arranque.

En tarjetas electrónicas.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 57

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

N°
1
2
3 Osciloscopio digital
Inductancias de diversos valores
HERRAMIENT AS / INST RUMENT OS
Multímetro digital
Destornillador plano de 4"x3/16"
ORDEN DE EJECUCIÓN
Fuente de alimentación digital programable
Alicate de punta semiredonda de 4"
Montar circuito de aplicación de la inductancia
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL HOJA:1/1
HT:T1cDCE
Tiempo: 05 horas
Alambre telefónico 2x22 AWG
DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS PASIVOS: LA INDUCTANCIA
DENOMINACIÓN
Probar inductancias con el multímetro digital
Verificar la energía almacenada en una inductancia
Alicate de corte diagonal de 4"
Resistencias de diversos valores de 1/2 Wattio
Protoboard
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 58

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 15.
PROBAR INDUCTANCIAS CON EL MULTÍ METRO DIGITAL.

Los inductores o inductancias son el tercer dispositivo pasivo más usado en
circuitos eléctricos y electrónicos.

Son empleados en circuitos para el almacenamiento temporal de energía y
realizan su función solamente cuando hay un cambio en la corriente del
circuito.

Fig 43 .Aspecto físico de la inductancia.

Para probar la inductancia empleando el multímetro digital, debemos medir la
continuidad o resistencia del conductor de la misma. Como ella está formada
por una gran cantidad de vueltas de alambre, una inductancia en buen estado
nos debe indicar una resistencia muy baja.

PROCESO DE EJECUCIÓ N:
1. Solicitar una bobina o inductancia.
2. Preparar su multímetro digital en la condición de OHMS.
3. Medir la resistencia del alambre de la bobina.
4. Completar la siguiente Tabla.

Resistencia medida entre los terminales de la inductancia.

HOJA DE OPERACIÓN 16.
VERIFICAR LA ENERGÍA ALMACENADA E N UNA INDUCTANCIA.

En una inductancia, cuando por ella circula corriente, se genera un campo
electromagnético y almacena energía en forma de corriente, la cual se disipa
en el momento de interrumpir el circuito.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 59

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Cuando una bobina se encuentra en la vecindad de otra y ella es atravesada
por un campo electromagnético alterno, en dicha bobina se obtiene una tensión
inducida.

PROCESO DE EJECUCIÓ N.

1. Verificar la energía almacenada en la inductancia mediante el siguiente
procedimiento.

a. Montar el siguiente circuito.
OBSERVACIÓN. Usar un alambre como
interruptor S1.

b. Cerrar el circuito haciendo contacto entre el
alambre y el punto A (terminal + de la batería).
Acercar una lámina metálica delgada al núcleo de
la inductancia y verificar si percibe la presencia de un leve campo magnético.
Indicar lo observado.

c. Abra el circuito, liberando el contacto entre el alambre y el punto A (terminal
+ de la batería). ¿Qué ocurre ahora?

No se observa la presencia de un pequeño
arco eléctrico
Se observa la presencia de un pequeño arco
eléctrico

2. A continuación, verificar la disipación de la energía almacenada en una
inductancia.

a. Montar el siguiente circuito. Observar que
se ha colocado un diodo polarizado
inversamente entre los terminales de la
bobina. A este diodo se le denomina diodo
de rueda libre.

b. Cerrar el circuito haciendo contacto entre
el alambre y el punto A (terminal + de la
batería). ¿Qué aprecia ahora?

c. Abrir el circuito liberando el contacto entre el alambre y el punto A
(terminal + de la batería). ¿ Qué sucede?

No se percibe la presencia de un leve campo
magnético
Sí se percibe la presencia de un leve campo
magnético

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 60

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

No se observa la presencia de un pequeño
arco eléctrico
Se observa la presencia de un pequeño arco
eléctrico

Recuerde que la reducción del arco eléctrico en los terminales de contacto se
debe a que, ahora, el diodo se encuentra polarizado directamente, debido a
que la bobina se está comportando como generador y ha tenido que invertir su
polaridad para seguir manteniendo la corriente en el sentido original y ella
circula, ahora, por el diodo de rueda libre y ya no se dirige a los terminales del
contacto abierto.

3. Verificar la creación del campo electromagnético al paso de la corriente
eléctrica.
Montar el siguiente circuito.
Al cerrar el interruptor S1, circula
corriente por la bobina del relé,
produciéndose en ella un campo
electromagnético, es decir, se comporta
como un electroimán, y se escucha un
“click”, Se observa además, dentro del
encapsulado, el desplazamiento o atracción de una lámina metálica con su
juego de contactos.

Esta condición se mantendrá mientras S1 se encuentre cerrado.

Completar la siguiente tabla.

S1 ABIERTO S1 CERRADO S1 ABIERTO
Lectura del
voltímetro
Existe
atracción
magnética?
Lectura del
voltímetro
Existe
atracción
magnética?
Lectura del
voltímetro
Existe
atracción
magnética?

4. Verificar la inductancia mutua.
La inductancia mutua consiste en la obtención de una tensión inducida en una bobina llamada secundario que se encuentra desconectada eléctricamente de
otra llamada primario, pero acopladas magnéticamente.
a. Considerar el siguiente transformador.
b. Realizar las mediciones observando
que ahora debe emplear un ohmímetro y que el transformador debe estar desconectado de la fuente de energía
eléctrica.
c. Completar la siguiente Tabla:

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 61

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Resistencia
entre los
puntos
1 y 2
Resistencia
entre los
puntos
3 y 4
Resistencia
entre los
puntos
1 y 3
Resistencia
entre los
puntos
2 y 4
Resistencia
entre los
puntos
1 y 4
Resistencia
entre los
puntos
2 y 3
Valor medido Valor medido Valor medido Valor medido Valor medido Valor medido

d. De los resultados obtenidos, ¿Existe conexión física entre el primario y el
secundario?

e. Montar el siguiente circuito.

OBSERVACIÓN: USAR
VOLTÍMETRO C.A.

f. Completar la siguiente Tabla:

S1 ABIERTO S1 CERRADO
Voltaje en el primario
Voltaje en el
secundario
Voltaje en el
primario
Voltaje en el
secundario
valor medido valor medido valor medido valor medido

g. Fundamentar. ¿Por qué existe voltaje o tensión alterna en el secundario si
no hay conexión física ent re el primario y el secundario?

5. Finalmente, verificar la Ley de FARADAY (Michael Faraday, físico Inglés
1791- 1867)
“Cuando en una bobina se modifica el flujo magnético, en sus extremos se
inducirá una tensión de valor directamente proporcional a la velocidad de
variación del flujo
dt
dφ
y al número de espiras N”.
td
d
NV
φ
−=

El signo menos es debido a la Ley de LENZ (Heinrich Friedrich Emil Lenz,
físico Alemán 1804- 1865)

a. Solicitar un transformador de
tensión.
b. Montar el siguiente circuito.

OBSERVACIÓN: USAR
VOLTÍMETRO DC.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 62

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

c. Mantener conectado el Voltímetro DC en el secundario.

d. Cerrar el interruptor S1, (por lo tanto circulará corriente en el primario) y al
cabo de poco tiempo vuelva a abrirlo.

Observar que el Voltímetro DC, conectado en el secundario, muestra una
indicación de voltaje en el momento de cerrar el interruptor y luego, vuelve
inmediatamente a cero.

Cuando el interruptor estuvo cerrado, circula corriente, quien provoca un campo
electromagnético; no obstante, éste no genera tensión alguna en el secundario.

En el instante de la apertura del interruptor S1, se vuelve a observar otra
lectura de voltaje en el secundario, pero en sentido contrario, también, ahora, la
aguja vuelve inmediatamente a cero.

e. Completar la siguiente Tabla.

S1 ABIERTO S1 CERRADO
Voltaje en el primario
Voltaje en el
secundario
Voltaje en el primario
Voltaje en el
secundario
valor medido valor medido valor medido valor medido

f. Qué diferencias observa en lo relacionado a la inductancia mutua cuando el
primario es alimentado con una tensión CA y cuando es alimentado con una
tensión DC. Explique.

Cuando llega la comba positiva del voltaje alterno, la corriente circula en un
sentido por el primario, el campo magnético se expande, las líneas de fuerza
cortan a la bobina secundaria y en ella se presenta un voltaje inducido.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 63

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Al llegar la comba negativa del voltaje alterno, la corriente en el primario circula
en sentido contrario, y ahora el campo magnético se contrae, nuevamente las
líneas de fuerza cortan a la bobina secundaria y en ella se obtiene una tensión
inducida.

HOJA DE OPERACIÓN 17.
MONTAR CIRCUITO DE APLICACIÓN DE LA INDUCTANCIA .

Cuando por una inductancia o bobina circula una corriente eléctrica, se genera
en ella un campo electromagnético, el cual permanece, mientras dure la
circulación de la corriente eléctrica.

PROCESO DE EJECUCIÓN.

1. Montar el siguiente circuito.

2. Mantener el interruptor S1 abierto. Observar qué sucede con la lámpara.

Explicar ¿en qué condición se encuentra la bobina del relé?

3. Cerrar el interruptor S1. Observar, ahora, qué suce de con la lámpara, y
explicar la condición del relé.

4. Abrir el interruptor S1. Explicar el comportamiento de la lámpara y el relé.

INTERRUPTOR S1 ABIERTO
CONDICIÓN DEL RELE
CONDICIÓN DE LOS
CONTACTOS 1 Y 4
CONDICIÓN DE LA
LÁMPARA

INTERRUPTOR S1 CERRADO
CONDICIÓN DEL RELE
CONDICIÓN DE LOS
CONTACTOS 1 Y 4
CONDICIÓN DE LA
LÁMPARA

INTERRUPTOR S1 ABIERTO
CONDICIÓN DEL RELE
CONDICIÓN DE LOS
CONTACTOS 1 Y 4
CONDICIÓN DE LA
LÁMPARA

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 64

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓ GICA 03.

LA INDUCTANCIA.
La inductancia es un dispositivo conformado por un gran número de vueltas de
alambre enrollados sobre un núcleo y que almacena energía en forma de
campo electromagnético.

Fig. 44. Inductancia con núcleo Fig. 45. Inductancia con núcleo
de hierro. de aire.

ESPECIFICACIÓN TÉCNICA DE LA INDUCTANCIA.
La inductancia se especifica por su valor en Henrys y la corriente en Amperios
o miliAmperios. Por ejemplo :
Una inductancia de 500 mili Henrys, 750 miliAmperios.

ESPECIFICACIÓN TÉCNICA DEL TRANSFORMADOR.
Un transformador se especifica indicando su tensión en el primario, su tensión
en el secundario y la potencia en Volt Amperios. Por ejemplo:
Un transformador de 220 Voltios, 24 voltios, 50 Volt Amperios.

VERIFICACIÓN DEL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍ A EN UNA
INDUCTANCIA.
Verificar la energía almacenada en una inductancia, consiste en comprobar la
presencia del campo electromagnético producido por el paso de la corriente
eléctrica y el arco eléctrico originado al interrumpir el circuito eléctrico.

Por ejemplo en el circuito de la Fig. 46.

Al cerrar el interruptor S1 y acercar una lámina
metálica delgada a la inductancia, se percibirá la
presencia de un leve campo magnético.

Ahora, al abrir el interruptor S1, evidentemente
ya no circulará corriente eléctrica por l a
inductancia, por lo que el campo ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 65

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

electromagnético desaparece; sin embargo, se observa una chispa, un arco
eléctrico entre los terminales del interruptor, ello representa la disipación de la
energía almacenada en el inductor.

Si un interruptor mecánico es usado para interrumpir la corriente en un circuito
inductivo, la energía almacenada en el campo magnético de la bobina es capaz
de inducir alto voltaje.

Este alto voltaje es usado de una manera favorable en el circuito de una
lámpara fluorescente, también en los circui tos de encendido c onvencional de
los automóviles.

Una manera de reducir este arco eléctrico, el cual es perjudicial para el
interruptor y en general, para los equipos de computo o data; consiste en
colocar un diodo, polarizado inversamente, en los terminales de la inductancia .

A este diodo se le denomina diodo de rueda libre (Free -wheeling diode).

Suponga que tiene el siguiente circuito.

Mientras el interruptor S1 se encuentre abierto, la bobina del relé estará
desenergizada y, por lo tanto, sus contactos 1 y 4 se encuentran abiertos, lo
que trae como consecuencia que la lámpara permanezca apagada.

Si, ahora, se cierra el interruptor S1, sucede lo siguiente:
Circulará corriente por la bobina del relé, terminales 2 y 10, en ellos se
produce la caída de tensión de 24 Voltios (+ al terminal 2 y – al terminal 10)
energizándose y produciendo un campo electromagnético, lo que hará que sus
contactos 1 y 4 se cierren, circulando, ahora, una corriente por la lámpara y
por lo tanto, ella se iluminará.

El diodo no conduce porque está polarizado inversamente y se comporta como
un circuito abierto.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 66

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Los contactos 1 y 4 permanecerán cerrados mientras circule corriente por la
bobina del relé.

Al abrir el interruptor S1, se elimina la corriente que circulaba por la bobina, ella
se desenergiza , pero, la bobina del relé invierte su polaridad (ahora será – al
terminal 2 y + positivo al terminal 10) el diodo se encuentra, en este momento,
directamente polarizado, se comporta como un interruptor cerrado y a través
de él se descarga toda la energía almacenada en la bobina, protegiendo de
esta manera al interruptor S1; los contactos 1 y 4 retornan a su posición inicial,
es decir, se abren y por lo tanto, deja de circular corriente por la lámpara y ella
se apagará.

HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA COMPLEMENTARIA 03.

INCREMENTO DE LA INDUCTANCIA .
La inductancia es un dispositivo conformado por un gran número de vueltas de
alambre enrollados sobre un núcleo, generalmente, de forma cilíndrica y que
almacena energía en forma de campo electromagnético.

Para la creación y mantenimiento del campo electromagnético es preciso que
circule una corriente eléctrica.

Los factores que contribuyen a incrementar la inductancia son, la cercanía de
los devanados, el número de vueltas de alambre y la calidad del núcleo de la
bobina. Es decir, incrementando el número de vueltas de alambre en una
bobina con núcleo de aire se incrementa la inductancia; y si mantenemos el
mismo número de vueltas, pero, ahora, colocamos un núcleo tal como láminas
de hierro silicoso o acero pulverizado mezclado con resina, la inductancia se
incrementa mucho más.

Así como la resistencia se opone al flujo estable de corriente eléctrica. La
inductancia es la propiedad de un circuito o componente de oponerse a
cualquier cambio en la corriente.

Esta propiedad de la inducción electromagnética de generar una fuerza
electromotriz de sentido opuesto cada vez que la corriente cambia se llama
autoinductancia o simplemente inductancia.

Según la ley de LENZ (H einrich Friedrich Emil Lenz, físico Alemán 1804-
1865), la inductancia origina un voltaje inducido que se opone al efecto creado
por ella y mantiene la corriente circulando en el mismo sentido original, es
decir, por ejemplo, al desconectar la fuente de energía o fuente de alimentación
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 67

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

de una bobina o inductancia ( aquí se ha producido un cambio en la corriente
de un valor I a cero ) ella invierte su polaridad y se comporta como generador.

Por ejemplo, en la Fig. 47 observamos que el
interruptor está cerrado, circula corriente I, y en la
bobina se produce una caída de tensión + y - .

Observe que la corriente circula de arriba hacia
abajo.

En la Fig. 48, al abrir el interruptor, la fuente ya no
entrega la corriente I, luego, según la ley de
LENZ, la bobina invierte su polaridad y ella se
comporta como generador entregando corriente I,
en el mismo sentido que tenía antes de la
apertura del interruptor, como producto del campo
magnético almacenado

El voltaje inducido está dado por la ecuación:
dt
di
LV−=
El signo – indica que el voltaje inducido en la bobina es una fuerza contra
electro motriz.

Líneas arriba hemos dicho que la inductancia de una bobina depende del
núcleo de la misma, de la permeabilidad de las láminas de hierro silicoso del
núcleo; sin embargo, la permeabilidad del hierro varía ampliamente con la
densidad del flujo magnético y la corriente en la bobina. Esto significa que la
inductancia de cualquier bobina con núcleo magnético nunca es constante.

Así, las bobinas tienen su inductancia especificada a un determinado valor de
corriente. Por ejemplo una bobina puede tener 8 Henrys de inductancia a una
corriente de 85 mA, pero tendría un valor diferente si es operada solamente a
10 mA de corriente.

SÍMBOLO DE LA INDUCTANCIA .
El siguiente es el símbolo de la inductancia y se representa por la letra L.

La unidad de medida es el HENRY (Joseph Henry, científico Americano
1797- 1878).
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 68

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

El HENRY es una unidad muy grande, y generalmente se usan los submúltiplos
como el miliHenry (mH) y el microHenry (µH).

CLASES DE INDUCTANCIAS .

1. Inductancia con núcleo de aire.

2. Inductancia con núcleo de hierro.

3. Inductancia con núcleo de hierro pulverizado (ferrita).

CAMPO ELECTROMAGNÉTICO .
El magnetismo es de gran importancia en muchos de los campos de la
electricidad y la electrónica, por ejemplo: en los relés, motores, generadores,
etc.

OERSTED (Hans Christian OERSTED; Dinamarca, 1777- Copenhague,
1851) comprobó que cuando por un conductor circula una corriente continua
de suficiente intensidad, se produce en su vecindad un campo
electromagnético, el cual tiene las propiedades y cualidades de los campos
magnéticos, es decir, atraer objetos metálicos.

Si el alambre conductor se enrolla en forma de bobina, el campo
electromagnético se incrementa. Este campo electromagnético está formado
por una gran cantidad de líneas magnéticas de fuerza y la magnitud física que
permite cuantificar este efecto se llama densidad de flujo magnético. Su unidad
es el TESLA (Nicola TESLA, físico Croata, 1856 – U.S.A. 1943).

El aparato que mide la inducción magnética se compone de un instrumento
indicador y una sonda de HAL L que se introduce en el campo a medir (Edwin
Herbert HALL, físico americano, 1855 – 1938).

EL TRANSFORMADOR .
El transformador (Fig. 49) es una máquina eléctrica estática que consiste de
dos bobinas separadas eléctricamente, pero interacopladas magnéticamente,
sobre un núcleo de hierro común, conformado por láminas de hierro silicoso. A
una bobina, donde se aplica la energía eléctrica, se le denomina PRIMARIO, y
a la otra, donde se obtiene la tensión inducida, se le denomina SECUNDARIO.

En general estos devanados tienen diferentes número de vueltas, así los
transformadores pueden ser elevadores cuando elevan la tensión del primario y
reductores, cuando la reducen.

Un transformador es la aplicación directa de la inductancia mutua.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 69

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Fig. 49: Transformadores con núcleo de hierro.

SÍMBOLO DEL TRANSFORMADOR.

OPERACIÓN DEL TRANSFORMADOR .

Fig. 50. Principio de funcionamiento del transformador.

Al aplicar la tensión alterna V1 en el primario, circula corriente I1 y
rápidamente aparece un flujo magnético
φm que se expande y circula por el
núcleo de hierro y atraviesa a la bobina secundaria. Por lo tanto, la variación
del flujo induce en ella una tensión VL, llamada tensión inducida.

Al invertir la polaridad de la tensión alterna en el primario, se invierte el sentido
de circulación de la corriente, el campo magnético se colapsa y también se
invierte el sentido de la tensión inducida. Es decir, el sentido de la tensión
inducida depende del sentido de la variación del flujo.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 70

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

LEY DE FARADAY.
La ley de FARADAY ( Michael Faraday, físico Inglés 1791- 1867)
Cuando en una bobina se modifica el flujo magnético, en sus extremos se
inducirá una tensión de valor directamente proporcional a la velocidad de
variación del flujo
dt
dφ
y al número de espiras N.
td
d
NV
φ
−=

El signo menos es debido a la ley de LENZ (Heinrich Friedrich Emil Lenz ,
físico Alemán 1804- 1865)

MATERIALES USADOS COMO NÚCLEO .
Los inductores o inductancias usados en aplicaciones de baja frecuencia tal
como en aplicaciones de audio y fuentes de alimentación, típicamente tienen
núcleo de hierro o acero, materiales que incrementan su inductancia. Sin
embargo, estos materiales son susceptibles de saturarse, tienen pérdidas por
histéresis y por corrientes Eddy.

La saturación en el núcleo ocurre cuando, un incremento en la corriente no
produce mayor incremento en el campo magnético. Esto, a su vez, origina que
el campo inductivo del inductor colapse, lo que trae como consecuencia que la
inductancia del inductor se reduzca a un valor igual al de una bobina con
núcleo de aire, originando una gran circulación de corriente, quemando
finalmente a la bobina.
Un método usado para evitar el
incremento de la corriente que causaría la
saturación del inductor es colocando una
resistencia magnética en serie con el
camino magnético del núcleo de hierro.

En la práctica esto es realizado creando
una brecha de aire en el núcleo de hierro
(Fig. 51).
Fig. 51. Brecha de aire para evitar la saturación del núcleo.

Las fuentes de pérdidas de un transformador son:

1. Pérdidas en el cobre. Debido a la resistencia de los devanados primario y
secundario, significan que algo de la potencia de entrada es convertida
internamente en calor, dado por la ecuación :
RI.
2

2. Las pérdidas por histéresis.- Ocurren cuando la tensión alterna aplicada
origina en el inductor un cambio continuo de un estado magnético a otro a la
frecuencia de operación. Esencialmente, una vez magnetizado el núcleo de
hierro es forzado a cambiar sin usar energía que efectúe el cambio. Por lo
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 71

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

tanto, cuando la frecuencia es incrementada, también se incrementan las
pérdidas por histéresis, esto consume energía en forma de calor.

En la práctica, los inductores con núcleo de hierro están limitados a 15 KH z.
especialmente en audio frecuencias.

3. Las corrientes Eddy.- O corriente de Foucault, ( Léon Foucault , París
1819 – 1868 ) en 1851, e ste físico Francés descubrió que el campo
magnético cambiante en el núcleo induce una f.e.m. dentro del núcleo de
hierro, el cual es conductor y tiene resistencia originando pérdidas por efecto
Joule. , tRI
2

En la práctica, las corrientes Eddy son reducidas laminando el núcleo y luego
aislando cada lámina mediante un barniz no conductor, es decir que no haya
conexión óhmica entre las laminaciones.

Observe que el núcleo de hierro no tiene que ser de material magnético para la
inducción de las corrientes Eddy.
Cualquier buen conductor como el bronce u otro metal se calentará debido a
las corrientes Eddy. (Este es el principio de funcionamiento del método de
calentamiento industrial del llamado horno de inducción)

Los inductores con núcleo de aire, pueden operar a alta frecuencia, porque
ellos no tienen núcleo ferromagnético, por lo tanto no se saturan y su pérdida
por histéresis y corrientes Eddy son mínimas; sin embargo, los inductores con
núcleo de aire pueden irradiar energía electromagnética, la cual es transmitida
a otros componentes en el circuito. Usualmente se utilizan cajas metálicas que
actúan como un blindaje magnético.

Los inductores con núcleo de ferrita (una mezcla de hierro
pulverizado con resinas cerámicas) incrementan la
inductancia grandemente en comparación a las de núcleo
de aire y como el hierro pulverizado está aislado por la
mezcla de resina, ello minimiza las pérdidas por histéresis
y por corrientes Eddy.
Otra ventaja es que estos núcleos tienen forma de toroide
(forma de anillo) y proporcionan un campo magnético que permanece dentro
del material del núcleo, así no hay energía magnética transmitida a otros
componentes en el circuito y las oscilaciones parásitas son eliminadas, por lo
tanto se usan en alta frecuencia. (Fig. 52)

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 72

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

NOTACIÓN DEL PUNTO .
Cuando dos bobinas se encuentran en serie aditiva o serie substractiva se
utiliza la notación del punto de polaridad.

Cuando las corrientes entran en ambos puntos (o salen de dichos puntos) el
efecto inductivo es aditivo, es decir, la polaridad instantánea del punto de la
primera bobina (por ejemplo positiva +) , es reflejada en el punto de la segunda
bobina (también será positiva +) .

Cuando la corriente en una bobina entra por un punto y en la otra bobina sale
por el punto, la inductancia mutua es sustractiva, en otras palabras, si la
polaridad instantánea del punto de la primera bobina es positiva +, en el punto
de la otra bobina tendremos una polaridad negativa -, como vemos en la Fig.
53.

La notación del punto es usada en los transformadores de sincronismo de los
sistemas trifásicos para mantener el sincronismo de las líneas R, S y T.;
también se usa en los parlantes de los equipos de sonido de alta fidelidad para
obtener un correcto acoplamiento de fase.

Por ejemplo, cuando se conectan dos parlantes en paralelo, queremos que los
dos conos se muevan en la misma dirección, al mismo tiempo, para obtener
un reforzamiento del sonido. Haciendo una unión común de ambos puntos de
los parlantes lograremos que ellos trabajen en fase uno con el otro.

Fig. 53. Ejemplos de bobinas y transformadores con notación del punto de polaridad.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 73

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Aplicación del transformador en un sistema de distribución domiciliaria.

En los relés y contactores.
En los balastros de las
l ámparas fluorescentes

En los equipos médicos
de resonancia magnética.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 74

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

N°
1
2 Osciloscopio digital
3 Transformador de 220V/12V-0-12V/3A
4
5
Condensadores de diversos valores
Verificar la condición de un diodo zener usando el
Protoboard
HERRAMIENT AS / INST RUMENT OS
Multímetro digital
Destornillador plano de 4"x3/16"
ORDEN DE EJECUCIÓN
Fuente de alimentación digital programable
Alicate de punta semiredonda de 4"
Obtener la curva característica de un diodo zener
Probar diodos con el multímetro digital
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL HOJA:1/1
HT:T2DCE
Tiempo: 10 horas
Alambre telefónico 2x22 AWG
multímetro digital y sus parámetros usando el datasheet
CIRCUITOS CON DIODOS SEMICONDUCTORES
DENOMINACIÓN
Verificar la condición de un diodo semiconductor usando
el multímetro digital y sus parámetros usando el datasheet
Alicate de corte diagonal de 4"
Obtener la curva característica del diodo semiconductor
Resistencias de diversos valores de 1/2 Wattio
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 75

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 18.

VERIFICAR LA CONDICIÓN DE UN DIODO SEMICONDUCT OR USANDO EL
MULTIMETRO DIGITAL Y SUS PA RÁMETROS USANDO EL DATASHEET.

PROCESO DE EJECUCIÓN .
1. Solicitar un diodo 1N4007.

2. Verificar la condición del diodo semiconductor, de acuerdo al procedimiento,
establecido y completar la siguiente Tabla.

Indicación del multímetro digital en una
posición cualquiera del diodo.
Indicación del multímetro digital al
intercambiar los terminales del multímetro con
el diodo

3. En base a sus mediciones, indique qué terminal del diodo (ánodo o cátodo)
representa a aquel marcado con una banda.

4. Haciendo uso del datasheet complete la siguiente información solicitada.
4.1. Corriente promedio máxima que puede circular por el diodo._________
4.2. Voltaje inverso de pico que puede soportar el diodo._______________
4.3. Corriente transitoria máxima._________________________________
4.4. Rango de temperatura de operación___________________________
4.5. Resistencia térmica.________________________________________
4.6. Caída de tensión que se presenta en los terminales del diodo cuando éste
está en conducción.___________________________________________
4.7. Máxima corriente inversa cuando el diodo está polarizado inversamente a
temperatura ambiente_________________________________________
4.8. Material de fabricación del diodo _______________________________
4.9. Rango de temperatura de almacenamiento ______________________
4.10. Qué terminal indica la banda de color en el diodo ?_______________
4.11. Capacitancia de la juntura PN ________________________________
4.12. Peso del diodo ____________________________________________
4.13. Diámetro del diodo en milimetros ______________________________

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 76

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 77

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 19.

PROBAR DIODOS CON EL MULTÍMETRO DIGITAL.
Verificar el estado de un diodo semiconductor significa, en primer lugar
identificar sus terminales, y probar su condición en polarización directa e
inversa. En los diodos de potencia es importante la polarización inversa.

Esta operación es de uso frecuente en el mantenimiento de equipos
electrónicos, pues los diodos son de uso común en diversos circuitos.

PROCESO DE EJECUCIÓN :

1. Identificar sus terminales.

a. Tomar tres diodos y comp letar la siguiente tabla.

DIODO (tipo, número)
ASPECTO FÍSICO
ánodo cátodo
CONDICIÓN DE
OPERATIVIDAD

b. Conectar las puntas de prueba en los terminales de medición; la punta de
prueba de color rojo debe ir en el borne indicado

La punta de prueba de color negro deberá conectarla al punto denominado
COM.

c. Colocar el selector de función en la posición

d. Presionar el botón SELECTOR hasta que
aparezca el símbolo del diodo :

En la pantalla LCD deberá aparecer lo siguiente:

Fig. 54. Posición del
multímetro para probar diodos.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 78

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

e. Proceder a probar la condición del diodo, según los gráficos mostrados:

Lectura del multímetro Lectura del multímetro

2. Polarizar directamente al diodo.
Un diodo polarizado directamente significa que al ánodo se le está aplicando
una tensión positiva y, por lo tanto, el cátodo tendrá una tensión negativa.
En estas condiciones, el diodo se vuelve conductor y entre sus terminales se
desarrolla una tensión VF, (Voltaje Forward) del orden de 0,7 Voltios, para los
diodos de silicio.

Su resistencia equivalente será pequeña.

a. Montar el siguiente circuito.

b. Completar la siguiente Tabla.

OBSERVACIÓN. Usar Voltímetro
DC.

V1 Vo Voltaje en el diodo Resistencia equivalente del diodo
medido medido calculado Medido calculado

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 79

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

a. Calcular la corriente que circula por el diodo, aplicando la siguiente ecuación.

R
Vo
I=
b. Determinar la resistencia equivalente del diodo, mediante la siguiente
ecuación.

I
diodoelenVoltaje
eequivalentR =

3. Polarizar inversamente al diodo.
Un diodo polarizado inversamente significa que el ánodo está recibiendo una
tensión negativa y, por lo tanto, el cátodo, una tensión positiva.

El diodo estará en la condición de bloqueo, casi un circuito abierto, y su
resistencia equivalente será muy elevada.

Montar el siguiente circuito.

OBSERVACIÓ N. Use
Voltímetro DC.

a. Calcular la corriente que circula por el diodo, aplicando la siguiente ecuación.

R
Vo
I=
b. Determinar la resistencia equivalente del diodo, mediante la siguiente
ecuación.

I
diodoelenVoltaje
eequivalentR =
c. Completar la siguiente Tabla.

Vi Vo Voltaje en el diodo Resistencia equivalente del diodo
calculado medido medido calculado Medido

4. Verificar la condición de operatividad del diodo puente de Graetz.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 80

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

El diodo rectificador tipo puente de Graetz está formado por 4 diodos
conectados en un solo encapsulado.

Fig . 55. Diodo puente de Graetz y su símbolo correspondiente

Para verificar la condición de operatividad del diodo puente de Greatz, se debe
probar en forma independiente cada diodo.

a. Conectar el diodo puente en el protoboard.
b. Verificar la condición de operatividad de cada diodo, por ejemplo, para
probar el diodo D1, proceder de la forma que indica la Fig. 56.

Fig. 56. Probando la operatividad del diodo D1 en polarización directa e inversa.

Si, en polarización directa, el ohmímetro indica baja lectura , del orden de 0,65 y
en la polarización inversa indica alta lectura (OL), el diodo D1 estará operativo.

c. Proceder de forma similar con los otros tres diodos restantes.
d. Determinar la condición de operatividad de todo el diodo puente

DIODO 1 DIODO 2 DIODO 3 DIODO 4

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 81

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 20.
OBTENER LA CURVA CARACTERÍ STICA DE UN DIODO
SEMICONDUCTOR

PROCESO DE EJECUCIÓ N:

1. Energizar el osciloscopio digital; presionar el botón CH1 MENÚ, elegir
INVERSIÓN, No; SONDA: 1X, ACOPLAMIENTO: CC.
CH2 MENÚ, INVERSÍON, Si; SONDA, 1X, ACOPLAMIENTO, CC.
2. Presionar el botón PANTALLA, FORMATO, elegir XY.
3. Colocar el control VOLTS/DIV del Canal 1 en 1 Voltio/div.
4. Colocar el control VOLTS/DIV del Canal 2 en 2 Voltios/div
Ajustar los controles de posición vertical y horizontal y ubicar el punto en el
centro de la pantalla con una intensidad de brillo moderado.
5. Montar el siguiente circuito.

6. Variar el potenciómetro de 5 0K hasta obtener la curva característica del
diodo.

7. Dibujar la curva
característica del diodo
semiconductor.

8. Usando el osciloscopio
digital, Canal 1, medir el
voltaje de codo del diodo
semiconductor.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 82

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 21.
VERIFICAR LA CONDICIÓN DE UN DIODO ZENER USANDO EL
MULTÍMETRO DIGITAL Y SUS PARÁMETROS USANDO EL DATASHEET .

El diodo zener es un dispositivo semiconductor que posee la particularidad de
mantener constante un voltaje, entre sus extremos, cuando se le polariza en
forma inversa (el ánodo con potencial negativo y el cátodo con potencial
positivo).

Si se le polariza en forma directa, actúa como un diodo convencional.

Físicamente, no hay diferencia entre un diodo semiconductor común y un diodo
zener.
PROCESO DE EJECUCIÓ N:
1. Identificar sus terminales.
Tomar un diodo zener y completar la siguiente tabla.

DIODO ( número) Voltaje Zener Potencia Zener Aspecto Físico

2. Verificar la condición del diodo zener usando el multímetro digital.

a. Colocar el diodo zener en el
protoboard.
b. Realizar la medición empleando el
multímetro digital, primero en
polarización directa y luego en
polarización inversa, tal como lo
indica el siguiente gráfico.

c. Completar la siguiente Tabla.
Código del diodo zener
Lectura del multímetro en polarización directa Lectura del multímetro en polarización inversa

3. Haciendo uso del datasheet complete la siguiente información solicitada.
3.1. Voltaje zener . _______________________________________________
3.2. Potencia del diodo zener ._______________ _______________________
3.3. Corriente de prueba del diodo zener ______________________________
3.4. Corriente transitoria máxima ___________________________________
3.5. Caída de tensión que se presenta en los terminales del diodo cuando éste
está en conducción.___________________________________________
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 83

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 84

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 22.
DETERMINAR LA TENSIÓN ZENER DEL DIODO ZENER.
Sabiendo que:
a.- El diodo zener se polariza inversamente.
b.- El diodo zener mantiene un voltaje o tensión constante entre sus terminales,
conocida como tensión zener.

OBSERVACIÓN.- Cuando se monta un circuito con diodo zener; siempre se
coloca, en serie, una resistencia limitadora de corriente. En este caso, dicha
función la cumple la resistencia de 1K. De no hacerlo el diodo zener se
deteriora definitivamente.
PROCESO DE EJECUC IÓN
a.- Montar el circuito, arriba mostrado.
b.- Variar el voltaje de la fuente V, según lo indicado, en la Tabla adjunta.
c.- Medir la tensión V zener empleando el voltímetro DC y completar la sgte.
Tabla.

Voltaje de
la fuente
DC
3 V 5V 7 V 9 V 10 V 12 V 14V 16V 18V
Tensión
Zener

Cuando observe que la lectura del Voltímetro se mantiene constante o, en
otras palabras, el voltaje entre los terminales del diodo zener se mantiene
constante, significa que ha llegado a la tensión zener.

d.- ¿Cuánto vale la tensión zener del diodo utilizado en este circuito?
e.- Compruebe su resultado empleando el datasheet.

Tensión del diodo zener, obtenida en forma
experimental.
Tensión del diodo zener obtenida según el
Manual de semiconductores.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 85

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 23.
OBTENER LA CURVA CARACTERÍ STICA DE UN DIODO ZENER.

PROCESO DE EJECUCIÓ N:

1. Energizar el osciloscopio digital, presionar el botón CH1 MENU, elegir
ACOPLAMIENTO: CC; SONDA: 1X; INVERSIÓN: NO. CH2 MENÚ,
ACOPLAMIENTO: CC; SONDA: 1X; INVERSIÓN: SI.
2. Presionar el botón PANTALLA, FORMATO, elija XY.
3. Colocar el control VOLTS/DIV del Canal 1 en 2 Voltios/div.
4. Colocar el control VOLTS/DIV DEL Canal 2 en 2 Voltios/div.
Ajustar los controles de posición vertical y horizontal y ubicar el punto en el
centro de la pantalla con una intensidad de brillo moderado.
5. Montar el siguiente circuito.

6. Variar el potenciómetro de 5 0K hasta obtener la curva característica del
diodo zener.
7. Dibujar la curva
característica del diodo
zener.
8. Medir la tensión zener del
diodo empleando el Canal
1 del osciloscopio digital.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 86

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓ GICA 04.
EL DIODO SEMICONDUCTOR .

El diodo semiconductor es un dispositivo que resulta de la unión de dos
materiales semiconductores impurificados (P y N) encapsulados en un
recipiente de vidrio o plástico duro en el que sobresalen dos conectores axiales
(laterales).

Las técnicas modernas de control, en los procesos de fabricación de un diodo,
permiten obtener las características deseadas para el dispositivo:

a. En conducción, debe soportar gran intensidad de corriente con pequeña
caída de tensión.
b. En bloqueo, debe soportar elevada tensión con pequeña corriente de fuga.

En la figura 57 aparece un corte transversal de una
unión PN, el símbolo del diodo semiconductor y su
aspecto físico.

Cuando el potencial del ánodo es positivo con respecto
al cátodo, se dice que el diodo tiene polarización directa
y por lo tanto conduce. Un diodo en conducción tiene
una caída de voltaje directa relativamente pequeña a
través de sí mismo (VF) y además se comporta como
un elemento de baja resistencia.

Cuando el potencial del ánodo es negativo con respecto al cátodo, se dice que
el diodo tiene polarización inversa. Bajo condiciones de polarización inversa,
fluye una pequeña corriente inversa (también conocida como corriente de fuga)
y el diodo se comporta como un elemento de alta resistencia. Para los fines
prácticos, un diodo se puede considerar como un interruptor ideal.
Observemos algunos tipos de diodos.

Fig. 58. Tipos de diodos usados en la industria.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 87

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

SÍMBOLO DEL DIODO SEMICONDUCTOR.

En la Fig. 59 aparece un diodo semiconductor y su
símbolo respectivo.
El diodo es un dispositivo sensible a la polaridad.

En estos diodos, la franja o banda, ubicada en uno de
los extremos, indica el cátodo.

ESPECIFICACIÓN TÉCNICA DEL DIODO.
Los diodos se especifican indicando el código del fabricante o mediante la
corriente directa en Amperios y el PIV.
Ejemplo: Un diodo 1N4007 o Un diodo de 1 Amperio/1000 Voltios.

CORRIENTE DIRECTA. Es la máxima corriente que puede circular por el
diodo, cuando está polarizado directamente. Si se excede este valor, el diodo
se deteriora; así en el diodo del ejemplo, su máxima corriente que puede
soportar es de 1 Amperio.

PIV (Peak Inverse Voltage) o PRV (Peak Reverse Voltage). Es el máximo
voltaje que se puede aplicar al diodo cuando está polarizado inversamente. Si
se excede este valor, el diodo se deteriora; otra vez, en el caso del ejemplo el
PIV o PRV será de 1000 Voltios.

Los diodos rectificadores, comercialmente, están en el rango de corriente
desde un amperio hasta 2200 amperios, y su PIV desde 50 Voltios hasta 5000
Voltios.

PRUEBA DEL DIODO E IDENTIFICACIÓN DE SUS TERMINALES .
El diodo semiconductor es un dispositivo de dos terminales, uno de ellos
denominado ánodo y el otro llamado cátodo.

Se ha normalizado entre los fabricantes de semiconductores que la banda
marcada, en uno de los extremos del diodo, señala el cátodo. Sin embargo,
muchas veces por el uso frecuente, dicha banda no es fácilmente observable;
entonces, es necesario conocer una técnica que nos permita diferenciar
ambos terminales.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 88

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

En el diodo de la Fig 57, el material de silicio tipo P está representado por la
cabeza de flecha, señalando el ánodo. El material de Silicio tipo N, está
representado por la rayita vertical que señala el cátodo.

Luego, si empleamos el multímetro digital y polarizamos al diodo, obtendremos
dos lecturas.

En este caso, en la Fig 60. estamos colocando el terminal negativo del
multímetro digital al extremo del diodo marcado con la rayita, si su indicación
en el display LCD es del orden de 0,600; 0,570, etc.nos indica que el diodo
está polarizado directamente, por lo tanto le corresponde al terminal negativo
del multímetro, el cátodo; y por consecuencia lógica, al terminal positivo, el
ánodo.

ESPECIFICACIÓN TÉCNICA DEL DIODO ZENER.

Un diodo zener ( Clarence Melvin Zener USA 1905 – 1993 ) se
especifica indicando su Voltaje zener en Voltios y su potencia
en Wattios.

Por ejemplo: Un Diodo zener de 12 Voltios/1 Watio

No hay diferencia física entre un diodo semiconductor común y un diodo zener.

PRUEBA DEL DIODO ZENER E IDENTIFICACIÓN DEL VOLTAJE ZENER
La prueba estática de un diodo
zener consiste en medir la diferencia
de lecturas en una y en otra
posición, tal como se indica a
continuación.

Si en la condición polarización
directa, el ohmímetro indica baja
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 89

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

lectura (0,5 ó 0,6) y en polarización inversa nos señala alta lectura (OL), el
diodo zener se encuentra en buenas condiciones.

IDENTIFICACIÓN DEL VOLTAJE ZENER DE UN DIODO ZENER.
Para identificar el voltaje zener
del diodo zener es preciso
montar el circuito que se adjunta.
Se varía el voltaje de la fuente y
se va observando la lectura del
voltímetro DC.

Se observará que, en un determinado momento, la lectura del voltímetro se
estabiliza, a pesar de seguir incrementado la tensión de la fuente.

La lectura indicada en el voltímetro, cuando su tensión está estabilizada, será
la tensión zener de dicho diodo.

HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓ GICA COMPLEMENTARIA 04.
LA JUNTURA PN.
Desde que en 1947 John Bardeen (Boston USA 1908 – 1991 ) Walter
Brattain (China 1902 – Washington 1987 ) y William Bradford Shockley (
Londres 1910 – California 1989 ) desarrollaron el primer transistor; se han
producido una enorme cantidad de diferentes componentes semiconductores
que se aplican, prácticamente, en todos los campos de la electricidad y
electrónica.

El diodo rectificador es usado en un número ilimitado de aplicaciones. En
circuitos industriales, los diodos rectificadores son empleados para convertir
una tensión trifásica senoidal en una tensión DC de potencia.

El diodo es un dispositivo unidireccional, es decir, permite el flujo de electrones
en una sola dirección.

Una resistencia, sin embargo, es un dispositivo bidireccional, debido a que
permite el flujo de electrones en cualquier dirección. Es decir, una resistencia
no es sensible a la polaridad y se puede conectar indistintamente en cualquier
posición, pero el diodo, como es
sensible a la polaridad, se debe
tener cuidado al reemplazarlo en un
circuito determinado.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 90

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Como se muestra en la Fig. 62 hay una pequeña banda impresa en un extremo
del diodo, ella indica el cátodo.

Por otro lado, en los diodos de mediana, como la
Fig. 63, y de alta potencia, el símbolo del diodo
puede venir impreso para indicar qué terminal es el
ánodo y cu ál es el cátodo.

Fig 63. Diodo de mediana potencia.

Los átomos de los materiales
semiconductores forman una red
cristalina uniforme, tal como se ve en la
Fig. 64.

Fig 64. Estructura atómica de un material
semiconductor, por ejemplo Silicio.

Los átomos se componen del núcleo y de una
serie de capas concéntricas con él. Estas
capas están ocupadas por distinto número de
electrones, según sea el tipo de material
químico usado. Los materiales
semiconductores, como el silicio, poseen
cuatro electrones de valencia, que son los de
la capa mas exterior, como lo indica la Fig.65.

En los semiconductores, a diferencia de lo
que ocurre con los metales, no existen
electrones libres para la conducción. Sin
embargo, al calentarse el cristal, Fig . 66, sus
átomos dejan de estar en posición de reposo
y empiezan a efectuar movimientos de
vibración en todas direcciones. Debido a ello,
se rompen algunos enlaces con átomos
vecinos y los correspondientes electrones de
valencia se separan y liberan de sus átomos.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 91

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

En otras palabras, la conductividad de un semiconductor depende de la
temperatura.

Si introducimos en la red cristalina del semiconductor átomos extraños
llamados impurezas, se alterará la estructura atómica del material; a esto se le
denomina contaminación o dopado, c omo se observa en la Fig. 67 y 68.

Si añadimos impurezas pentavalentes, como
el arsénico, quien tiene cinco electrones de
valencia, y como sólo se precisan de cuatro
de los electrones de valencia del átomo de
arsénico para formar enlaces con los átomos
de silicio vecinos, el quinto electrón de
valencia sobrante puede desprenderse
fácilmente del átomo de arsénico y moverse
a través del cristal bajo el influjo de una
tensión, dando lugar a un electrón libre,
como se ve en la Fig. 69.

Por lo tanto, al contaminar con átomos pentavalentes, se aumenta la
conductividad eléctrica, generando electrones libres y se dice que este cristal,
es del tipo N, porque la conducción de corriente es debida principalmente a
electrones.

Por el contrario, si se añade al silicio
impurezas trivalentes como por ejemplo
indio, no todos los electrones de valencia
del silicio quedarán integrados en la
estructura cristalina, pues donde exista una
impureza de indio faltará un electrón para
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 92

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

formar el cuarto enlace, como vemos en la figura adjunta, es decir se creará un
hueco que tiende a aceptar un electrón y se dice que el cristal es del tipo P y la
conducción de corriente es debida principalmente a los huecos. Lo vemos en la
Fig. 70.

La juntura PN consiste en la unión de dos materiales semiconductores; uno del
tipo N con gran cantidad de electrones o cargas negativas y el otro, del tipo P
con gran cantidad de huecos o cargas positivas.

Fig 71. Juntura PN

Al unirse los dos materiales, en una estrecha capa, a ambos lados de la
superficie de contacto, los huecos y los electrones tienden a desplazarse a la
parte opuesta del cristal, produciéndose un movimiento de difusión; en otras
palabras, los electrones del silicio N se recombinan con los huecos del silicio
P, como se aprecia en las Fig. 71, dando lugar a una zona exenta de
portadores de carga móviles, llamada capa barrera de potencial y cuyo
espesor vale algunas milésimas de milímetros. En el caso del silicio, esta
barrera de potencial vale entre 0,5V a 0,8V.
POLARIZACIÓN DE LA JUNTURA PN.

Si aplicamos una tensión de polarización
inversa a la juntura PN (- al silicio P y + al
silicio N) , como se observa en la figura 72; la
barrera de potencial se ensancha, pues, una
parte de los portadores de carga móviles ha
desaparecido, atraídos por los polos de la
fuente DC de sentido opuesto. Por lo tanto, en
términos prácticos, no puede circular corriente
a través del diodo semiconductor.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 93

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Por el contrario, si aplicamos una tensión de
polarización directa (+ al silicio P y - al silicio
N), tal como vemos en la F ig. 73; la barrera
de potencial absorbe a los huecos y los
electrones y ella se va reduci endo, con lo
que podrá circular una corriente a través del
diodo.

Evidentemente, para que se produzca la
circulación de corriente en la juntura PN, la
tensión externa aplicada a la juntura PN
deberá ser mayor que la de la barrera de
potencial, o sea en el silicio, mayor de 0,5V
a 0,8V.

CURVA CARACTERÍSTICA DEL DIODO .

La siguiente es la curva característica
de un diodo semiconductor.

Observe que el diodo, de Silicio, recién
empieza a conducir cuando su tensión
ánodo- cátodo es mayor de 0,6 Voltios.
Fig., 74.

Fig 74. Curva característica de un diodo de silicio

ECUACIÓN DE BOLTZMAN.

Mediante el uso de la física del estado sólido, se puede demostrar que la curva
característica del diodo está definida por la siguiente ecuación, llamada
ecuación de Boltzman. (Ludwing Boltzmann Viena, Austria 1844 – 1906).









−= 1
TK
Vq
IsI 

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 94

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Donde:
I = Corriente en el diodo (Amperios)
Is = Corriente inversa de saturación (Amperios) = 1 pA
q = carga del electrón =
19
10602,1
−
x Coulombs
V = tensión aplicada al diodo (Voltios)
K = Constante de Boltzman =
23
1038,1
−
x Wattio-segundo/ºC
T = temperatura absoluta en ºK

La validez de la ecuación se puede demostrar haciendo cálculos en puntos
clave. Por ejemplo cuando la tensión aplicada al diodo es igual a cero. (V = 0)

01
0
=








−=
TK
q
IsI 
Consideremos el diodo polarizado inversamente (por ejemplo V = - 5V) a
temperatura ambiente (T = 25ºC), Temperatura absoluta en ºK = 25 + 273º =
298 ºK









−= 1
TK
Vq
IsI 
()
pAIsIsI
Kxx
Vxx
11
º2981038,1
510602,1
23
19
=−=








−=
−
−
−

Consideremos el diodo polarizado directamente (por ejemplo V = 0,7 V)









−= 1
TK
Vq
IsI 
( )
mAIsxIsI
Kxx
Vxx
690109.61
11º2981038,1
7,010602,1
23
19
==








−=
−
−

Se observa que la corriente del diodo se incrementa grandemente.

APLICACIONES DEL DIODO .
Dentro de las múltiples aplicaciones del diodo, lo podemos encontr ar como
rectificador en circuitos de baja tensión y frecuencia tal como 60Hz, o en
sistemas trifásicos de potencia; igualmente, los diodos son usados en circuitos
de alta frecuencia o circuitos de conmutación.

La mayoría de diodos empleados en circuitos electrónicos son diodos de silicio
donde, supuestamente, la tensión VF o tensión de conducción directa es de
0,7V. En realidad, ello depende del proceso de fabricación y también de la
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 95

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

corriente que circule por él. En circuitos de baja corriente, ello es perfectamente
correcto; sin embargo, en circuitos de potencia, la tensión VF puede llegar
hasta 1,5V a 2.0V, sin embargo, la magnitud de esta caída de tensión es
pequeña comparada con los altos voltajes usados en circuitos de potencia.
Aplicación del diodo en un cargador de baterías de automóvil.

EL DIODO ZENER.
El diodo zener es un diodo que mantiene entre sus terminales una tensión
estable conocida como tensión zener.

El diodo zener, cuando está polarizado directamente, se comporta igual a un
simple diodo rectificador, con su caída de tensión VF aproximadamente 0,7V.

Sin embargo, cuando este diodo esta polarizado inversamente, su tensión se
estabiliza al valor de diseño en el proceso de fabricación.

En el diodo zener, la región zener es controlada variando los niveles de dopado
de impurezas durante el proceso de fabricación.

Es necesario observar que todo diodo zener debe trabajar, necesariamente,
con una resistencia limitadora de corriente.

SÍMBOLO.
En la F ig. 75, se observa el símbolo del diodo
zener, debemos recordar que no hay diferencia
física entre un diodo rectificador y un diodo
zener

Fig. 75. Símbolo y diodo zener.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 96

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Los diodos zener, comercialmente, están en el rango de tensión desde 2,4
Voltios hasta 200 Voltios y su rango de potencia desde 0,5 a 50 Watts.

POLARIZACIÓN.
Bajo condiciones de polarización directa, el diodo zener responde de manera
idéntica a un diodo rectificador común. Sin embargo, cuando dicho diodo es
polarizado inversamente su corriente es extremadamente pequeña, hasta que
cuando el voltaje se incrementa mas allá de un cierto punto, hay un brusco y
rápido incremento de la corriente, que puede causar la destrucción del diodo.

En realidad, el diodo zener está diseñado para operar en dicha región y ello se
logra mediante un dopaje adecuado en el proceso de su fabricación. El voltaje
al cual el diodo conduce en ruptura se denomina voltaje zener, por eso existen
diodos con diversos valores de
tensión zener.

Cuando un voltaje inverso, igual
o mayor que el voltaje zener, es
aplicado al diodo zener, la
corriente inversa está limitada
solamente por la muy pequeña
resistencia interna del diodo y la
resistencia externa que,
necesariamente, debe colocarse
en serie con dicho diodo.

Si en la condición polarización directa, el multímetro digital indica baja lectura
(0.546) y en polarización inversa nos señala alta resistencia (OL), el diodo
zener se encuentra en buenas condiciones. Ver Fig. 76.

CURVA CARACTERÍ STICA DEL
DIODO ZENER.
La curva característica del diodo zener
se obtiene mediante un circuito y un
osciloscopio.

La corriente inversa IZ no debe
sobrepasar la intensidad IZ máximo.
Por otro lado, IZ no debe reducirse por
debajo de su valor mínimo, IZ mínimo,
porque si no, el punto de trabajo del
diodo zener se desplazaría hacia el
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 97

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

codo de la curva característica.

En esta zona, el efecto estabilizador del diodo zener es muy deficiente pues , su
característica tiene muy poca pendiente.

Siempre que el fabricante no indique otra cosa puede tomarse como valor
aproximado:
IZ mínimo = 0,1 IZ máximo
IZ máximo = Potencia del zener / Voltaje del zener

APLICACIONES DEL DIODO ZENER.
El diodo zener tiene amplia aplicación en circuitos estabilizadores de tensión.

En el circuito de la figura 78, se desea dimensionar el valor de la resistencia R
para lograr el correcto funcionamiento del diodo zener de 12 Voltios/1Wattio. Es
decir, se desea obtener una tensión estabilizada de 12 Voltios en la resistencia
de carga de 470 ohmios.

Fig 78. Circuito estabilizador con diodo zener.

1.- Calcular VC.
VVsVC 9,15121212 =−=−=

2.- Calcular VR. VVVVZVCVR 9,3129,15 =−=−=

3.- Calcular IL. mA
V
RL
VZ
IL 5,25
470
12
=
Ω
==

4.- Calcular IZ máximo. mA
V
W
zenerVolt
zenerPot
IZ 83
12
1
.
.
max ===
5.- Calcular IZ mínimo. mAmAxIZIZ 3,8831,0max1,0min ===
Por seguridad, elegimos IZmin = 10 mA
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 98

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

6.- Calcular IR. mAmAmAILIZIR 5,355,2510min =+=+=
7.- Calcular R. Ω=== 109
5,35
9,3
mA
V
IR
VR
R
8.- Calcular la potencia de R. mWmAxVIRxVRPR 1385,359,3 ===
Elegimos una resistencia de 100 Ω/ 1/2 Watt

9.- Montar el circuito y completar la siguiente tabla.

Vs VC VZ VR VRL
Medido Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 99

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

N°
1
2
3 Motor trifásico 220V/1 HP
Contactor trifásico 220 V
Relé de 24VDC/10A
HERRAMIENT AS / INST RUMENT OS
Multímetro digital
Destornillador plano de 4"x3/16"
ORDEN DE EJECUCIÓN
Fuente de alimentación digital programable
Alicate de punta semiredonda de 4"
Montar circuito de aplicación del contactor.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL HOJA:1/1
HT:T3DCE
Tiempo: 05 horas
Alambre telefónico 2x22 AWG
CIRCUITOS CON RELÉS Y CONTACTORES
DENOMINACIÓN
Verificar estado de un relé
Verificar estado de un contactor.
Alicate de corte diagonal de 4"
Resistencias de diversos valores de 1/2 Wattio
Cable trifásico 3x18 TW
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 100

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 24 .
VERIFICAR ESTADO DE U N RELÉ
El relé es un dispositivo electromecánico y se considera como un interruptor
electromagnético conformado por las siguientes partes:
1.- La bobina
2.- El juego de contactos.

PROCESO DE EJECUCIÓ N.
1.- Solicitar un relé encapsulado de 11 pines, observar su cara lateral, donde se
encuentra el siguiente esquema, tal como se aprecia en la F ig. 79.

2.- Empleando el ohmímetro, conectar lo entre los bornes 2 y 10.
En este caso, tenemos la bobina, luego, aquí debe indicarnos un cierto valor de
resistencia

Si encontramos un contacto cerrado, su resistencia medida con el ohmímetro
será cero y si fuera un contacto abierto, su resistencia sería elevada (OL).

Completar la siguiente Tabla.

Resistencia
entre bornes
2 y 10 1 y 5 1 y 4 3 y 7 3 y 6 11 y 8 11 y 9
Valor medido
Defina el
elemento
(bobina o
contacto
NA/NC)

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 101

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

3.- Montar el siguiente circuito.

OBSERVACION.- NO CONECTAR EL OHMIMETRO ENTRE LOS BORNES 2 Y 10.
EN ESTOS BORNES HAY 24 VOLTIOS DC Y EL OHMIMETRO SÓLO SE DEBE
CONECTAR ENTRE PUNTOS SIN TENSIÓ N.
DE HACERLO PUEDE DETERIORAR DEFINITIVAMENTE EL INSTRUMENTO.

4.- Mantener el interruptor S1 abierto.

5.- Emplear el ohmímetro y completar la siguiente Tabla.

6.- Cerrar el interruptor S1.

7.- Emplear el ohmímetro y completar la siguiente Tabla.

a.- ¿Se verifica el cambio de posición de los contactos al energizar el relé?

b.- Escriba sus conclusiones.

Resistencia
entre bornes
1 y 5 1 y 4 3 y 7 3 y 6 11 y 8 11 y 9
Valor medido

Defina el tipo de
contacto

Resistencia
entre bornes
1 y 5 1 y 4 3 y 7 3 y 6 11 y 8 11 y 9
Valor medido

Defina el tipo de
contacto

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 102

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 25.
VERIFICAR ESTADO DE UN CONTACTOR.
El contactor, al igual que el relé, es un dispositivo
electromecánico, quien gracias a su electroimán, tiene
la función de mando a distancia y está conformado por
las siguientes partes:
1.- Bobina
2.- Juego de contactos.

Su bobina, generalmente, es de 220 Voltios CA.

PROCESO DE EJECUCIÓ N:
1.- Solicitar un contactor, cuyo esquema genérico es el siguiente.

2.- Emplear el ohmímetro y conectarlo entre los bornes A2 y A1.
En este caso, tenemos la bobina, luego aquí , debe indicarnos un cierto valor
de resistencia.

Si encontramos un contacto cerrado, su resistencia medida con el ohmímetro
indicará cero y, si fuera un contacto abierto, su resistencia indicaría un valor
muy elevado (OL).

Completar la siguiente Tabla.
Resistencia
entre bornes

A2 y
A1

L1 y
T1

L2 y
T2

L3 y
T3

NO y
NO

NC y
NC

NO y
NO

NC y
NC
Valor medido

Defina el
elemento(bobina,
contacto)

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 103

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

3.- Montar el siguiente circuito energizando la bobina con tensión de 220
Voltios ca.

OBSERVACIÓN. NO CONECTE EL OHM ÍMETRO ENTRE LOS BORNES A1 Y A2.
EN ESTOS BORNES HAY 220 VOLTIOS CA.

SI CONECTA EL OHMÍMETRO EN ESTOS BORNES, ÉSTE SE DETERIORARÁ
DEFINITIVAMENTE.

4.- Completar la siguiente Tabla.

Resistencia entre
bornes

L1 y T1

L2 y T2

L3 y T3

NO y NO

NC y NC

NO y NO

NC y NC
Valor medido

Defina el
elemento(bobina,
contacto)

5.- Comprobar si se verifica el cambio de condición de los contactos.

Comparación del aspecto físico entre un relé y un contactor.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 104

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 26 .
MONTAR CIRCUITO DE APLICACIÓN DEL CONTACTOR.
El contactor, en unión con un relé, nos permite realizar el arranque y parada de
un motor eléctrico, ya sea monofásico o trifásico.

PROCESO DE EJECUCIÓN :

1.- Montar el siguiente circuito:
2.- Cerrar el interruptor S2.

ACCIONAR EL PULSADOR ON Y LIBERARLO
CONDICIÓN DE
LA BOBINA DEL
RELÉ DE 24
VOLTIOS(K1)
CONDICIÓN DE
LOS
CONTACTOS
1 Y 4
CONDICIÓN DE
LA BOBINA DEL
CONTACTOR
(K2)
CONDICIÓN DE
LOS
CONTACTOS
L1,T1/L2,T2/L3,T3
CONDICIÓN
DEL MOTOR

ACCIONAR EL PULSADOR OFF Y LIBE RARLO
CONDICIÓN DE
LA BOBINA DEL
RELE DE 24
VOLTIOS(K1)
CONDICIÓN DE
LOS
CONTACTOS
1 Y 4
CONDICIÓN DE
LA BOBINA DEL
CONTACTOR
(K2)
CONDICIÓN DE
LOS
CONTACTOS
L1,T1/L2,T2/L3,T3
CONDICIÓN
DEL MOTOR

3.- Conectar una lámpara incandescente al presente circuito, de tal modo que
ella se ilumine cuando el motor esté funcionando.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 105

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓ GICA 05.

IDENTIFICAR LAS PARTES DE UN RELÉ Y UN CONTACTOR.

El relé es un dispositivo electromecánico y se
considera como un interruptor electromagnético
conformado por las siguientes partes:

1.- La bobina
2.- El juego de contactos.

Generalmente se encuentra encapsulado, como
se aprecia en la figura 80; siendo eléctricamente
accesibles sus partes, mediante una bornera
instalada en una base de material aislante.

La utilidad del relé radica en el hecho de poder
controlar grandes corrientes entre su juego de
contactos, los cuales son accionados mediante
una tensión y corrientes pequeñas en la bobina.

Así, se puede controlar el arranque de pequeños motores eléctricos, circuitos
de iluminación etc.

Los relés pueden ser de ca y DC y su tensión de excitación de la bobina desde
3V, 5V, 12V, 24V y 48V.

A continuación su símbolo
correspondiente al relé
encapsulado de 11 pines

En la Fig. 81 observamos el
símbolo del relé con su juego de
contactos. En este conjunto de
tres juegos de contactos,
tomemos uno de ellos;
observemos, por ejemplo, los
contactos 4, 1 y 5.

El terminal conectado al borne 1 viene a ser el contacto común, quien junto con
el contacto del borne 5 forma el par de contactos normalmente cerrados (par
1,5).

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 106

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

De modo similar, el contacto del borne 4 junto con el contacto común del borne
1 forman el par de contactos normalmente abiertos (par 1,4).

Situación similar ocurre con los otros juegos de contactos.

Cuando se aplica tensión a la bobina del relé, es decir conectamos una fuente
de tensión de 24 VDC entre el borne 2 y el borne 10, circula corriente por la
bobina, se produce un campo electromagnético y los contactos cambian de
posición.

Es decir, el interruptor del contacto común del borne 1 que conectaba al borne
5 ahora se conectará con el borne 4, lo que trae como consecuencia que el par
de contactos 5 y 1 formen ahora, el par de contactos normalmente abiertos y el
par de contactos 4 y 1 formen el par de contactos normalmente cerrados.

ESPECIFICACIÓN TÉCNICA DEL RELÉ .
Se debe indicar la tensión de la bobina y el tipo (AC o DC) y el número de
juego de contactos (NA/NC).

Ejemplo: Un relé de 24 Voltios DC, con tres juegos de contacto
PARTES DE UN CONTACTOR.
Veamos el aspecto físico de un contactor en la Fig 82.

Sus partes son accesibles
eléctricamente, mediante bornes
ubicados en la parte superior del
contactor.
El contactor, comparado con el relé,
ofrece como ventaja el control de
corrientes mayores, así los
contactores son ampliamente usados
en la industria en el arranque,
parada, frenado e inversión de giro
de motores eléctricos que se
emplean en diversos procesos
industriales tales como el sector
minero, siderúrgico, alimenticio etc.

Al igual que el relé, al energizarse la bobina del contactor, sus contactos
cambian de posición, es decir, los que estaban en la condición de abiertos
pasan a la condición de cerrados y viceversa.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 107

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

En la Fig. 83 vemos el símbolo
del contactor.

Los contactos L1/T1, L2/T2 y
L3/T3 se conocen como
contactos principales o
contactos de fuerza, debido a
su robustez eléctrica y
mecánica, comparados con los
contactos auxiliares.

Al igual que el relé, al energizarse la bobina del contactor, sus contactos
cambian de posición, es decir, los que estaban en la condición de abiertos
pasan a la condición de cerrados y viceversa.

Al estar desenergizada la bobina del contactor, permanecerán abiertos los
contactos principales L1- T1, L2-T2, L3- T3, similarmente, los contactos
auxiliares NO.

Al energizarse la bobina del contactor con tensión de 220 Voltios,
inmediatamente se cierran los contactos principales L1- T1, L2- T2, L3-T3, de
igual modo los contactos que estaban en la condición abiertos (NO) pasan a la
condición de cerrados y los que se encontraban en la condición cerrados (NC)
pasan a la condición de abiertos.

ESPECIFICACIÓN TÉCNICA DE UN CONTACTOR.
Un contactor se especifica indicando la tensión de excitación de la bobina, la
frecuencia de línea y la corriente que soportan los contactos. Ejemplo:

Un contactor de 220 Voltios CA, 60 Hertz, 25 Amperios.

La vida eléctrica, expresada en ciclos de maniobras, es una condición adicional
para especificar el contactor y permite prever su mantenimiento

Aunque los bornes de la bobina están marcados con las letras A1, A2, sin
embargo, en algunas ocasiones, por el uso frecuente, estas letras no se
aprecian claramente, luego habrá que hacer uso de un ohmímetro para
determinar los terminales de la bobina.

Si entre dos bornes encontramos un contacto cerrado, su resistencia medida
con el ohmímetro indicará cero ohmios (0.0) y si fuera un contacto abierto, s u
resistencia indicaría alta resistencia (0L).

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 108

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

En cambio, entre los bornes de la bobina, debe indicar un cierto valor de
resistencia.

Por ejemplo compare las medidas realizadas en un contactor típico.

Resistencia
entre bornes

A1 y
A2

L1 y T1

L2 y T2

L3 y T3

NO y
NO

NC y
NC

NO y
NO

NC y
NC
Valor medido 300Ω 0L 0L 0L 0L 0.0 0L 0.0
Defina el
elemento(bobin
a, contacto)
Bobin
a
Contact
o
abierto
Contact
o
abierto
Contact
o
abierto
Contact
o
abierto
Contact
o
cerrado
Contact
o
abierto
Contact
o
cerrado
Veamos, finalmente, un circuito de aplicación del contactor.

1. Montamos el circuito mostrado.
2. Cerramos el interruptor S2, permitiendo que la tensión trifásica proveniente
de la empresa generadora de electricidad alimente al circuito.
3. Al accionar el pulsador ON circula corriente por la bobina del relé K1,
alimentándola con 24 Voltios DC en sus bornes 2 y 10, y por lo tanto,
energizándola.
De inmediato, sus contactos abiertos 1 y 4, así como los contactos 3 y 6 del
relé K1 se cierran.
Al cerrarse los contactos 1 y 4 del relé K1, se energiza la bobina del
contactor K2, alimentándola con 220 Voltios CA en sus bornes A1 y A2.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 109

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

4. Al energizarse el contactor K2, sus contactos L1/T1, L2/T2 y L3/T3 cambian
de la condición abiertos a la condición de cerrados.
Al cerrarse estos contactos (L1/T1, L2/T2 y L3/T3), aplican la tensión
trifásica proveniente de las líneas de alimentación L1, L2 y L3 al motor
trifásico, el cual empieza a funcionar.

5. Si, a continuación liberamos el pulsador ON, la bobina del relé K1 continúa
energizada por medio del contacto 3 y 6, ahora cerrado, quedando el circuito
enclavado o auto sostenido.
El motor permanecerá funcionando mientras la bobina del contactor K2 esté
energizada, es decir, los contactos 1 y 4 del relé K1 estén cerrados.

6. Finalmente, si ahora accionamos el pulsador OFF, se interrumpe el flujo de
corriente a la bobina del relé K1, el contacto 1 y 4 regresa a su condición de
abierto, éste desenergiza a la bobina del contactor K2 y sus contactos
principales regresan a la condición de abiertos, quitando la tensión de
alimentación al motor trifásico hasta que éste se detiene.

HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA COMPLEMENTARIA 05 .

EL CONTACTOR.

El contactor es un dispositivo electromecánico accionado por un electroimán
que funciona en “todo o nada”.

Cuando la bobina del electroimán está alimentada, el contactor se energiza
estableciendo a través de los contactos el circuito entre la red de alimentación
y el receptor.

Al energizarse la bobina del electroimán se mueven los elementos móviles de
los contactos principales y los auxiliares o, en determinados casos, el
dispositivo de mando de estos últimos se desplaza:
a. Por rotación, pivotando sobre un eje.
b. Por traslación, deslizándose paralelamente a las partes fijas.
c. Por movimiento combinado de los dos.

En el momento en que la bobina deja de ser alimentada, los contactos
principales del contactor se abren bajo los efectos:
a. De los resortes de presión de los contactos principales.
b. Del resorte de retorno de la armadura móvil.
c. y para determinados aparatos, de la gravedad ( la parte móvil tiende,
naturalmente, a volver a su posición de origen.). ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 110

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

El contactor presenta un gran número de ventajas y permite:
a. Interrumpir corrientes monofásicas o trifásicas de gran potencia mediante
una auxiliar de mando recorrido por una corriente pequeña.
b. Asegurar tanto el funcionamiento intermitente como continuo.
c. Efectuar un mando manual o automático, a distancia, con la ayuda de
conductor de pequeño calibre, así pues tenemos una reducción importante
de los cables de “potencia” utilizados.
d. Multiplicar los puestos de mando y situarlos cerca del operador.

Por otra parte, el contactor:
a. Es robusto y fiable, porque no encierra ningún mecanismo delicado.
b. Se adapta fácil y rápidamente a la tensión de alimentación del circuito de
mando ( red o fuente independiente).
c. Asegura, durante una interrupción momentanea de corriente, la seguridad
del personal contra los arranques intempestivos ( mediante un mando por
pulsadores de impulsión ).
d. Facilita la repartición de los puestos de parada de emergencia y los
enclavamientos impidiendo la puesta en marcha de la máquina si no son
tomadas todas las precauciones.
e. Protege al receptor contra las caídas de tensión importantes (apertura
instantanea por debajo de la tensión nominal).

CONSTITUCIÓN DE UN CONTACTOR.
Un contactor está compuesto por un electroimán, la bobina y los contactos.

EL ELECTROIMÁN.
El electroimán, es el elemento motor del contactor y se compone de su circuito
magnético y de una bobina.

Su forma varía en función del tipo de contactor y, eventualmente, puede diferir
según sea la naturaleza de la tensión de alimentación (AC o DC).

El circuito magnético de corriente alterna tiene las siguientes características:

a. Utiliza chapas de acero al silicio.
b. El circuito formado por chapas reduce las corrientes de Foucault que se
generan en la masa metálica sometida a un flujo alterno (estas corrientes de
Foucault reducen el flujo útil para una corriente magnetizada dada y originan
calentamientos).
c. Una o dos espiras de desfase o espiras de Frager que crean en una parte
del circuito un flujo retrasado con respecto al flujo principal. De esta manera
se evita la anulación periódica del flujo total y por lo tanto de la fuerza de
atracción, lo que provocaría vibraciones ruidosas.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 111

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

El circuito magnético de corriente continua tiene un electroimán alimentado con
tensión DC y no hay formación de corriente de Foucault..

LA BOBINA.
La bobina produce el flujo magnético necesario para la atracción de la
armadura móvil del electroimán.

Según el modelo del contactor, se monta sobre una o dos partes del circuito
magnético. Está concebida para resistir a los choques mecánicos provocados
por el cierre y la apertura de los contactos, así como a los choques
electromagnéticos debido al paso de la corriente por sus espiras.

Con el fin de reducir los choques mecánicos, la bobina o el circuito magnético,
a veces los dos, se montan sobre amortiguadores.

Actualmente, las bobinas empleadas son muy resistentes a las sobretensiones,
a los choques, a las atmósferas agresivas y son fabricadas en hilo de cobre
con esmalte reforzado.

LOS CONTACTOS PRINCIPALES .
Son los encargados de establecer o interrumpir la corriente en el circuito de
potencia, por lo tanto, están dimensionados para permitir el paso de la corriente
nominal del contactor, en servicio continuo, sin calentamiento anormal.

Se componen de una parte fija y de otra móvil, esta última provista de resortes
que transmiten una buena presión a los contactos. A menudo están provistos
de un dispositivo para facilitar la extinción del arco que se genera entre la parte
fija y la parte móvil, cuando el contactor “corta en carga”.

LOS CONTACTOS AUXILIARES .
Los contactos auxiliares aseguran las autoalimentaciones, los mandos y
enclavamientos de los contactos principales, al igual que la señalización en los
equipos de automatismo.

Existen contactos normalmente abiertos (NA), es decir su contacto está abierto
cuando el contactor está en reposo y cerrado cuando la bobina está
energizada; y los contactos normalmente cerrados (NC) quiere decir que el
contacto estará cerrado cuando el contactor está en reposo y se abrirá cuando
la bobina se energize.

Cada carga tiene sus propias características y es importante no confundir la
corriente de empleo IE con la corriente térmica ITH.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 112

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

IE: Es la corriente que un contactor puede operar o manejar y está definida
para la tensión nominal y a temperatura ambiente.

ITH: Es la corriente que el contactor puede soportar en la condición energizado,
por un mínimo de ocho horas, sin que su temperatura exceda los límites dados
por las normas.

APLICACIONES.
Los contactores se utilizan en el arranque, parada, inversión de giro y
regulación de velocidad de toda clase de motores eléctricos.

Fig 84. Aplicación del contactor en un tablero de control.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 113

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Fig 85.- Aplicación del contactor en una instalación.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 114

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

N°
1
2
3 Motor trifásico 220V/1 HP
3 Osciloscopio digital
4 Transistor BD135,IRF840,2N2646
5
6
7
8Montar circuito oscilador de relajación con UJT
Contactor trifásico 220 V
Cable trifásico 3x18 TW
Verificar estado del transistor UJT
Montar circuito de aplicación del BJT como amplificador
CIRCUITOS CON TRANSISTORES
DENOMINACIÓN
Identificar los terminales de un transistor BJT
Verificar el estado de un transistor BJT
Alicate de corte diagonal de 4"
Montar circuito de aplicación del BJT como interruptor
Resistencias de diversos valores de 1/2 Wattio
Fuente de alimentación digital programable
Alicate de punta semiredonda de 4"
Verificar estado del transistor MOSFET
Medir la corriente de arranque de un motor
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL HOJA:1/1
HT:T4DCE
Tiempo: 15 horas
Alambre telefónico 2x22 AWG
Obtener la curva característica de un transistor BJT
Relé de 24VDC/10A
HERRAMIENT AS / INST RUMENT OS
Multímetro digital
Destornillador plano de 4"x3/16"
ORDEN DE EJECUCIÓN
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 115

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 2 7.

IDENTIFICAR LOS TERMINALES DEL TRANSISTOR BJT USANDO EL
MULTÍMETRO DIGITAL.

En un transistor, primero se debe ubicar la base y luego los otros dos
terminales colector y emisor.

PROCESO DE EJECUCIÓN.

1. Preparar el multímetro en la condición “probar diodos”.

2. Solicitar un transistor BD135, realizar las mediciones correspondientes y
completar la siguiente
Tabla,
Primero debemos encontrar
un terminal del transistor que
utilizándolo como punto de
referencia nos entregue una
condición de baja lectura (
0,55.. ) y al invertir los
terminales del multímetro
nos entregue la condición
de alta lectura ( OL ).

NOTA: En la notación BE, de
la tabla, la primera letra
siempre se referirá al
terminal positivo del
multímetro; así en la
medición BE, significa el
terminal positivo del multímetro se conecta a B ( la base ), mientras que la
segunda letra E significa que el terminal negativo se conecta al emisor ( E ).

BE BC EB CB CE EC
Medido Medido Medido Medido Medido Medido

Una vez identificada la base, aunque no es una regla normalizada, sin embargo
para la gran mayoría de transistores, se cumple que la menor lectura obtenida
en las mediciones BE y BC, el colector es aquel termina l conectado al terminal
negativo del multímetro.

3. Compruebe sus resultados, verificándolo en el datasheet.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 116

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 117

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Haciendo uso del datasheet del transistor BD135, determine lo siguiente:
1. Corriente que puede soportar en forma continua el colector.
2. El voltaje colector – emisor.
3. La ganancia ß del transistor cuando la corriente de colector es de 30 mA.
4. La temperatura de la juntura.
5. La corriente que puede soportar el colector en forma transitoria.
6. El voltaje colector - emisor cuando el transistor está en saturación.
7. La disipación de potencia cuando la temperatura del encapsulado está a la
temperatura ambiente.
8. El código de su transistor complementario.
9. La disipación de potencia cuando la juntura está a 75 ºC.
10. Voltaje base- emisor para que el transistor conduzca.
11. Voltaje colector – base que puede soportar cuando el emisor está
desconectado.
12. Voltaje colector – emisor cuando la base no está energizada.
13. Voltaje emisor – base cuando el colector está desconectado.
14. La corriente que puede soportar la base.
15. Dónde se usa este transistor.
16. Dibuje la ubicación de sus terminales.

Debe observarse que en la curva de Power Derating, el fabricante garantiza
que este dispositivo ( transistor BD135 ) disipará 12,5 W siempre y cuando se
encuentre trabajando hasta la temperatura ambiente ( 25ºC ). Si la temperatura
del encapsulado aumenta, se aprecia que la potencia disipada se va
reduciendo, por ejemplo a 50ºC, el transistor sólo podrá disipar 10 Watts.

A fin de obtener los 12,5 W de potencia será necesario reducir la temperatura
del dispositivo a un valor cercano a 25ºC y ello se logra colocándole un
disipador de calor.
En general, se asume que todos los dispositivos de potencia deben trabajar
con su disipador de calor.

Transistores con disipador de calor.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 118

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 28.

VERIFICAR EL ESTADO DEL TRANSISTOR BJT USANDO EL
MULTÍMETRO DIGITAL.

Una manera fácil y rápida de verificar la condición de un transistor BJT es
empleando un multímetro digital, para ello, se debe cumplir con dos requisitos:

1. El multímetro digital debe estar en la condición “probar diodos”.
2. El transistor BJT se considera como el circuito equivalente de dos diodos.

Por ejemplo, para el transistor NPN se
considera el siguiente circuito
equivalente de la Fig 87.

A continuación, usando el multímetro
digital verificamos cada diodo
polarizándolo directa e inversamente,
debiendo obtener las mediciones
típicas de un diodo.

Así en un transistor BJT del tipo NPN, tal como el transistor BD135, nos indica
la siguiente lectura:

BE BC EB CB CE EC
Medido Medido Medido Medido Medido Medido

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 119

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Es recomendable recordar estos valores de medición, para usarlos como
referencia, cuando se trata de verificar la condición de un transistor BJT del
tipo NPN.

Cuando se trate de verificar la condición de un transistor BJT , pero del tipo
PNP, sencillamente, lo único que cambia es la polaridad del multímetro y las
lecturas permanecen idénticas.

HOJA DE OPERACIÓN 29.
MEDIR LA CORRIENTE DE ARRANQUE DE UN MOTOR.
La corriente de arranque es la corriente instantánea máxima que absorbe un
motor en el momento del arranque. Esta puede llegar a alcanzar hasta 6 veces
el valor de la corriente nominal.

Para medir esta corriente de arranque es necesario el uso de una pinza
amperimétrica, tal como se ve en la figura adjunta.

PROCESO DE EJECUCIÓN :

1. Girar el selector de función de
la pinza amperimétrica digital
y colóquelo en

2. En la pinza amperimétrica
digital, presionar el pulsador
INRUSH

3. Preparar el motor, al cual
desea medir la corriente de
arranque. Mantener el motor
en la condición de apagado.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 120

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

4. Colocar la tenaza de la pinza amperimétrica
digital en una línea de alimentación del motor.

5. Poner en funcionamiento y arrancar el motor.

6. Leer el valor medido en el display LCD de la
pinza amperimétrica digital.

7. Solicitar un motor trifásico, efectuar el arranque
directo y medir su corriente de arranque.

Corriente de arranque de un motor eléctrico
Valor medido Valor calculado

HOJA DE OPERACIÓN 30.

MONTAR CIRCUITO DE APLICACIÓN DEL TRANSISTOR BJT COMO
INTERRUPTOR.

Cuando el transistor BJT trabaja en corte y saturación, se dice que se está
comportando como interruptor.

PROCESO DE EJECUCIÓN :

1. Montar el siguiente circuito.

2. Explicar brevemente el funcionamiento del circuito al accionar el pulsador
ON.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 121

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

3. Energizar el circuito.
4. Comprobar si el funcionamiento coincide con su análisis realizado en el paso
2.
5. Medir la corriente de arranque y corriente de trabajo del motor completando
la siguiente Tabla.

Condición inicial Pulsador ON activado y liberado
Condición
del rele
Condición
del motor
Voltaje
en la
bobina
del relé
Corriente
de
colector
Condición
del rele
Condición
del motor
Voltaje
en la
bobina
del relé
Corriente
de
colector

Pulsador OFF activado y liberado Corriente de arranque Corriente de trabajo
Condición
del rele
Condición
del motor
Voltaje
en la
bobina
del relé
Corriente
de
colector
Calculada Medida Calculada Medida

HOJA DE OPERACIÓN 31 .

OBTENER LA CURVA CARACTERÍSTICA DE UN TRANSISTO R BJT.

PROCESO DE EJECUCIÓ N:

1. En el osciloscopio digital, presionar el botón CH1 MENÚ, elegir
ACOPLAMIENTO: CC, SONDA : 1X; INVERSIÓN : No ; CH2 MENÚ ; elegir
ACOPAMIENTO : CC; SONDA : 1X ; INVERSIÓN Si.
2. Presionar el botón PANTALLA, FORMATO , elija XY.
3. Colocar el control VOLTS/DIV del Canal 1 en 2 Voltios/div.
4. Colocar el control VOLTS/DIV DEL Canal 2 en 2 Voltios/div.
Ajustar los controles de posición vertical y horizontal y ubicar el punto en el
centro de la pantalla con una intensidad de brillo moderado.
5. Montar el siguiente circuito.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 122

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

6. Lentamente, variar el potenciómetro.
Ahora, deberá visualizar una curva para cada posición del potenciómetro.
7. Dibujar la familia de curvas características del transistor BJT.

HOJA DE OPERACIÓN 32.

MONTAR CIRCUITO DE APLICACIÓN DEL TRANSISTOR BJT COMO
AMPLIFICADOR.

El transistor BJT puede trabajar como amplificador para elevar el nivel de
voltaje que entrega un transductor, como una termocupla, por ejemplo, a un
valor tal que sea capaz de excitar a un solenoide o iluminar a un display.

PROCESO DE EJECUCIÓN .
1. Montar el siguiente circuito.

2. Preparar el generador de función
para aplicar Vi igual a onda senoidal,
frecuencia 1KHz y 1 Vpp.
3. Preparar el Voltímetro DC para
realizar las mediciones solicitadas.
4. Conectar el Canal 1 del
osciloscopio en V1 y el canal 2 en Vo
y dibujar las formas de onda
obtenidas.
5. Completar la siguiente tabla.

VRC ICQ IBQ VCEQ Vi Vo AV
Medido Medido Calculado Calculado Medido Medido Medido Medido Calculado

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 123

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

6. Completar los valores de la siguiente familia de curvas características del
transistor.

HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓ GICA 06.

EL TRANSISTOR BJT.

El transistor bipolar o BJT (Bipolar Junction Transistor) debe su nombre al
hecho que opera con dos clases de portadores: Los electrones y los huecos.
Posee tres terminales: E = Emisor, B = Base y C = Colector.

El transistor marcó el inicio de una nueva era en el mundo electrónico, creó un
“parte aguas”, y estableció “un antes de” y “un después de”. Este dispositivo fue
inventado por
John Bardeen (Boston USA 1908 – 1991) Walter Brattain
(China 1902 – Washington 1987) y William Bradford Shockley ( Londres
1910 – California 1989) en 1947. Fueron galardonados con el Premi o Nobel.

Los transistores se emplean en diversos circuitos electrónicos de baja,
mediana y alta potencia, ya sea conformando amplificadores de señales de
audio, video o en el control de velocidad de motores eléctricos y circuitos de
conmutación de potencia.
TIPOS DE TRANSISTORES BJT .
Son de dos tipos: Transistor NPN y PNP.

SÍMBOLO Y ESTRUCTURA FÍSICA .

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 124

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

En la Fig 88 se aprecia el símbolo del transistor BJT
y en la figura 89, su aspecto físico.

No importa si el transistor es de baja, mediana o alta
potencia; el símbolo es el mismo.

Observe que la diferencia entre uno y otro tipo de
transistor lo constituye el sentido de orientación de la
flecha del emisor.

POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR .

Para que un transistor BJT del tipo NPN funcione
correctamente, éste debe tener la polarización
mostrada en la Fig. 90

Además, se establecen las siguientes ecuaciones:

ICIBIE +=
IBICβ= IBhFEIC= donde:
β = hFE = Ganancia de corriente del transistor.

Se observa que, si la corriente de base (IB) es cero, la corriente de colector (IC)
también será cero.

IDENTIFICACIÓN DE LOS TERMINALES DEL TRANSISTOR BJT
Para identificar los terminales de un transistor BJT, lo lógico sería consultar el
datasheet del dispositivo o el Manual de Semiconductores ECG, sin embargo,
se debe tener un procedimiento conocido para identificar dichos terminales.

Primeramente, se debe identificar la base.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 125

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

OBSERVACION.- Consideremos
únicamente el transistor NPN; para el
caso del transistor PNP se debe invertir
la polaridad de todas las mediciones.

Para esta prueba, se puede representar
al transistor como si fueran dos diodos,
tal como lo indica la Fig. 91.

Recordemos que cada diodo cuando
está polarizado directamente (ánodo
+, cátodo - ) la lectura del multímetro
digital es baja (0.556) y cuando está
polarizado inversamente (ánodo - ,
cátodo +), su lectura es alta (OL).

Asumiendo que ignoramos si el
transistor, que queremos determinar
sus terminales, es NPN o PNP.

1. Colocamos el borne positivo del
multímetro digital en un terminal del
transistor; supongamos en el
terminal 3. Como lo señala la Fig
92

Con el borne negativo del multímetro digital medimos la conducción en los
terminales 1 y 2.

Si obtenemos, en ambos casos ( 3 con 1 y 3 con 2 ) una lectura de bajo valor ,
podemos decir que, el terminal 3 es la BASE y el transistor es del tipo NPN.

Si no obtenemos dichas lecturas de bajos valores será necesario, ahora,
ensayar colocando el borne positivo del multímetro digital en el terminal 2 y con
el borne negativo del dicho instrumento medimos la conducción en los
terminales 1 y 3.

Si tampoco obtenemos dichas bajas lecturas de conducción, intentamos
colocando, ahora, el borne positivo del multímetro digital en el terminal 1 y
medimos la conducción en los terminales 2 y 3.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 126

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Por ejemplo, Si ambas mediciones del multímetro, mostrado en la figura 89
nos indican baja lectura (0,556), el terminal 3 es la BASE y el transistor es
NPN, porque el terminal común (terminal 3) está conectado al borne positivo
del multímetro digital.

TRANSISTOR EN CORTE Y EN SATURACI ÓN.
Usualmente, en circuitos de
potencia se emplea el
transistor BJT como
interruptor, por su rapidez
de respuesta en abrir y
cerrarse, del orden de los
milisegundos y
nanosegundos; incluyendo
la ventaja de poder controlar
grandes corrientes, del
orden de los Amperios en el
circuito de Colector, y ello
actuando sobre una
corriente muy pequeña, en
la Base , del orden de los miliamperios.

Por ejemplo en la Fig. 93 vemos que para llevar al transistor al corte y , que se
comporte como un interruptor abierto entre colector y emisor, sólo es necesario
que la corriente de base IB sea igual a cero. De modo similar para que
transistor se comporte como un interruptor cerrado entre colector y emisor y
trabaje en sat uración,se requiere aplicarle una gran corriente de base IB.

CURVA CARACTERÍSTICA DEL TRANSISTOR BJT .
En la Fig. 94 se observa la
familia de curvas
características del transistor
BJT.

Observe que para cada valor
de corriente de base (IB) en
µA, le corresponde una curva
y un cierto valor de corriente
de colector (IC) en mA.

Ello nos indica que el
transistor BJT se controla por
corriente.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 127

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

CÁLCULO DE LA RESISTENCIA DE BASE .
En el siguiente circuito se desea calcular el valor de la resistencia de base de
tal modo que al accionar el pulsador ON se
energice la bobina del relé.

1. Usando un ohmímetro medimos la resistencia de
la bobina del relé, supongamos que mide 400
ohmios.
2. Calculamos la corriente que requiere el relé para
su funcionamiento.
mA
V
bobinaR
bobinaV
Irelé 60
400
24
=
Ω
==
Como queremos que el transistor trabaje en
saturación, sobredimensionamos un poco la corriente de colector y asumimos,
por ejemplo 80 mA.

Observamos que esta corriente que requiere la bobina del relé, coincide con la
corriente de colector (IC) del transistor.

Vamos al datasheet y determinamos su hFE o β. Estimamos un valor de 95
para corriente de colector de 80 mA

Calculamos la corriente de base (IB), recordando que entre base y emisor
existe la tensión de 0,7 Voltios.

mA
mAIC
IB 84,0
95
80
===
β
Ω=
−
== K
mA
VV
IB
VRB
RB 7,27
84,0
7,024

HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA COMPLEMENTARIA 06 .

ASPECTO FÍSICO DE ALGUNOS TRANSISTORES .

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 128

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

El encapsulado de los transistores varía dependiendo de la potencia que tenga
que manejar. Ello lo vemos en la Fig 95.

VERIFICAR EL ESTADO DEL TRANSISTOR BJT USANDO EL MULTÍMETRO
DIGITAL.
Un transistor BJT del tipo NPN, tal como el transistor BD135 y lo muestra la
Fig 96, nos indica la siguiente lectura:

Fig.96. Verificación del estado de un transistor NPN usando el multímetro digital.

Es recomendable recordar estos valores de medición para usarlos como
referencia cuando se trata de verificar la condición de un transistor BJT del tipo
NPN.

Cuando se trate de verificar la condición de un transistor BJT, pero del tipo
PNP, sencillamente, lo único que cambia es la polaridad del multímetro y las
lecturas permanecen idénticas.

FÍSICA DEL TRANSISTOR DE JUNTURA .
El transistor es un dispositivo de
tres terminales, a diferencia del
diodo que tiene dos terminales.
Este consiste en un material de
tipo P y otro de tipo N; el
transistor consiste en dos
materiales de tipo N separados
por un material de tipo P
(transistor NPN) o en dos
materiales P separados por un
material N (transistor PNP). En la
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 129

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

figura 97 se ve la representación esquemática de ambos transistores.

Las tres capas o secciones diferentes se identifican como emisor, base y
colector. El emisor, capa de tamaño medio, diseñada para emitir o inyectar
electrones está bastante contaminada. La base, con una contaminación media,
es una capa delgada diseñada para pasar electrones. El colector, capa grande
diseñada para colectar electrones, está poco contaminada.

El transistor se puede concebir como dos uniones PN colocadas “espalda
contra espalda”; estas se denominan transistores bipolares de juntura o BJT.

Una explicación sencilla pero efectiva de la operación del transistor NPN se
lleva a cabo utilizando la técnica del diagrama de barrera de potencial de la
figura 98.

Este método ilustra de manera simplificada la operación básica de un transistor
bipolar.

Cuando la unión base – emisor, se polariza en directo y la unión base –
colector en inverso, los electrones que dejan el material N del emisor sólo ven
una barrera de potencial pequeña en la unión NP. Como la barrera de potencial
es pequeña, muchos de los electrones tienen la suficiente energía para llegar al
tope de ella.

Una vez en el tope, los electrones se mueven fácilmente a través del material P
(base) a la unión PN (base – colector). Cuando se acercan a esta unión, los
electrones se encuentran bajo la influencia de la fuente de tensión positiva y se
mueven con mucha rapidez conforme descienden en la barrera de potencial.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 130

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Si se reduce la polarización en directo de la unión base – emisor, aumenta la
altura de la barrera de potencial. A los electrones que dejan el emisor les será
más difícil alcanzar el tope. Los electrones que lo alcanzan son aquellos con
mayor cantidad de energía, y son los que llegarán al colector. Por tanto, una
reducción de la polarización en directo provoca que la corriente a través del
transistor se reduzca en forma considerable. Por otra parte, al incrementar la
polarización en directo de la unión base – emisor se reduce la barrera de
potencial y se permite el flujo de un mayor número de electrones a través del
transistor.

El transistor de juntura bipolar presenta ganancia de corriente, la cual se puede
utilizar para amplificar señales.

CURVA CARACTERÍSTICA DEL TRANSISTOR BJT .

Como el transistor es un dispositivo no lineal, una forma de definir su operación
es usar una serie de curvas características. Como no se está tratando con
dispositivos de dos terminales, las ecuaciones incluyen al menos tres variables.
Por lo tanto se utilizan curvas paramétricas para describir el comportamiento
del transistor, tal como se observa en la Fig. 99.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 131

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Cuando la corriente de base IB está próxima a cero, (IB = 0µA) la corriente de
colector IC se acerca a cero de manera no lineal (IC corte); mientras que el
voltaje colector-emisor VCE tiende a su máximo valor, cercano al valor de la
fuente (VCE corte) . Aquí se dice que el transistor está en corte, porque no hay
circulación de corriente.

Cuando la corriente de base IB está a un valor máximo, (IB = 50µA) la corriente
de colector IC se acerca a su valor máximo (7 mA) (IC saturación); mientras
que el voltaje colector-emisor VCE tiende a su mínimo valor, (0,2 V) (VCE
saturación). Aquí se dice que el transistor est á en saturación, porque está
circulando la máxima corriente.

PARÁMETROS IMPORTANTES.

Los parámetros importantes para especificar a un transistor bipolar son:

Tipo, Ic, hFE o ß, BVCEO.

Por ejemplo un transistor tipo NPN, IC = 0,8 Amperios,
hFE = ß = 150, BVCEO = 40V.

Un transistor BJT se especifica indicando:

El número o código del transistor. Por ejemplo: Un transistor 2N2222, Un
transistor 2N3055 etc.

APLICACIÓN DEL TRANSISTOR .

Un ejemplo de aplicación lo tenemos en un amplificador.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 132

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 33.

VERIFICAR EST ADO DE T RANSISTOR MOSFET USANDO EL
MULTÍMETRO DIGITAL.

Aunque es natural probar un MOSFET empleando el multímetro digital, la
experiencia aconseja el reemplazo directo, debido que todos sus terminales se
encuentran aislados y por lo tanto indican OL.

Es necesario recordar que los transistores FET, en general, son sensibles a la
electricidad estática, por lo que se debe tener mucho cuidado al manipularlos.

PROCESO DE EJECUCIÓN :
1. Solicitar un transistor IRF840.
2. Haciendo uso del datasheet, identificar sus terminales Gate, Drenador y
Surtidor.
3. Colocar el multímetro digital en la posición “probar diodos”.
4. Efectuar las mediciones indicadas y completar la siguiente tabla.

D-, G+ D+, G- S-, G+ S+, G- D+, S- D-, S+
Medido Medido Medido Medido Medido Medido

5. Empleando el datasheet del transistor IRF840, determinar los siguientes
valores:
a. Corriente de drenador, a temperatura ambiente, que puede soportar el MOSFET.
b. Máximo voltaje drenador-surtidor que puede soportar el transistor.
c. Resistencia estática entre drenador y surtidor, cuando el transistor está en
saturación.
d. Tiempo de conmutación, para pasar a la condición de conducción.
e. Tiempo de conmutación, para pasar a la condición de bloqueo.
f. Voltaje gate- surtidor que determina el paso de bloqueo a conducción.
g. Disipación total de potencia.
h. Máxima temperatura de operación de la juntura.
i. Identificación de sus terminales.
j. Tipo de transistor MOSFET.
k. Temperatura de almacenamiento.
l. Máxima corriente en forma de pulsos que puede soportar el drenador.
m. Corriente de drenador que puede soportar a la temperatura de 100ºC
n. Si el factor de derating es de 1,0 W/ºC, la disipación de potencia del MOSFET a
la temperatura de 50ºC es :
o. El tiempo de recuperación inversa del diodo que se encuentra entre surtidor y
drenador.
p. El voltaje forward del diodo que se encuentra entre drenador y surtidor.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 133

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 134

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 135

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 34.

MONTAR CIRCUITO DE APLICACIÓN DEL MOSFET .

En este circuito de aplicación del MOSFET se va a controlar el arranque y
parada de un motor trifásico.

PROCESO DE EJECUCIÓN:
1. Montar el siguiente circuito.

2. Explicar brevemente el funcionamiento del circuito, al accionar el pulsador
ON.

3. Medir la tensión DC en los bornes del condensador de filtro de 1000µF.

4. Calcular la tensión que debe llegar entre Gate y Surtidor cuando se acciona
el pulsador ON.

5. Haciendo uso del data sheet del transistor IRF840 determinar si el transistor
está en corte o en saturación y completar la siguiente Tabla.

Voltaje en bornes del condensador
1000µF
Voltaje Gate-
Surtidor
Estado del transistor al
accionar ON
Medido Calculado Calculado Observado

6. Energizar el circuito.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 136

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

7. Comprobar si el funcionamiento coincide con su análisis realizado en el paso
2.

8. Medir la corriente de arranque y corriente de trabajo del motor, completando
la siguiente Tabla.
Corriente de arranque Corriente de trabajo
Medida Calculada Medida Indicada

HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA 07 .

TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO .

Luego del invento del transistor BJT o transistor bipolar, continuaron las
investigaciones hasta que en 1952 W.Shockley (William Bradford Shockley,
Londres 1910, Palo Alto 1989) propuso el transistor de efecto de campo (FET
:Field Effect Transistor).

La novedad en este tipo de transistor es que, el parámetro de control para un
FET es la tensión, en vez de la corriente.

En un FET de canal N, la corriente se debe a los electrones, mientras que en
un FET de canal P, se debe a los huecos.

Ambos tipos de FET se controlan por una tensión entre la compuerta y el
surtidor.

Al comparar el FET con el BJT, se aprecia que el drenador (D) es análogo al
colector, en tanto que el surtidor (S) es análogo al emisor. Un tercer contacto,
la compuerta (G) es análogo a la base.

Su velocidad de conmutación es muy alta, siendo los tiempos de conmutación
del orden de los nanosegundos.

Su parámetro importante es la transconductancia (gm) que es la relación
entre la corriente de drenador y la tensión de compuerta y que define las
características de transferencia.

Sin embargo, los MOSFET (MOSFET: Metal -Oxide Semiconductor Field Effect
Transistor) tienen problemas de descargas electrostáticas, por lo que su
manejo requiere de cuidados especiales. Además, es relativamente difícil
protegerlos bajo condiciones de falla por cortocircuito.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 137

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

En un transistor MOSFET todos sus terminales se encuentran eléctricamente
aislados unos de otros y ello explica la alta impedancia de entrada del
dispositivo.

Los transistores FET, al igual que los transistores BJT se usan como
amplificadores de una señal proveniente, por ejemplo, de un micrófono en un
equipo de audio, o de una termocupla, en un sistema de control de
temperatura, o de cualquier otro tipo de sensor; finalmente, con el avance
tecnológico existen, en la actualidad, transistores MOSFET de potencia.

SÍMBOLO.
En la Fig 100 vemos el símbolo del MOSFET y su estructura física.

ESPECIFICACIÓN TÉCNICA DEL TRANSISTOR MOSFET .
Lo usual es indicar el código del dispositivo.; sin embargo los parámetros
importantes son: Tipo de Canal (N o P), Corriente máxima que soporta el
drenador, el voltaje drenador – surtidor y el resistencia RDS ( on).

Por ejemplo:
Un transistor IRF840 o
Un transistor MOSFET de canal N, Corriente de drenador: 8 A, VDS: 500 V,
RDS (on): 0,75 Ω

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 138

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

PASO DE CORTE A CONDUCCIÓN.
A diferencia de los transistores BJT,
quienes para iniciar la conducción, sólo
se requiere que el VBE sea mayor que
0,7 Voltios.

En los MOSFET es necesario acudir a la
curva de transferencia y verificar dicho
valor.

Por ejemplo en la figura adjunta se
aprecia que, para que el MOSFET inicie
la conducción, se requiere que el voltaje
VGS sea mayor que 6 Voltios.

HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA COMPLEMENTARIA 07 .

VERIFICAR EL ESTADO DEL TRANSISTOR MOSFET USANDO EL
MULTÍMETRO DIGITAL.
El MOSFET tiene una capa delgada
de material aislante de dióxido de
silicio (SiO2) colocada al lado del
semiconductor y una capa de metal es
colocada al lado del gate, tal como
vemos en la Fig 101.

En estas condiciones, se observa que
todos los terminales se encuentran
aislados, unos de otros, por lo tanto, al usar el multímetro digital, sus lecturas
serán de alta resistencia, es decir indicarán “OL”.

El multímetro digital debe estar en la condición “probar diodos”.

Efectuamos las siguientes mediciones.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 139

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Como se aprecia, y era de esperarse, las lecturas indican “OL”, es decir cuando
se desea probar un MOSFET, lo único aceptable es el reemplazo directo.

Observe que la lectura entre drenador y surtidor es, realmente, la indicación de
la verificación del diodo interno entre ambos terminales.

Una buena práctica es recordar que los MOSFET se pueden dañar con
facilidad y hay que manipularlos con cuidado. Debido a que la capa de óxido es
muy delgada, se puede destruir con facilidad si hay alta tensión o hay
electricidad estática producida durante el manipuleo del transistor.

CURVA CARACTERÍSTICA DE TRANSFERENCIA DEL TRANSISTOR
MOSFET

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 140

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Teniendo como referencia y punto de partida la curva característica del
MOSFET (I
D vs VDS) ( lado derecho), dibujamos al lado izquierdo un eje de
coordenadas cartesianos (I
D vs VGS) .

Trazamos rectas paralelas en las diversas curvas de V
GS y las prolongamos
hasta lograr la intersección con al abcisa de la coordenada (I
D vs VGS).

Obtendremos una serie de puntos que al unirlos nos generará la curva
característica de transferencia que obedece a la ecuación de Shockley.

En la curva de transferencia se aprecia que, conforme se incrementa el voltaje
compuerta- surtidor (Vgs), también se va incrementando la corriente de
drenador (Id), en mA; por lo que se deduce que el MOSFET es un dispositivo
controlado por tensión.

Esta curva de transferencia nos permite obtener el voltaje VGS (th) que es el
voltaje aplicado entre gate y surtidor que determina el pase de bloqueo a
conducción del MOSFET.

En ella se puede visualizar la tensión de umbral VGS(th) que determina el paso
de bloqueo a conducción, en este caso observamos que es igual a 2 Voltios;
significa que, para que el MOSFET inicie la conducción, el voltaje entre
compuerta y surtidor debe ser mayor que 2 Voltios. Con valores de VGS
menores de 2 Voltios, el transistor permanecerá en la condición de bloqueo o
de corte.

El MOSFET se emplea en circuitos amplificadores, pero su aplicación más
efectiva, para los MOSFET de potencia, es en circuitos de conmutación, como
el empleado para el arranque y parada de un motor, el control de velocidad
PWM de un motor DC etc., debido a que su velocidad de conmutación es muy
alta, siendo los tiempos de conmutación del orden de los nanosegundos.

HOJA DE OPERACIÓN 35.

VERIFICAR ESTADO DE TRANSISTOR UJT USANDO EL MULTÍ METRO
DIGITAL
El transistor UJT (Uní Junction Transistor) o transistor unijuntura se utiliza para
controlar el ángulo de disparo de los SCR y TRIACS.

PROCESO DE EJECUCIÓN :
1. Solicitar un transistor UJT 2N2646.
2. Empleando el datasheet identifique sus terminales Emisor, Base 1 y Base
B2.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 141

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

3. Colocar el multímetro digital en la posición “probar diodos”.
4. Efectuar las mediciones indicadas y completar la siguiente tabla.

B2+, E- B2-, E+ B1+, E- B1-, E+ B2+, B1- B2-, B1+
Medido Medido Medido Medido Medido Medido

5. En base a sus resultados obtenidos, determine la condición del UJT 2N2646.

HOJA DE OPERACIÓN 36.
MONTAR CIRCUITO OSCILADOR DE RELAJACIÓN CON UJT

El oscilador de relajación con UJT es un circuito que entrega un tren de pulsos
en la Base 1. Estos pulsos son útiles para el disparo de SCR y TRIACS.
PROCESO DE EJECUCIÓN .
1. Verificar, empleando el multímetro digital, el estado del UJT.
2. Efectuar el montaje del siguiente circuito
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 142

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

3. Empleando el osciloscopio digital
observar con el canal 1 la forma de
onda en el condensador o emisor del
UJT (E) y con el canal 2 la forma de
onda en RB1 (B1).
4. Dibujar ambas formas de onda,
indicando el Vpp y periodo.
5. Medir el voltaje de encendido del
UJT.
6. Modificar el voltaje de alimentación a
+10V o +15V. y completar la siguiente
tabla.

Con VCC = 20V Con VCC = 10V
Frecuencia Voltaje de encendido Frecuencia Voltaje de encendido

Formas de onda obtenidas en E y B1.

HOJA DE INFORMACIÓN TE CNOLÓGICA
08.

EL TRANSISTOR UNIJUNTURA (UJT) .

En la Fig. 102, observamos el aspecto físico
de un UJT, la disposición de sus terminales y
el circuito equivalente para efectos de
determinar su condición de operatividad.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 143

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

El UJT se utiliza generalmente en circuitos generadores de rampa, circuitos
temporizadores, o circuitos para el control del ángulo de disparo de los SCR y
TRIACS.

Para poder controlar el ángulo de disparo de los SCR y TRIACS, en la
compuerta o Gate de estos dispositivos se les debe aplicar un pulso, de corta
duración, pero de la suficiente amplitud de tal forma que pueda excitarlos.

Un circuito que realiza tal función es el oscilador de relajación.

EL OSCILADOR DE RELAJACIÓN.
El oscilador de relajación es un circuito electrónico que produce un tren de
pulsos de corta duración pero, de la suficiente amplitud que puede excitar y
“disparar” a un SCR.

El elemento activo de este circuito es el transistor UJT, (Uni junction Transistor)
o transistor unijuntura.

En la Fig. 103 observamos el circuito de un oscilador de relajación.

Al energizarse el circuito, se carga el condensador de 0,1µF a través del
potenciómetro de 100KΩ y la resistencia de 2,7KΩ. El UJT todavía no conduce.

Cuando el voltaje del condensador alcanza el valor del voltaje de encendido del
UJT, éste se activa y se produce “un cortocircuito” entre Emisor y Base 1 del
UJT, lo que trae como consecuencia la descarga del condensador a través de
la resistencia de 100 Ω conectada en la Base1.

Con cada descarga del condensador se obtiene u n pulso en la base 1.

Observe que el tiempo de descarga es mucho menor que el tiempo de carga,
por eso el pulso en la base 1 es de muy corta duración, pero suficiente para
excitar a la compuerta de un SCR.

El periodo de estos pulsos de disparo, está determinada por la siguiente
ecuación:








+
=
η1
1
.LnCRT

donde η es un parámetro del transistor UJT, R viene a estar dada por el
potenciómetro de 100KΩ más la resistencia de 2,7KΩ y C viene a ser el valor del condensador.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 144

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

VERIFICAR EL ESTADO DEL UJT USANDO EL MULTÍMETRO DIGITAL.

Sólo para efectos de prueba del UJT usaremos el
circuito equivalente mostrado a la derecha.

Entre Emisor y cualquiera de las bases el multímetro
digital debe estar en la posición “probar diodos”,
mientras que para medir entre B2 y B1, el multímetro
debe colocarse en resistencia (en ohmios).

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 145

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

N°
1
2
3 Osciloscopio digital
4 Motor trifásico 220V/1HP
5 SCR BT151-500R
6 TRIAC BT136
Protoboard
Obtener la curva característica del TRIAC
CIRCUITOS CON SCR Y TRIACS
DENOMINACIÓN
Verificar estado de un SCR
Montar circuito de aplicación del SCR
Alicate de corte diagonal de 4"
Verificar estado de un TRIAC
Resistencias de diversos valores de 1/2 Wattio
Fuente de alimentación digital programable
Alicate de punta semiredonda de 4"
Obtener la curva característica del SCR
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL HOJA:1/1
HT:T5DCE
Tiempo: 10 horas
Alambre telefónico 2x22 AWG
Montar circuito de aplicación del TRIAC
HERRAMIENT AS / INST RUMENT OS
Multímetro digital
Destornillador plano de 4"x3/16"
ORDEN DE EJECUCIÓN
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 146

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 37.

VERIFICAR ESTADO DEL SCR USANDO EL MULTÍMETRO DIGITAL.

El SCR (Silicon Controlled Rectifier) es un miembro de la familia de los
Thyristores, con tres terminales: Cátodo, Ánodo y Gate.

PROCESO DE EJECUCIÓN:
1. Solicitar un SCR BT151.
2. Identificar sus terminales Cátodo, Ánodo y Gate.
3. Colocar el multímetro digital en la posición “probar diodos”.
4. Efectuar las mediciones indicadas y completar la siguiente tabla.

A+, K- A-, K+ A+,G- A-,G+ G+,K- G-,K+
Medido Medido Medido Medido Medido Medido

5. En base a sus resultados obtenidos, determine la condición del SCR BT151.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 147

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 148

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

6. Haciendo uso del datasheet del SCR BT151- 500R determinar los siguientes
valores:
a. Máxima corriente promedio de ánodo que puede soportar el SCR.
b. Máximo voltaje inverso que puede aplicarse entre ánodo y cátodo.
c. Mínimo valor de corriente de ánodo que hará que el SCR pase de la
condición de conducción, a la condición de bloqueo.
d. Voltaje entre los bornes ánodo y cátodo cuando el SCR está en
conducción.
e. El valor de la velocidad de elevación de tensión al estado ON (dv /dt).
f. El valor de la velocidad de elevación de la corriente al estado ON ( di/dt )
g. Mínimo valor de corriente de ánodo que hará que el SCR pase de la
condición de bloqueo, a la condición de conducción.
h. Corriente de disparo de la compuerta.
i. Voltaje de disparo de la compuerta.
j. Corriente transitoria que puede soportar en 10 milisegundos.

HOJA DE OPERACIÓN 38.

MONTAR CIRCUITO DE APLICACIÓN DEL SCR.

1. Montar el siguiente circuito.
2. Explicar, brevemente, el
funcionamiento del circuito al
accionar el pulsador ON.
3. Montar una fuente de
alimentación que entregue 24
Voltios DC.
4. Energizar el circuito.
5. Comprobar si el
funcionamiento coincide con
su análisis ,realizado en el
paso 2.
6. Colocar un LED indicador de
activación del relé de 24 VDC
7. Medir la corriente de arranque
y corriente de trabajo del
motor, completando la
siguiente Tabla.

Corriente de arranque Corriente de trabajo
Medida Calculada Medida Indicada

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 149

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 3 9.

MONTAR CIRCUITO DE APLICACIÓN DEL SCR.

Al asociar un oscilador de relajación con el SCR se logra el control de fase del
SCR, es decir, se puede controlar el ángulo de disparo o de conducción en
una comba positiva de la onda alterna.

PROCESO DE EJECUCIÓN:
1. Montar el siguiente circuito.

2. Empleando el osciloscopio verificar el funcionamiento del oscilador de
relajación, de la siguiente manera:
a. Colocar el Canal 1 del osciloscopio en los bornes del condensador de 0,1
uF. Al girar el eje del potenciómet ro de 100KΩ, debe observarse la
variación del periodo del tiempo de carga y descarga del condensador.
b. Colocar el Canal 1 en los bornes de la resistencia de 100 Ω. Al girar el eje
del potenciómetro de 100KΩ, debe comprobarse la variación del periodo
de los pulsos de disparo que llegan al gate del SCR.
3. Variar el potenciómetro de 100KΩ y comprobar que la intensidad luminosa
de la lámpara empieza a variar.
4. Colocar el Canal 1 en los bornes de la lámpara incandescente de 220
Voltios, y ajustar el potenciómetro de 100KΩ hasta obtener un ángulo α de
disparo del SCR igual a 45º, y luego a 100º.
5. Completar la siguiente Tabla.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 150

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Ángulo α
Tiempo en mseg VDC en la carga
Medido Calculado Medido
45º
100º

Forma de onda en la carga para el ángulo α = 45º.

Forma de onda en la carga para el ángulo α = 100º
Calcule el voltaje promedio o voltaje VDC empleando la siguiente ecuación:

( )α
π
Cos
V
VDCVpromedio +== 1
2
max

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 151

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 40.

OBTENER LA CURVA CARÁCTERÍSTICA DEL SCR.

En la Fig.104 se observa la curva característica del SCR.

PROCESO DE EJECUCIÓN :

1. En el osciloscopio digital, presionar el botón CH1 MENU, elegir
ACOPLAMIENTO: CC; SONDA : 1X, INVERSIÓN : NO; CH2
MENÚ;ACOPLAMIENTO :CC;SONDA : 1X;INVERSIÓN:SI
2. Presionar el botón PANTALLA, FORMATO, elija XY.
3. Colocar el control VOLTS/DIV del Canal 1 en 5 Voltios/div.
4. Colocar el control VOLTS/DIV del Canal 2 en 5 Voltios/div.

Ajustar los controles de posición vertical y horizontal y ubicar el punto en el
centro de la pantalla con una intensidad de brillo moderado.

5. Montar el siguiente circuito.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 152

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

6. Variar el potenciómetro hasta obtener la curva característica del SCR.
7. Dibujar la curva característica del SCR.

Observe que conforme varía el
potenciómetro se observa una
línea casi horizontal, ello indica
una corriente de ánodo mínima,
muy pequeña, casi cero, eso
significa que el SCR está
bloqueado (no conduce).

Sin embargo, variando un poco
más el potenciómetro, llega un
momento cuando la línea
horizontal, bruscamente cambia
a una posición casi vertical,
indicando un incremento de corriente, en este momento el SCR se ha
“disparado”.

HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA 09 .

EL RECTIFICADOR DE SILICIO CONTROLADO (SCR : Silicon Controlled
Rectifier).

El SCR es un dispositivo semiconductor de cuatro capas de estructura PNPN
con tres uniones PN. Tiene tres terminales: ánodo (A), cátodo (K) y gate (G). La
figura adjunta muestra el aspecto físico del SCR y la Fig. 104 una sección
recta de tres uniones PN.

Cuando la tensión del ánodo se hace positiva con respecto al cátodo, las
uniones J1 y J3 tienen polarización directa. La unión J2 tiene polarización
inversa, y sólo fluirá una pequeña corriente de fuga del ánodo al cátodo.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 153

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Se dice entonces que el SCR está en condición de bloqueo directo o en estado
desactivado.

Si la tensión ánodo- cátodo se incrementa a un valor lo suficientemente grande,
la unión J2 polarizada inversamente entra en ruptura y el SCR conduce en
condición no deseada.

Esto se conoce como ruptura por avalancha y la
tensión correspondiente se llama voltaje de
ruptura directa.

Al aplicar un pulso positivo al gate, con respecto
al cátodo, se incrementan los pares electrón-
hueco y dado que las uniones J1 y J3 ya tienen
polarización directa, habrá un movimiento libre
de portadores a través de las tres uniones, que provocará una gran corriente
directa del ánodo. La corriente fluye desde el ánodo hacia el cátodo.

Se dice, entonces, que el dispositivo está en conducción.

La caída de tensión se deberá a la caída óhmica de las cuatro capas y será
pequeña, por lo común 1 voltio. En el estado de conducción, la corriente del
ánodo sólo está limitada por la resistencia externa.

La corriente de ánodo debe ser mayor que un valor conocido como corriente de
enganche IL, a fin de mantener la cantidad requerida del flujo de portadores a
través de la unión; de lo contrario, al reducirse la tensión ánodo- cátodo, el
dispositivo regresará a la condición de bloqueo.

La corriente de enganche IL , es la corriente del ánodo mínima requerida para
mantener el SCR en estado de conducción, inmediatamente después de que
ha sido activado y se ha retirado el pulso de la compuerta o gate.

Una vez que el SCR está conduciendo, se comporta como un diodo en
conducción y ya no hay control sobre el dispositivo.

Sin embargo, si se reduce la corriente directa del ánodo por debajo de un nivel
conocido como corriente de mantenimiento IH , el SCR estará, entonces, en
estado de bloqueo.

LA corriente de mantenimiento ( IH o I holding) es del orden de los miliamperios
y es menor que la corriente de enganche ( IL o I latching).

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 154

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

El SCR se activa mediante la aplicación de una corriente positiva en el gate
(Igt), o un pulso de voltaje entre la compuerta o gate y el cátodo.

Una vez activado el SCR mediante un pulso de compuerta y siempre que la
corriente del ánodo sea mayor que la corriente de mantenimiento ( IH ), el SCR
continúa conduciendo, debido a una retroalimentación positiva, aun si s e
elimina la señal de compuerta o gate.

Los SCR son ampliamente usados en circuitos monofásicos y trifásicos para
controlar la magnitud de tensión aplicada a una carga. Por ejemplo, en el
control de velocidad de motores DC, variando el ángulo de disparo de los SCR
,se modifica la tensión de armadura lo que conlleva a v ariar la velocidad del
motor DC; igualmente se emplean en el arranque de motores AC tipo jaula de
ardilla, reduciendo la perjudicial corriente de arranque.

El SCR, junto con otros dispositivos de potencia, como el MOSFET y el IGBT
(Insulated Gate Bipolar Transistor) constituyen los componentes de amplio uso
en los equipos estáticos de control de motores como el arrancador estático,
variador de frecuencia, inversores trifásicos etc.

Debe observarse que los SCR pueden ejercer un control de corriente promedio
hasta de 1200 Amperios.

El primer SCR lanzado en forma industrial fue por la empresa GENERAL
ELECTRIC.

Veamos algunos tipos de encapsulado de SCR.

SÍMBOLO Y CURVA CARACTERÍSTICA .
El siguiente es el símbolo del SCR y su curva característica.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 155

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Fig 106.- Símbolo del SCR Fig 107. Curva característica del SCR

VERIFICAR EL ESTADO DEL SCR USANDO EL
MULTÍMETRO DIGITAL.
El SCR internamente está conformado por tres junturas PN,
luego, al verificar la condición de un SCR, estando el
multímetro digital en la condición “probar diodos”, lo que se
hace es verificar la condición de dichas junturas PN, de la
siguiente manera:

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 156

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

CONDICIÓN DE FUNCIONAMIENTO DEL SCR.

Para que el SCR funcione correctamente, éste
debe tener la siguiente polarización: Ánodo
positivo, Cátodo negativo y pulso positivo en la
compuerta o gate. Como lo señala la figura
adjunta.
En estas condiciones, el SCR se comporta como
un cortocircuito entre ánodo y cátodo.
Al retirar el pulso positivo de la compuerta, el SCR continúa conduciendo.
3. ESPECIFICACIÓN TÉCNICA DE UN SCR.
Un SCR se especifica indicando:

1. El número o código del fabricante ejemplo:
Un SCR BT151 -500R, o ECG5496, o C37N o BTW 40 400. etc.

2. Sus parámetros importantes : Iav, VDRM por ejemplo:

Un SCR de 6 Amperios, 500 Voltios.

APLICACIÓN DEL SCR.
Una aplicación del oscilador de relajación es el circuito de control de fase de un
SCR, que vemos en la Fig 108.

Fig 108. Circuito de control de fase de un SCR.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 157

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Observe que en este circuito es necesario sincronizar los pulsos de salida con
la tensión de línea.

Anteriormente, habíamos visto que a la compuerta del SCR llega un tren de
pulsos proporcionado por el oscilador de relajación.

De todos estos pulsos , solamente el primer pulso es el que lleva el ángulo α y
será el único que dispara al SCR, durante la comba positiva de la tensión
alterna de 220 Vac.

Los pulsos siguientes, dentro de la misma comba positiva, ya no tienen efecto
sobre el SCR.

Fig 109. Circuito de fuerza del control de fase del SCR.

Se observa que en la carga, es decir en los bornes de la lámpara
incandescente, se obtiene una onda senoidal recortada.

En primer lugar, se aprecia que la comba positiva de salida recién se inicia a
partir de un ángulo denominado α, que es el ángulo que lleva el primer pulso de
disparo generado por el oscilador de relajación.

Debemos recordar que el periodo de los pulsos de disparo está determinado
por el valor de la posición del potenciómetro de 100KΩ, es decir, si variamos
este potenciómetro se modificará el valor del ángulo α y, por ende, se
modificará el inicio de la comba positiva.

Se observa que no aparece la comba negativa de la onda de entrada, en los
bornes de la lámpara incandescente RL, a pesar que al SCR le llegan los
pulsos de disparo, la explicación es que el SCR no conduce cuando el ánodo
tiene potencial negativo, es decir, no conduce durante toda la comba negativa
de entrada.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 158

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Si conectamos un Voltímetro DC en los bornes de la lámpara incandescente
RL, tendremos la lectura del valor promedio de dicha forma de onda, la cual
está determinada por la siguiente ecuación:

( )α
π
Cos
V
VDCVpromedio +== 1
2
max

A este tipo de control se le denomina control de fase de un SCR.

HOJA DE OPERACIÓN 41.

VERIFICAR ESTADO DEL TRIAC USANDO EL MULTÍMETRO DIGITAL.
El TRIAC (Triode alternating current) es un miembro de la familia de los
Thyristores, con tres terminales: Ánodo 1, Ánodo 2 y Gate.

PROCESO DE EJECUCIÓN :
1. Solicitar un TRIAC BT136.
2. Identificar sus terminales Ánodo1, Ánodo 2 y Gate.
3. Colocar el multímetro digital en la posición “probar diodos”.
4. Efectuar las mediciones indicadas y completar la siguiente tabla.

A1+, A2- A1-, A2+ A1+,G- A1-,G+ A2+,G- A2-,G+
Medido Medido Medido Medido Medido Medido

5. En base a sus resultados obtenidos, determine la condición del TRIAC
BT136.

DATASHEET DEL TRIAC BT136 .

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 159

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 160

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

6. Usando el datasheet del Triac BT136 determinar lo siguiente:
a. Máxima corriente RMS que puede soportar el TRIAC.
b. Máximo voltaje inverso que puede aplicarse entre ánodo 2 y ánodo 1.
c. Valor típico de la corriente de ánodo que hará que el TRIAC pase de la
condición de conducción a la condición de bloqueo en el cuadrante I .
d. El valor de la velocidad de elevación de tensión al estado ON (dv /dt).
e. La corriente que requiere el gate cuando el TRIAC trabaja en el primer
cuadrante.
f. El valor de la corriente de mantenimiento.
g. El voltaje que se presenta entre ánodo 1 y ánodo 2 cuando el triac está en
conducción.
h. La corriente de disparo de la compuerta cuando el triac trabaja en el
cuadrante 2.
i. El valor de la velocidad de elevación de la corriente al estado ON ( di/dt)
j. ¿En que cuadrante la compuerta o gate del TRIAC requiere mayor
corriente?
k. El voltaje disparo de la compuerta.
l. La identificación de sus terminales ánodo 1, ánodo 2 y gate.
m. La corriente de pico no repetitiva en el estado ON durante 20
milisegundos.
n. Temperatura de operación de la juntura.
o. Resistencia térmica de la juntura a la base de montaje.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 161

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 42.

MONTAR CIRCUITO DE APLICACIÓN DEL TRIAC CON CARGA
INDUCTIVA.

En este circuito, vamos a aplicar al triac, haciendo que se comporte como
interruptor abierto o cerrado.

PROCESO DE EJECUCIÓN :

1. Montar el siguiente circuito.

2. Explicar, brevemente, el funcionamiento del circuito al accionar el pulsador
ON.

3. Comprobar si el funcionamiento coincide con su análisis realizado en el paso
anterior.

4. Medir la corriente de arranque y corriente de trabajo del motor , completando
la siguiente Tabla.

Corriente de arranque Corriente de trabajo
Medida Calculada Medida Indicada

5. Señalar en qué cuadrantes está trabajando el triac, durante la comba positiva y durante la comba negativa.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 162

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 43.

MONTAR CIRCUITO DE APLICACIÓN DEL TRIAC.

Asociamos el oscilador de relajación con UJT al triac y efectuaremos el control
de fase en ambas combas

PROCESO DE EJECUCIÓN :
1. Montar el siguiente circuito.

2. Empleando el osciloscopio verificar el funcionamiento del oscilador de
relajación, de la siguiente manera:
a. Colocar el Canal 1 del osciloscopio en los bornes del condensador de 0,1
uF. Al variar el potenciómetro de 100KΩ, debe observarse la modificación
del periodo del tiempo de carga y descarga del condensador.
b. Colocar el Canal 1 en los bornes de la resistencia de 100 Ω. Al variar el
potenciómetro debe comprobarse la variación del periodo de los pulsos de
disparo que llegan al gate del SCR.

3. Variar el potenciómetro de 100KΩ y comprobar que la intensidad luminosa
de la lámpara empieza a variar.

4. Colocar el Canal 1 en los bornes de una de las lámparas incandescentes de
220 Voltios, y ajustar el potenciómetro de 100KΩ hasta obtener un ángulo α
de disparo del TRIAC igual a 45º, y luego a 100º.

5. Completar la siguiente Tabla.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 163

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Ángulo α Tiempo en mseg VRMS en la carga
Medido Calculado Medido
45º
100º

6. Indicar en qué cuadrantes está trabajando el triac, durante la comba positiva
y durante la comba negativa.

HOJA DE OPERACIÓN 44.

OBTENER LA CURVA CARACTERÍSTICA DEL TRIAC.

La siguiente es la curva característica
del TRIAC.

PROCESO DE EJECUCIÓN :

1. En el osciloscopio digital, presionar el botón CH1 MENU, elegir
ACOPLAMIENTO: CC; SONDA: 1X; INVERSIÓN, No; CH2 MENÚ elegir
ACOPLAMIENTO: CC; SONDA 1X; INVERSIÓN Si.
2. Presionar el botón PANTALLA, FORMATO, elija XY.
3. Colocar el control VOLTS/DIV del Canal 1 en 5 Voltios/div.
4. Colocar el control VOLTS/DIV del Canal 2 en 5 Voltios/div.
Ajustar los controles de posición vertical y horizontal y ubicar el punto en el
centro de la pantalla con una intensidad de brillo moderado.
5. Montar el siguiente
circuito.
6. Variar el potenciómetro
hasta obtener la curva
característica del TRIAC.
7. Dibujar la curva
característica del TRIAC.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 164

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Observe que conforme varía el potenciómetro el osciloscopio nos indica una
línea casi horizontal con una corriente de ánodo mínima, muy pequeña, casi
cero, eso significa que el TRIAC está bloqueado (no conduce).

Sin embargo, variando un poco más el potenciómetro llega un momento
cuando la línea horizontal, bruscamente cambia a una posición casi vertical en
los cuadrantes I y III indicando un incremento de corriente, en este momento el
TRIAC se ha “disparado”.

HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA 10.

EL TRIAC.
TRIAC es un término genérico (TRIODE ALTERNATING CURRENT), el cual
basado en el éxito del SCR, indujo a los investigadores a desarrollar otro SCR
más apto para conducción controlada en circuitos de corriente alterna,
posee
tres terminales : Ánodo 1 ( A1), Ánodo 2 ( A2 ) y Gate o compuerta ( G ).

Su ventaja, comparada con el SCR, radica en el hecho de poder trabajar en
CA, es decir, opera sin ningún problema con tensiones positivas y negativas en
el Ánodo 2, igualmente con tensiones (corrientes) positivas y negativas en la
compuerta. Esto le da mayor versatilidad, sin embargo, el control de su
corriente está limitado a 50 Amperios y a la frecuencia máxima de 400 Hertz.

Después del disparo, como en el caso del SCR, se requiere una corriente de
mantenimiento mínima IH, para mantener la conducción del TRIAC.

Los TRIACS se emplean como interruptores electrónicos controlados de
corriente alterna, principalmente en sistemas de control de iluminación y
calefacción de mediana potencia, en los equipos estáticos de control de
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 165

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

motores tales como los arrancadores estáticos y variadores de frecuencia y
reemplazan a los contactores en los circuitos de arranque y parada
convencionales.

ASPECTO FÍSICO DE ALGUNOS TRIACS.

Observe que no hay diferencia física entre un TRIAC y un SCR.

Esto hace que sea necesario acudir al datasheet o al Manual de
semiconductores para determinar su identidad.

VERIFICAR LA CONDICIÓN DE OPERATIVIDAD DEL TRIAC.

Fig 111. Mediciones para probar un TRIAC.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 166

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Para probar el estado de operatividad de un TRIAC se procede de forma similar
al modo de probar el SCR.

CONDICIÓN DE FUNCIONAMIENTO DEL TRIAC.
Para que el TRIAC funcione correctamente, éste debe
tener la siguiente polarización: Ánodo 2 positivo o
negativo; Ánodo 1 negativo o positivo, y en la
compuerta o gate puede aplicarse pulsos positivos o
negativos.
Cuando el TRIAC conduce se comporta como un
cortocircuito entre ánodo 2 y ánodo 1.

Al retirar el pulso positivo o negativo de la compuerta o gate, el TRIAC continúa
conduciendo durante el semiciclo para el cual ha sido disparado.

ESPECIFICACIÓN TÉCNICA DEL TRIAC.
Un TRIAC se especifica indicando:

1. El número o código del fabricante; ejemplo: Un TRIAC BT136, 2N6139,
BTA 41 600, etc.

2. Sus parámetros importantes: Itrms, VRRM por ejemplo: Un TRIAC de 12
Amperios, 600 Voltios.

3. SÍMBOLO DEL TRIAC Y CURVA CARACTERÍSTICA :

Fig 113. Símbolo del TRIAC.

El ánodo 1 también se conoce
como MT1 y el ánodo 2 como
MT2.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 167

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

CIRCUITO DE APLICACIÓN DEL TRIAC.

En el siguiente circuito al accionar el pulsador ON, la base del transistor BD135
es polarizada con tensión positiva, por lo que existe corriente de base, y el
transistor pasa a la saturación.

La tensión total del condensador de 1000 uF se reparte ente la tensi ón VCE
saturación y la caída de tensión en la resistencia de 220 Ω del emisor.

A su vez esta tensión se reparte entre la resistencia de 47Ω y el Voltaje VGA1,
originando la corriente de compuerta que dispara al Triac.

Al dispararse el triac, é ste se comporta como un interruptor cerrado,
energizando a la bobina del contactor K1, cuyos contactos principales
alimentan al motor trifásico y, por lo tanto, empieza a funcionar, asimismo, el
contacto auxiliar NA de K1 cortocircuita al colector y emisor del transistor
BD135, de tal modo que al liberar el pulsador ON, la bobina del contactor se
mantiene enclavada o autosostenida.

Esta situación se mantiene hasta que se acciona el pulsador OFF.

CONTROL DE FASE USANDO EL TRIAC.
Para lograr el control de fase empleando un TRIAC, se puede usar un oscilador
de relajación como circuito de mando, tal como el utilizado para el control de
fase con SCR.

El análisis teórico es idéntico por lo que ahora nos limitaremos al circuito de
fuerza con el TRIAC y la lámpara incandescente como carga RL.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 168

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Recordemos que, al igual que en el caso del SCR, el oscilador de relajación
genera los pulsos de disparo; el pulso que dispara al TRIAC es el primer pulso
generado; medido, tomando como referencia el inicio de la comba, ya sea
positiva o negativa (0 , π, o 2π, etc.)

El primer pulso generado durante la comba positiva, tiene el ángulo de disparo
α y el siguiente pulso generado durante la comba negativa, tiene el ángulo de
disparo π + α, los pulsos siguientes dentro de cualquiera de las combas
positiva o negativa ya no tienen efecto sobre el TRIAC.

Fig 113. Circuito de fuerza del control de fase con triac.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 169

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Se observa que en la carga, es decir, en los bornes de la lámpara
incandescente, o VRL se obtiene una onda senoidal recortada, tanto en la
comba positiva como en la negativa.

Observe que la comba positiva recién se inicia a partir de un ángulo
denominado α, que es el ángulo que lleva el primer pulso de disparo generado
por el oscilador de relajación; aquí, el triac está trabajando en el cuadrante I;
mientras que la siguiente comba, la negativa, recién se inicia a partir del
ángulo π + α, que es el ángulo que lleva el primer pulso generado durante la
comba negativa, aquí el triac está trabajando en el cuadrante II.

Debemos recordar que el periodo de los pulsos de disparo está determinado
por el valor de la posición del potenciómetro de 100KΩ, es decir, si variamos
este potenciómetro, se modificará el valor del ángulo α y por consecuencia
lógica, se modificará el inicio de la comba positiva y por simetría, también la
comba negativa.

Si conectamos un Voltímetro ac en los bornes de la lámpara incandescente RL,
tendremos la lectura del valor RMS de dicha forma de onda, la cual está
determinada por la siguiente ecuación:







+−==
ααπ
π2
2
11
2
max
Sen
V
VRMSVRL

Es necesario recordar que el multímetro a usar debe ser del tipo TRUE RMS,
de lo contrario, habrá un error entre el valor medido y el valor calculado.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 170

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

N°
1
2
3 Osciloscopio digital
4 Circuito integrado 4N35, MOC3041, MOC3021,
5 Circuito integrado 7400, 7490, 7447
6 Display de 7 segmentos, ánodo común
7
8
Protoboard
Probar aislador óptico con fototransistor
HERRAMIENT AS / INST RUMENT OS
Multímetro digital
Destornillador plano de 4"x3/16"
ORDEN DE EJECUCIÓN
Fuente de alimentación digital programable
Alicate de punta semiredonda de 4"Probar aislador óptico con fototriac
Verificar estado de un display de 7 segmentos
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL HOJA:1/1
HT:T6DCE
Tiempo: 15 horas
Alambre telefónico 2x22 AWG
Montar ckto de aplicac del aislador óptico c/ fototransistor
CIRCUITOS CON DISPOSITIVOS OPTOELECTRÓNICOS
DENOMINACIÓN
Probar el LED usando el multímetro digital
Montar circuito de aplicación del LED
Alicate de corte diagonal de 4"
Montar circuito de aplicación del display
Resistencias de diversos valores de 1/2 Wattio
Montar ckto de aplicación del aislador óptico c/ fototriac
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 171

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 45.
PROBAR EL DIODO LED USANDO EL MULTÍ METRO DIGITAL.

El diodo LED es una juntura PN, luego tiene el mismo comportamiento que un
diodo rectificador, por lo tanto, mediante el multímetro digital indicará en una
posición BAJA LECTURA y al invertir los terminales indicará ALTA LECTURA.
PROCESO DE EJECUCIÓ N:

1. Solicitar un diodo LED.
2. Por observación determinar el ánodo y
el cátodo.
3. Dibujar el diodo LED con sus
terminales identificados.
4. Colocar el multímetro digital en la
condición “probar diodos”.
5. Realizar el siguiente montaje para
probar el diodo led mediante el
multímetro digital indicando si la medición
es de alta o baja lectura.
6. Determinar la condición de operatividad
del diodo led.
7. Montar el circuito de la Fig. 114.

470
10 ledVFV
ledI
−
=

8. Cambiar la resistencia de 470 ohmios
por otra de 1KΩ y luego por 220 ohmios
y completar la siguiente Tabla.

Resistencia Intensidad de brillo del led Corriente que circula por el led
470 Ohms
1K Ohms
220 Ohms

Lectura del multímetro
digital
Lectura del
multímetro digital

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 172

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 173

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 46.

MONTAR CIRCUITO DE APLICACIÓN DEL LED.

Generalmente el diodo LED se emplea como indicador, para señalar la
presencia o ausencia de tensión en un determinado punto de un circuito.

Por ejemplo, en el circuito de accionamiento de un relé de 24 Voltios DC
queremos colocarle un indicador con diodo LED de tal modo que nos señale en
qué momento el relé está energizado.
PROCESO DE EJECUCIÓ N:

1. Montar el siguiente circuito.

2. Aplicar la ley de OHM y calcular el valor de la resistencia R de tal modo que
el led no se deteriore, pero que ilumine adecuadamente.

3. Montar el circuito multivibrador astable Eccles – Jordán mostrado (Williams
Eccles (England 1875 – 1966), Frank Jordan (England 1882 - ?)

Fig. 115. Multivibrador astable
Eccles- Jordan

Valor calculado de la resistencia R Valor comercial de la resistencia R

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 174

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

4. Comprobar que los diodos leds se iluminan en conmutación, alternándose y
que la frecuencia de conmutación depende de la posición del
potenciómetro.

HOJA DE OPERACIÓN 47.

VERIFICAR ESTADO DE UN DISPLAY DE SIETE
SEGMENTOS.

PROCESO DE EJECUCIÓN :

1. Solicitar un display ECG3078.
2. Usar el datasheet y obtener la ubicación de sus
terminales relacionados con el segmento respectivo.
3. Completar el siguiente gráfico colocando entre
paréntesis la letra correspondiente a cada segmento y
que le corresponde con su pin o patita.
4. Montar el siguiente circuito.

OBSERVACIÓN.- Para que se ilumine un segmento del display es necesario
que el terminal de entrada sea conectado a GND o tierra, que realmente es el
borne negativo de la fuente de alimentación de 5 Voltios.

5. Comprobar la operatividad de cada segmento.
6. Obtener la palabra HOLA , evidentemente letra por letra, para ello realice el
montaje del display según la siguiente Tabla.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 175

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

A B C D E F G
H 0 0 0 0 0
O 0 0 0 0 0 0
L 0 0 0
A 0 0 0 0 0 0

Por ejemplo, para la letra H , coloque los terminales que corresponden a los
segmentos B, C, E, F y G a tierra o GND (el borne negativo de la fuente de 5
Voltios).

HOJA DE OPERACIÓN 48.

MONTAR CIRCUITO DE APLICACIÓN DEL DISPLAY .

El display de siete segmentos en unión con otros circuitos integrados nos
permite configurar el circuito contador digital de décadas.

PROCESO DE EJECUCIÓ N:

1. Solicitar los circuitos integrados 7400, 7490, 7447 y un display de siete
segmentos ánodo común.

2. Efectuar el cableado y montaje del circuito contador de décadas mostrado en
la Fig 116.

3. Al accionar el pulsador RESET, en el display se debe mostrar el dígito 0.

4. Al accionar repetidamente el interruptor de dos posiciones, en el display se
debe mostrar en forma secuencial los dígitos del 1 al 9; repitiendo el ciclo.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 176

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA 11.
EL DISPLAY DE SIETE SEGMENTOS .
En la actualidad, la gran mayoría de equipos industriales, comerciales y
domésticos son digitales, así tenemos la calculadora digital, el reloj digital, el
multímetro digital, el horno de microondas nos presenta el tiempo de
preparación de los alimentos en forma digital mediante un display, los
sintonizadores de las diferentes emisoras de los equipos de radio son digitales,
los teléfonos celulares etc. y así por el estilo; el display prácticamente, sin
darnos cuenta, se encuentra en casi todos los aparatos de uso frecuente.

Entre los display tenemos del tipo LED (Light
Emitting Diode) de 7 segmentos (numéricos) y
de 16 segmentos (alfanuméricos), como se ve
en la Fig. 118

El display de siete segmentos no es más que un
conjunto de LEDs arreglados adecuadamente
tal como lo indica la Fig. 119.

Cada segmento es un LED individual y está
identificado por una letra desde la A hasta la G.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 177

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Entre los display numéricos del tipo LED tenemos de un dígito, de dos dígitos y
de 1½ dígitos con indicador de polaridad.

Así mismo los hay con el punto decimal a la derecha (RHDP) y con el punto
decimal a la izquierda (LHDP).

Igualmente pueden emitir luz de color rojo, verde, naranja o amarillo.

Según su configuración interna los displays de 7 segmentos pueden ser display
de ánodo común y display de cátodo común, como se observa en la F ig. 121.

Evidentemente, como su nombre lo indica, en el display de ánodo común, los
ánodos de todos los diodos LEDs van conectados a un punto común y ahí se
tendrá que conectar el potencial positivo.
Los bornes de entrada, a fin de que se pueda iluminar el segmento respectivo,
deberán conectarse a un potencial negativo.

Sin embargo, en los display de cátodo común, los cátodos de todos los diodos
LED van conectados a un punto común a donde se le conectará un potencial
negativo; los terminales de entrada de los respectivos segmentos deberán
conectarse a un potencial positivo cuando se desea lograr la iluminación de
alguno de ellos.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 178

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Es necesario recordar que siempre deberá conectarse una resistencia en serie
con los segmentos a fin de limitar la corriente que circule por ellos, de lo
contrario se corre el riesgo de quemar dicho segmento del display, y por lo
tanto quedaría inutilizado.

HOJA DE OPERACIÓN 49.

PROBAR CONDICIÓN DEL AISLADOR OPTICO CON FOTO TRANSISTOR.

Para probar el aislador óptico con foto transistor es necesario excitar al LED
mediante una tensión DC y luego con el multímetro digital comprobamos si el
foto transistor conmuta de bloqueo a conducción, es decir, de circuito abierto a
circuito cerrado.

PROCESO DE EJECUCIÓN :

1. Montar el siguiente circuito.

2. Completar la siguiente Tabla.

S1 Lectura del Voltímetro Comportamiento del foto transistor.
ABIERTO
CERRADO
ABIERTO
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 179

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

3. Determinar la condición de operatividad del aislador óptico con fototransistor.

4. Haciendo uso del datasheet del optoaislador 4N35, encapsulado negro
determinar los siguientes valores:
a. La máxima corriente que puede soportar el diodo led del emisor.
b. El voltaje inverso que puede soportar el diodo led del emisor.
c. El máximo voltaje que puede aplicarse entre colector y emisor del
detector.
d. La caída de tensión en los extremos del diodo led cuando éste conduce.

5. Calcular el valor de la resistencia conectada en serie con el diodo led del
emisor si se emplea un optoaislador 4N35 encapsulado blanco y fuente de
tensión de 30 Voltios en lugar de 5 Voltios DC.Considere IF igual al 50% de
la IF máxima.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 180

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 181

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 182

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 50.

MONTAR CIRCUITO DE APLICACIÓN DE L AISLADOR ÓPTICO CON
FOTOTRANSISTOR .

Una de las ventajas que ofrece el aislador óptico es que proporciona
aislamiento galvánico entre dos circuitos que se encuentran a diferentes
potenciales.

PROCESO DE EJECUCIÓN :
1. Montar el siguiente circuito.

2. Explicar brevemente el funcionamiento del circuito al accionar el pulsador
ON.
3. Comprobar si el funcionamiento coincide con su análisis realizado en el paso
2.
4. Medir la corriente de arranque y corriente de trabajo del motor completando
la siguiente Tabla.

Corriente de arranque Corriente de trabajo
Medida Calculada Medida Indicada

En el datasheet del circuito integrado 4N35, encapsulado negro, determine:
a. La máxima corriente que puede soportar el diodo led.
b. La caída de tensión entre ánodo y cátodo del diodo led cuando se encuentra
en conducción.
c. La disipación de potencia a temperatura ambiente.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 183

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA 12.

1. EL AISLADOR ÓPTICO.

El aislador óptico pertenece a la familia de los circuitos integrados.

El circuito integrado monolítico fue inventado por JACK KILBY (Missouri
USA, 1923- 2004, Premio Nobel de física 2000) .

Los aisladores ópticos u
optoacopladores son dispositivos
electrónicos constituidos por dos
partes principales: El emisor y el
detector.

El Emisor, frecuentemente está
formado por un diodo led infrarrojo
(IRED) de arseniuro de galio.

El detector, puede ser un foto diodo, foto transistor, foto SCR, foto TRIAC etc.

En la F ig. 123 vemos el aspecto físico de un aislador óptico con fototransistor y
su símbolo respectivo.

2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO .
Observemos, por ejemplo, un aislador óptico con foto transistor, como el que se
muestra en la Fig. 123.

Cuando no hay tensión aplicada al diodo led (emisor), el fototransistor
(detector) está bloqueado y se comporta como un circuito abierto entre colector
(pin5) y emisor (pin 4).

Al energizar al emisor o diodo led, mediante una tensión proveniente de una
fuente DC o algún otro sensor; circula corriente por el diodo led y éste emite
luz incidiendo sobre el foto transistor, produciéndose su saturación y
comportándose como un circuito cerrado entre colector (pin5) y emisor (pin 4).

En un circuito real de tipo industrial, el diodo led o emisor forma parte del
circuito de mando y el detector forma parte del circuito de fuerza. El
acoplamiento entre ambos se realiza mediante un haz de luz.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 184

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Evidentemente, la sensibilidad de luz del detector debe ser de la mism a
longitud de onda dada por el emiso r, así los hay del tipo luz visible, infraroja y
ultravioleta.

En muchos casos, el emisor y el detector se encuentran juntos en un solo
encapsulado, protegiéndolos del medio ambiente donde no hay posibilidad de
interrumpir el haz de luz.

3. AISLAMIENTO GALVÁNICO.

Los relés electromagnéticos de control proporcionan aislamiento eléctrico entre
una fuente de baja tensión, que alimenta a la bobina del relé, y otra fuente de
alta tensión que proporciona corriente a algún tipo de carga.

Sin embargo, los relés electromagnéticos tienen algunas desventajas, por
ejemplo ellos causan ruido eléctrico (radio frequency interference RFI) y están
sujetos a la erosión de sus contactos.

Cuando es necesario proporcionar aislamiento eléctrico entre dos circuitos y
superar las desventajas asociadas con el relé electromagnético, se usan los
aisladores ópticos.

4. SÍMBOLO DE AISLADORES ÓPTICOS . En la Fig. 124 se observa el
símbolo de un aislador óptico con foto transistor, con foto TRIAC y con foto
SCR respectivamente.

5. NUMERACIÓN DE LOS PINES EN UN CIRCUITO INTEGRADO.

OBSERVACIÓN. LA NUMERACIÓN DE
LOS PINES O PATITAS ES MIRANDO AL
CIRCUITO INTEGRADO DESDE LA
PARTE SUPERIOR.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 185

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

6. PRUEBA DEL AISLADOR Ó PTICO CON FOTO TRANSISTOR.

Para probar el aislador óptico con
foto transistor es necesario excitar
al diodo led del emisor mediante
una tensión DC y luego, con el
multímetro digital comprobamos si
el foto transistor, en el detector,
conmuta de bloqueo a conducción,
es decir, de circuito abierto a
circuito cerrado.

Por ejemplo, en el circuito de la Fig. 126, manteniendo el interruptor S1
abierto, el diodo led no emite luz, por lo tanto el foto transistor se encuentra en
circuito abierto y la lectura del voltímetro es 0 Voltios.

En cambio, al cerrar el interruptor S1, circula corriente por el diodo led , éste
emite luz, que, al incidir sobre el fototransistor, lo lleva a la saturación
comportándose como un circuito cerrado entre colector y emisor.

Ahora, habrá una circulación de corriente por la resistencia de 1KΩ,
produciéndose una caída de tensión aproximada de 10 Voltios, que será la
lectura del voltímetro DC.

Al abrir el interruptor S1, el diodo led deja de emitir luz, el fototransistor pasa a
la condición de bloqueo o circuito abierto y la lectura del voltímetro DC será 0
Voltios. Si el aislador óptico, en este caso con fototransistor, cumple lo indicado
líneas arriba, indica que está en buen estado de funcionamiento.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 186

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

En la Fig. 127, se aprecia un aislador óptico que tiene un encapsulado
diferente, y es conocido como fotointerruptor, porque entre el emisor y el
detector hay una brecha o espacio libre, por donde puede pasar un tipo
particular de mecanismo que permite el paso o el bloqueo de luz del emisor
hacia el detector.

Así puede ser usado, por ejemplo, para determinar la velocidad de un
dispositivo rotativo tal como el eje de un motor, mediante una rueda dentada.

Los pulsos de voltaje de salida del circuito detector pueden ser alimentados a
algún tipo de contador electrónico y a su vez ser decodificados en un display
para mostrar las RPM del motor.

La gran mayoría de aisladores ópticos son completamente encapsulados y
tanto el emisor como el detector están protegidos contra el medio ambiente.

El fototransistor puede ser usado en aplicaciones donde es necesario
monitorear niveles de luz o en aplicaciones de conteo cuando un objeto pasa
entre el fototransistor y una fuente de luz.

Los fototransistores pueden ser dopados para responder a la luz visible o a
longitudes de onda fuera del espectro visible.

Los fototransistores también son usados como el elemento detector en cortinas
de luz de seguridad que “ sienten” la presencia de una persona ingresando a
una zona peligrosa en una planta o en un proceso de manufactura. En esta
aplicación, el banco o arreglo de fototransistores detiene la maquinaria del área
de trabajo potencialmente peligrosa para el operario.

HOJA DE OPERACIÓN 51.

PROBAR CONDICIÓN DEL AISLADOR OPTICO CON FOTOTRIAC .
Al igual que el aislador óptico con fototransistor, para probar el dispositivo con
fototriac será necesario excitar al led mediante una tensión DC y luego con el
multímetro digital comprobamos si el fototriac conmuta de bloqueo a
conducción, es decir, de circuito abierto a circuito cerrado.
PROCESO DE EJECUCIÓN:

1. Verificar la condición estática del aislador óptico con fototriac.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 187

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

a. Solicitar un aislador óptico con foto triac.

b. Completar la siguiente Tabla empleando el multímetro digital en la
condición “probar diodos”

Medición AK Medición KA MediciónA2A1 Medición A1 A2

2. Verificar la condición dinámica del aislador óptico con fototriac.

a. Montar el siguiente. Circuito:

b. Completar la siguiente. Tabla.

Lectura del voltímetro ac
Si abierto S1 cerrado S1 abierto

c. Determinar la condición de operatividad del aislador óptico con fototriac.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 188

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 189

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

3. Empleando el datasheet del optoaislador MOC3041M, determinar los
siguientes valores:
a. La máxima corriente que puede soportar el diodo led del emisor.
b. El voltaje inverso que puede soportar el diodo led del emisor.
c. El máximo voltaje que puede aplicarse entre colector y emisor del
detector, cuando el MOSFET no conduce.
d. La caída de tensión en los extremos del diodo led cuando éste conduce.
´
4. Calcular el valor de la resistencia conectada en serie con el diodo led del
emisor si se emplea un optoaislador MOC 3041 y fuente de tensión de 30
Voltios en lugar de 5 Voltios DC.Considere IF igual al 50% de la IF máxima.

5. El voltaje de inhibición, que cuando es superado, el dis positivo no pasará al
estado de bloqueo.

6. La corriente de disparo del diodo led.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 190

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 52.

MONTAR CIRCUITO DE APLICACIÓN DE AI SLADOR ÓPTICO CON
FOTOTRIAC.

Una de las aplicaciones del aislador óptico es en el rele de estado sólido SSR,
(Solid State Relay) que es un dispositivo que combina el principio de operación
del aislador óptico con el TRIAC.

PROCESO DE EJECUCIÓ N:

1. Montar el siguiente circuito del Relé de Estado Sólido (SSR):

Observe que el acoplamiento entre el circuito de mando y el circuito de fuerza
es mediante un haz de luz del aislador óptico. Esto proporciona el aislamiento
galvánico requerido.

2. Completar la siguiente Tabla:

TENSIÓN V CONDICIÓN DEL
LED
CONDICIÓN DE LA
LAMPARA
VOLTAJE EN LOS EXTREMOS DE
LA CARGA.
3V
5V
8V
10V
12V
15V

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 191

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA 13 .

1. PRUEBA DEL AISLADOR ÓPTICO CON FOTOTRIAC.

Para ello, realizamos el montaje
del circuito de la Fig 129.

Para probar el detector del
aislador óptico con fototriac es
necesario excitar al led
mediante una tensión DC y
luego con el multímetro digital
comprobamos si el fototriac
conmuta de bloqueo a
conducción, es decir, de circuito
abierto a circuito cerrado.

La operación del circuito de la Fig 129 es la siguiente:

Cuando el interruptor S1 está abierto, no hay emisión de luz del diodo led, por
lo tanto el fototriac estará bloqueado y la lectura del voltímetro ac será cero. Sin
embargo al cerrar el interruptor S1, el diodo led emite luz, el fototriac se
encuentra en saturación y por lo tanto habrá una caída de tensión en la
resistencia de 1K, la cual será indicada por el voltímetro ac.

Debe observarse que la tensión de alimentación del detector es una fuente de
tensión alterna (12V) mientras que en el caso del aislador óptico con
fototransistor la fuente de tensión de alimentación es una fuente de tensión
continua o DC.

A estas alturas, ya se ha estudiado el Triac y el SCR, también se conoce la
función de los aisladores ópticos. Ahora, se combinan ambas dispositivos y se
obtiene el Triac activado por luz (LAT) o aislador óptico con fototriac.

El objetivo primario de estos dispositivos es controlar o interrumpir el suministro
de corriente a alguna carga. El aislador óptico con fototriac actúa como un
interruptor, o también puede actuar para disparar al circuito de compuerta de
un SCR o Triac de mayor potencia.

Como es lógico suponer, el fototriac requiere, para iniciar la conducción, una
fuente de luz, en lugar de una fuente de corriente. Esta fuente de luz,
típicamente, es infrarroja (IRED). La fuente de luz y la compuerta del fotoTriac
sensible a la luz están encapsuladas en un bloque de plástico.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 192

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Al igual que los reles y los fototransistores, los aisladores ópticos con fototriac
proporcionan aislamiento galvánico entre el bajo nivel de tensión de control y el
alto potencial existente en la carga de salida.

EL RELÉ ESTADO SOLIDO (SSR).
El Relé de Estado Sólido (SSR, Solid State Relay) es un dispositivo que
combina el principio de operación del aislador ó ptico con el TRIAC o el
MOSFET.

Si recordamos el funcionamiento de un relé electromagnético; éste, controla
una carga de alto voltaje (o alta corriente) entre sus contactos, mediante un
bajo voltaje (o baja corriente) aplicada en su bobina.

Mientras que el relé electromagnético posee un juego de contactos NA y NC, el
SSR posee un solo contacto Normalmente Abierto (NA).

Además, el relé electromagnético posee una bobina de excitación magnética,
mientras que el SSR posee un aislador óptico con led infrarrojo (IRED)
generalmente con fototriac.

Adicionalmente, el relé electromagnético puede controlar cargas alimentadas
con DC y CA, mientras que el SSR lo es o con DC o con CA, pero no ambos.

Para cargas alimentadas con CA el SSR emplea un TRIAC y para cargas
alimentadas con DC usa un MOSFET.

Ambos tipos de relés poseen aislamiento eléctrico o galvánico entre la entrada
y la salida.

La tensión de entrada o de excitación puede ser CD o CA dependiendo del tipo
de aplicación que elija.

Una ventaja del SSR controlado por DC está en el rango del voltaje de
entrada, variable, generalmente entre 3 a 20 Voltios; es decir, el SSR puede
trabajar con cualquier voltaje dentro de ese rango, mientras que el relé
electromagnético está diseñado para trabajar con un voltaje fijo de entrada.

Finalmente, el SSR tiene la gran ventaja sobre el relé electromagnético de la
ausencia de arcos eléctricos (chispas), no hay ruido eléctrico porque no hay
piezas o contactos en movimiento, además no hay conmutaciones accidentales
debido a vibraciones mecánicas.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 193

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

A pesar que el SSR es un dispositivo que viene encapsulado, es posible
configurarlo usando componentes discretos.

Asimismo, en la actualidad, existen relés de estado sólido monofásico y
trifásico.

ASPECTO FÍSICO DE UN RELÉ DE ESTADO SÓ LIDO.
En la F ig.130 se observa el aspecto físico de un relé de estado sólido del tipo
industrial, dos de ellos son monofásicos y los otros dos trifásicos
,
Observe la polaridad indicada en los bornes de entrada (3 y 4) y en la salida
(bornes 1 y 2) el símbolo del contacto Normalmente Abierto.

El relé de estado sólido puede ser clasificado en encendido en voltaje cero o
encendido en voltaje en random o aleatorio.

Los relés de estado sólido disparados en voltajes en random, operan como el
clásico circuito de control de fase de un Triac.

Si el Triac es disparado o llevado a la conducción en un punto cercano al pico
de la onda senoidal de alimentación de 220Vac, habrá una elevación brusca y
repentina de corriente cuando alimente a una carga de baja resistencia. Esto es
indeseable, porque ello trae como consecuencia interferencias
electromagnéticas (EMI), es decir, la generación de ruido electromagnético que
se traducirá en ruido para equipos de radio de comunicaciones o trasmisión de
datos. Este ruido ocurre porque la forma de onda en la carga bruscamente
cambió de 0V a 220
2 V que es el pico de la onda senoidal.
Los relés de estado sólido con encendido en cero, sin embargo, utilizan un detector de cruce por cero que sensa la magnitud de la onda senoidal todo el
tiempo y solamente permitirá que el triac, inicie la conducción, cuando la onda
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 194

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

senoidal de la tensión de entrada esté cercana a los 0v., o dentro de un margen
conocido como voltaje de inhibición, típicamente máximo ± 20 Voltios.

Aquí no habrá las repentinas transiciones verticales y el ruido será reducido.

No siempre es deseable energizar a una carga con un voltaje en cero, para
cargas inductivas, es mejor usar voltaje de encendido en random.

En la Fig. 131 observamos el circuito de un relé de estado sólido, cuyo
funcionamiento es el siguiente:

Cuando el interruptor S1 está en circuito abierto, ambos diodos leds no se
iluminan y, por lo tanto, no emite luz, el fototriac está en la condición de corte y
no se activa el triac BT136, y por lo tanto la lámpara permanece apagada.

En este momento, tanto el TRIAC BT136, entre A2 y A1 y el fototriac entre el
pin 6 y el pin 4 están soportando toda la tensión alterna de 220 Voltios ac.

Al cerrar el interruptor S1, se ilumina el diodo led mediante la circulación de
corriente por la resistencia de 680 ohmios, indicando que la entrada está
energizada; similarmente el diodo LED del aislador óptico emite luz y lleva al
fototriac a la saturación, entre los pines 6 y 4; éste se comporta como un
interruptor cerrado y permite el paso de la comba positiva y neg ativa de la
tensión alterna de alimentación a la compuerta del triac BT136.

Esto origina la conducción del TRIAC, y lo hace en el cuadrante I con la comba
positiva y en el cuadrante III cuando llega la comba negativa.

En resumen, podemos decir que los aisladores ópticos proporcionan
aislamiento galvánico, como vemos en la Fig . 132, entre el circuito de entrada o
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 195

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

circuito de mando y el de salida o circuito de fuerza, para lograr protección
contra transientes de alto voltaje, picos transitorios elevados y ruido eléctrico
que podría causar problemas.

Fig. 132. El aislador óptico actuando como dispositivo de aislamiento galvánico.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 196

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

N°
1
2
3 Osciloscopio digital
4 Circuito integrado 7812, 7912.
5 Circuito integrado LM555, LM317, LM741
6 Circuito integrado 7400, 7432, 7408, 7404
7
8
9Montar circuito de aplicación de las compuertas lógicas
Protoboard
Montar circuito multivibrador monoestable con el Timer 555
HERRAMIENT AS / INST RUMENT OS
Multímetro digital
Destornillador plano de 4"x3/16"
ORDEN DE EJECUCIÓN
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL HOJA:1/1
HT:T7DCE
Tiempo: 15 horas
Alambre telefónico 2x22 AWG
Montar circuito con regulador de tensión 7812
Montar circuito de fuente regulada de voltaje dual
Alicate de corte diagonal de 4"
Montar circuito multivibrador astable con el Timer 555
Resistencias de diversos valores de 1/2 Wattio
Fuente de alimentación digital programable
Alicate de punta semiredonda de 4"Montar ckto integrador con el amp operacional 741
Montar circuito de fuente regulada de voltaje variable
Montar ckto sumador con el amp operacional 741
Montar ckto comparador con el amp operacional 741
CIRCUITOS CON CKTOS INTEGRADOS LINEALES Y DIGITALES
DENOMINACIÓN
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 197

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 53.
MONTAR CIRCUITO CON REGULADOR DE TENSIÓN 7812 .

Regulación es el último paso en una fuen te de alimentación para eliminar el
rizado remanente y mantener el voltaje de salida a un valor especificado.

PROCESO DE EJECUCIÓN .

1. Montar el siguiente superior.
2. Medir el voltaje alterno existente en el secundario del transformador.
3. Medir el voltaje continuo que se presenta entre los extremos del
condensador electrolítico de 1000 µF.
4. Medir el voltaje conti nuo en los extremos de la carga RL.
5. Usando el osciloscopio digital, con el canal 1, tipo de acoplamiento ac medir
el voltaje de rizado en los bornes del condensador electrolítico.
6. Simultáneamente, con el canal 2, tipo de acoplamiento ac medir el voltaje de
rizado en los bornes de la carga de 4,7 KΩ (RL).
7. Completar la siguiente tabla.

V secundario V condensador electrolítico V en la carga
Medido Calculado Medido Calculado Medido

.
8. Dibujar las formas de
onda obtenidas.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 198

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 54.

MONTAR CIRCUITO DE FUENTE REGULADA DE VOLTAJE DUAL .
Con la llegada del amplificador operacional que requiere tensión de
alimentación dual, los fabricantes de circuitos integrados empezaron a producir
reguladores de tensión de salida positiva y negativa.

PROCESO DE EJECUCIÓN :
1. Montar el siguiente circuito.
Observación: Todas las mediciones son con respecto a tierra (GND).

2. Medir el voltaje alterno existente en el secundario del transformador con
derivación central (Vsec1, GND y Vsec2, GND).
3. Medir el voltaje continuo (positivo y negativo) que se presenta entre los
terminales de ambos condensadores electrol íticos (VDC+, GND y VDC- ,
GND) .
4. Medir el voltaje continuo positivo y negativo en los extremos de ambas
cargas (Vo+, GND y Vo- , GND).
5. Usando el osciloscopio digital, con el canal 1, tipo de acoplamiento ac ; medir
el voltaje de rizado en los bornes del condensador electrolítico del circuito
integrado 7812 (VDC+, GND).
Simultáneamente, con el canal 2, tipo de acoplamiento ac; medir el voltaje
de rizado en los bornes del condensador electrolít ico del circuito integrado
7912 (VDC- GND.
6. Usando el osciloscopio digital, con el canal 1, tipo de acoplamiento ac ; medir
el voltaje de rizado en los bornes de la salida OUT del circuito integrado
7812 (Vo+, GND )
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 199

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Simultáneamente, con el canal 2, acoplamiento ac medir el voltaje de rizado
en los bornes de la salida OUT del circuito integrado 7912 (Vo- , GND ).
7. Completar la siguiente tabla.

Vsec1 Vsec2 VDC + VDC -
Medido Medido Calculado Medido Calculado Medido

Vo + Vo -
Calculado Medido Calculado Medido

HOJA DE OPERACIÓN 55.

MONTAR CIRCUITO DE FUENTE REGULADA VARIABLE .
En frecuentes ocasiones en el trabajo electrónico, se requiere voltajes DC de
diferentes valores. Este circuito nos entrega voltajes variables y regulados
desde 2,5 Voltios hasta 37 Voltios DC.

PROCESO DE EJECUCIÓN :

1. Montar el siguiente circuito:

2. Variar el potenciómetro y medir el voltaje en los bornes de la resistencia RL
de 100 ohmios.
3. Completar la siguiente Tabla.

Voltaje de entrada en Vin
Voltaje DC de salida mínimo
(VRL)
Voltaje DC de salida máximo
(VRL )
Medido Medido Medido

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 200

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 201

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 202

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 203

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 204

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 205

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA 14 .

REGULADORES DE VOLTAJE .
Los reguladores de voltaje comprenden una clase de circuitos integrados
ampliamente usados. Ofrecen la regulación de un voltaje positivo, negativo y
voltaje ajustable.

En una fuente de alimentación los transformadores pueden elevar o reducir el
voltaje ac de suministro para llevarlo al valor deseado, los diodos convierten l a
tensión ac en una tensión continua pulsante, a este proceso se le denomina
rectificación.

Los condensadores electrolíticos filtran, alisan o suavizan esta tensión continua
pulsante hasta obtener una tensión DC casi lineal.

Sin embargo, los condensadores no son capaces de mantener un voltaje DC
de salida estable, pues éste fluctúa con la carga conectada.

Una forma de superar este problema es colocar un regulador de voltaje en el
circuito de la fuente de alimentación como se ve en la Fig. 133.

Fig 133. Diagrama en bloques de una fuente de alimentación con sus formas de onda.

Es posible seleccionar los reguladores para operar con corrientes de carga
desde cientos de miliamperios hasta decenas de Amperios que corresponden a
rangos de potencia desde miliWatts hasta decenas de Watts.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 206

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

REGULADORES DE VOLTAJE POSITIVO FIJO.
La serie 78XX es un conjunto de reguladores de voltaje de tres terminales
disponibles en varios voltajes fijos, donde XX indica el voltaje de salida
regulado.

Por ejemplo el circuito integrado 7812 entrega un voltaje de salida regulado de
12 Voltios DC.

Un voltaje de entrada no regulado Vin es filtrado por el condensador Ci y
conectado al terminal IN (entrada) del circuito integrado 7812. El terminal OUT
(salida) del circuito integrado proporciona 12 voltios positivos regulados, los
cuales son filtrados por el condensador Co (principalmente para ruidos de alta
frecuencia). Un tercer terminal GND es conectado a la tierra del circuito.
Fig 134. Circuito típico de un regulador de voltaje.

El condensador Cin, como se observa en l a Fig 134, es requerido si el
regulador se encuentra a una considerable distancia del condensador de filtro
de la fuente de alimentación, ello evita que se observen ligeras fluctuaciones en
el voltaje de salida cuando se están haciendo mediciones.

El condensador Co es necesario para mejorar la respuesta transiente, haciendo
que los ruidos de alta frecuencia se vayan a tierra.

El diodo D1, protege al circuito integrado 7812; en la eventualidad de un
cortocircuito en la entrada, el condensador Co se descargaría a través del
circuito integrado, pero al colocarle ese diodo D1 se le ofrece un camino más
fácil para la descarga.

Usualmente, estos circuitos integrados poseen ci rcuitos de protección interna
(shut down).

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 207

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Mientras que el voltaje de entrada varíe dentro de un rango permitido de voltaje
y la carga de salida varíe dentro de rangos aceptables, el voltaje de salida
permanece dentro de los límites especificados. Normalmente eso se detalla en
el datasheet.

En estos circuitos integrados, para que funcionen correctamente, debe haber
un mínimo de diferencia de voltaje entre la entrada y la salida y este valor es
del orden de 2 Voltios, por ejemplo si queremos que el cir cuito integrado 7812
regule la tensión de salida a 12 Voltios, el voltaje DC de entrada mínimo debe
ser de 14 Voltios, de lo contrario no trabajaría adecuadamente.

REGULADORES DE VOLTAJE NEGA TIVO FIJO.
La serie 79XX proporciona reguladores de voltaje negativos similares a los que
proporcionan voltaje positivo.

Al igual que la serie 78, XX indica el voltaje de salida regulado.

Por ejemplo, el circuito integrado 7912 entrega un voltaje de salida regulado de
12 Voltios negativos DC.

El encapsulado de estos circuitos integrados varía con la corriente de salida
entregada, así tenemos:

En la Fig. 136 se aprecia la
distribución de los pines de los
reguladores de tensión 7812, 7912 y
LM317 que son los dispositivos que
vamos a utilizar en nuestra
demostración. Es necesario observar
detenidamente dichas configuraciones.

Fig 136. Distribución de los pines de los reguladores 7812, 7912 y LM317.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 208

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

SERIE 78XX SERIE 79XX
Código C.I. Voltaje de salida Código C.I. Voltaje de salida
7805 + 5.0 V 7905 - 5.0 V
7806 + 6.0 V 7905.2 - 5.2 V
7808 + 8,0 V 7906 - 6.0 V
7809 + 9,0 V 7908 - 8.0 V
7812 + 12.0 V 7912 - 12,0 V
7815 + 15.0 V 7915 - 15.O V
7818 + 18.0 V 7918 - 18.0 V
7824 + 24,0 V 7924 - 24.0 V

FUENTE REGULADA DE VOLTAJE DUAL .
A continuación, veamos el circuito de una fuente de alimentación regulada
dual. Se observa que se requiere un circuito integrado regulador de voltaje
positivo y otro negativo.

FUENTE REGULADA VARIABLE .
El circuito integrado LM317 puede entregar un voltaje de salida regulado entr e
1,2 Voltios hasta 37 Voltios DC.

Las resistencias R1 y R2 fijan la salida en cualquier voltaje deseado dentro del
rango de ajuste (1,2 V hasta 37 V).

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 209

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

La ecuación que define el voltaje de salida es la siguiente:
2
1
2
1 RxadjI
R
R
refVVo +





+=
Donde: Vref = 1,25 Voltios I adj =100µA

Si reemplazamos los valores del circuito en la ecuación respectiva, obtenemos
lo siguiente:

Debe observarse que el valor de R2 es la resultante del circuito paralelo
formado por la resistencia de 4,7 KΩ en paralelo con el potenciómetro de 5KΩ.

VKxA
K
VVo 49,214,2100
150
4,2
125,1 =Ω+








Ω
Ω
+=µ

Es decir, este circuito nos entregará un voltaje de salida desde 1,2 Voltios
hasta 21 Voltios DC.

Finalmente, debe recordarse que a fin de obtener la potencia o corriente que
indica el fabricante en el datasheet, los reguladores de tensión, al igual que
cualquier dispositivo de potencia, deben trabajar con su respectivo disipador
de calor.

En el datasheet del circuito integrado 7812 determine el mínimo voltaje de
entrada que debe aplicarse para que pueda funcionar correctamente.

Circuito integrado con su disipador de calor y diversos tipos de disipadores.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 210

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 56.

MONTAR CIRCUITO MULTIVIBRADOR ASTABLE CON EL TIMER 555 .
El multivibrador astable, también es conocido como oscilador de libre carrera,
no tiene un estado (alto o bajo) estable, es decir, su salida siempre está
cambiando en los estados alto y bajo.

PROCESO DE EJECUCIÓN :
1. Montar el siguiente circuito.
2. Observar la condición del led, al variar el
potenciómetro.
3. Calcular el periodo mínimo y máximo de la
iluminación del led.

4. Al circuito anterior queremos adicionarle un
circuito de interfase que nos permita
accionar cargas de mayor potencia, por ejemplo, accionar a una lámpara
incandescente de 220 Voltios, 100 Watts; para ello debemos montar el
siguiente circuito.

5. Observar la condición de la lámpara, al variar el potenciómetro.
6. Determinar el periodo mínimo y máximo de la iluminación de la lámpara.

Período mínimo Período máximo

DESVENTAJA DEL CIRCUITO ANTERIOR.
La desventaja del circuito mon tado en el paso 4 radica en el hecho que, no hay
aislamiento galvánico entre el circuito de mando formado por el C.I. 555 y el
circuito de fuerza formado por el TRIAC BT136 con la lámpara de 220 Voltios
CA.
Período mínimo Período máximo

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 211

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Existe una línea, un cable, común al circuito de mando y al circuito de fuerza,
que es el conductor que une la línea de tierra o el terminal negativo de la fuente
de 5 Voltios del circuito de mando con una línea de 220 Voltios CA.

Esto, eventualmente, podría causar problemas en el circuito de mando, si se
presentara un cortocircuito en el circuito de fuerza.

Una manera de evitar ello, es lograr un acoplamiento galvánico entre el circuito
de mando y el circuito de fuerza sea mediante un campo magnético usando
transformadores de pulsos o un haz de luz, empleando aisladores ópticos.

Veamos, a continuación el circuito de activación del LED con el relé de estado
sólido.

PROCESO DE EJECUCIÓ N:

7. Comprobar el funcionamiento del circuito, completando la siguiente Tabla.

CONDICIÓN DEL LED CONDICIÓN DE LA LÁMPARA
Iluminado
apagado

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 212

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 57.

MONTAR CIRCUITO MULTIVIBRADOR MONOESTABLE CON EL TIMER
555.
El multivibrador monoestable, también es conocido como temporizador, o “one
shot”, nos entrega un pulso de una duración determinada por la constante RC.
PROCESO DE EJECUCIÓ N:
1. Montar el siguiente circuito.

2. Verificar el comportamiento del multivibrador monoestable según el
siguiente diagrama de tiempo.

3. Comprobar que al variar el potenciómetro se controla el tiempo de retardo
δ t.

4. Reemplace el potenciómetro de 100KΩ por diversos valores de resistencia y
complete la siguiente tabla.

R C
calculado medido
12KΩ
47KΩ
100KΩ
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 213

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 214

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 215

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA 15 .

EL TIMER 555.
El LM555 es un circuito integrado de baja potencia capaz de realizar una
variedad de funciones de temporización. Una de estas funciones es trabajar
como multivibrador astable y monoestable.

En la Fig 137 se observa la identificación de cada uno de los pines de este
circuito integrado.

MULTIVIBRADOR ASTABLE .
Un circuito típico multivibrador astable
se aprecia en la figura adjunta.

El VCC aplicado entre el pin 8 y GND
(pin 1) , determinan el voltaje de
referencia de su circuitería interna.

El condensador del pin 5 es un
condensador que actúa como
desacoplo. El circuito puede trabajar
sin este condensador, pero no es
recomendable por el fabricante.

El multivibrador astable no tiene un estado estable; siempre está cambiando de
nivel alto o high a nivel bajo o low. Aquí el timer 555 actúa como un oscilador y
se le conoce como “free running” o de libre carrera.

Las resistencias Ra, Rb y el condensador C determinan la red RC que
continuamente producen la carga (a través de Ra + Rb) y la descarga (a través
de Rb).
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 216

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

La forma de onda de salida se obtiene en el pin 3.

T alto = (Ra + Rb) . C . Ln 2 T bajo = Rb . C. Ln 2
T alto = 0,693 (Ra + 2Rb). C T bajo = 0,693 Rb . C
T = Talto + Tbajo
T = 0,693 (Ra + 2 Rb) . C + 0,693 Rb . C
T = 0,693 Ra . C + 0,693 , 2Rb . C + 0,693 Rb . C
T = 0,693 (Ra + 2Rb) . C
( )CRbRa
T
.2
44,1
+
=

Cuando se trabaja con circuitos como el multivibrador astable es deseable
calcular el ciclo de trabajo (duty cycle) del voltaje de salida.

Esto es importante porque, frecuentemente, se usa este circuito para activar a
otros dispositivos que están limitados por la cantidad de tiempo que pueden
permanecer activados o en la condición ON.

Si un componente electrónico está diseñado para trabajar en forma
intermitente, con tiempos de activación y tiempos de reposo para enfriamiento,
si es mantenido un tiempo continuo, eventualmente se deteriorará por
sobrecalentamiento.

El ciclo de trabajo está definido como el
porcentaje de tiempo que una forma de
onda o un dispositivo está en el estado
alto u ON.
( )
%100.. x
bajoTaltoT
altoT
CD
+
=

No es fácil determinar los valores
comerciales de las resistencias y el
condensador, para obtener un ciclo de
trabajo del 50%., pero ello se facilita
colocando un diodo en paralelo con RB,
tal como se muestra en la Fig. 139.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 217

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

MULTIVIBRADOR
MONOESTABLE .
Un circuito típico multivibrador
monoestable se observa en la Fig.
140.

La resistencia R y el condensador C
determinan la red RC que cargará al
condensador C y luego se
descargará a través del 555 en el
pin 7 (discharge).

Para iniciar el funcionamiento de este circuito se debe aplicar un pulso
momentáneo en el pin 2 (trigger).

El tiempo de duración del pulso de salida puede ser calculado mediante la
siguiente ecuación.

T(alto) = R . C . Ln 3
T (alto) = 1,1 . R . C

En el datasheet del circuito integrado 555 determine:
a. El voltaje de salida, nivel alto, en el pin 3 cuando dicho circuito integrado
está alimentado con 15 Voltios.
b. El rango del voltaje de alimentación.
c. La máxima corriente de salida.

HOJA DE OPERACIÓN 58.

MONTAR CIRCUITO COMPARADOR CON EL AMPLIFICADOR
OPERACIONAL 741.

El circuito comparador es la configuración más simple del amplificador
operacional, porque no requiere resistencias de realimentación, su conexión es
en lazo abierto.

En muchas aplicaciones se le utiliza para convertir una onda senoiodal en una
onda cuadrada.

PROCESO DE EJECUCIÓN :
1. Montar el siguiente circuito.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 218

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

2. Dibujar, en la cuadrícula mostrada, la forma de onda obtenida con el canal 1
y canal 2 del osciloscopio.

Recordemos que el voltaje de salida de todo comparador oscila entre
+Vsaturación y – Vsaturación. Donde Vsaturación es aproximadamente el 90%
del voltaje de alimentación del amplificador operacional.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 219

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 59.

MONTAR CIRCUITO INTEGRADOR CON EL AMPLIFICADOR
OPERACIONAL 741

El circuito integrador obtiene la función matemática integral de la onda de
entrada.

PROCESO DE EJECUCIÓN :
1. Montar el siguiente circuito.

En este caso, la onda de entrada es una onda cuadrada, que es la forma de
onda que se obtuvo en el circuito anterior.

2. Dibujar, en la cuadrícula mostrada a continuación, la forma de onda obtenida
con el canal 1 y canal 2 del osciloscopio.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 220

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 60.

MONTAR CIRCUITO SUMADOR CON EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
741.

El circuito sumador nos permitirá obtener la suma de dos formas de ondas o
magnitudes eléctricas.

PROCESO DE EJECUCIÓN
1. Montar el siguiente circuito.

Con el circuito mostrado, estamos sumando la onda de salida del circuito
comparador, que es una onda cuadrada, con la tensión continua obtenida en
el punto medio del potenci ómetro de 10KΩ, la onda resultante,
evidentemente, será la suma, pero con el adicional que está presente un
circuito integrador, podemos decir, que esta última parte del circuito es
realmente un circuito integrador-sumador.

2. Dibujar, en la cuadrícula
mostrada a continuación, la
forma de onda obtenida con el
canal 1 y canal 2 del
osciloscopio. Al variar el
potenciómetro de 10KΩ.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 221

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 222

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA 16 .

EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL.

La rápida expansión de circuitos más pequeños, livianos y complejos provocó
la necesidad de colocar no uno, sino cientos de transistores en una sola
pastilla de silicio.
Cuando se coloca más de un elemento en un circuito, al dispositivo resultante
se le denomina circuito integrado o C.I.

Uno de estos circuitos es el amplificador operacional, que es un amplificador
lineal diferencial, acoplado en DC y de alta ganancia.

El amplificador operacional ideal tiene ganancia infinita (Av = α), impedancia de
entrada igual a infinito (Zi = α) e impedancia de salida igual a cero (Zo = 0).

Los amplificadores operacionales prácticos tienen características de
desempeño que se aproximan bastante a los amplificadores operacionales
ideales.

La ganancia diferencial de un amplificador operacional sin realimentación se
conoce como ganancia de voltaje en lazo abierto, AVol (AV open loop).
Vid
Vo
AVol=

El amplificador operacional tiene una AVol = α, pero, los amplificadores
operacionales prácticos tiene una AVol alrededor de 5 000 a 100 000.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 223

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Debido a su alta ganancia sus características de respuesta se controlan
externamente, mediante la realimentación negativa, desde la salida hacia la
entrada.

Esta muy alta ganancia hace que, si los terminales de entrada son
cortocircuitados a GND, el voltaje de salida debería ser cero. Sin embargo, los
amplificadores operacionales prácticos tienen un voltaje offset de salida, es
decir, un voltaje pequeño en la salida cuando Vid = 0, como se ve en la Fig.
141.

Para corregir o anular este voltaje
offset, se utilizan los terminales offset
null (pines 1 y 5), colocando entre
ellos un potenciómetro y ajustándolo
hasta obtener Vo = 0 Voltios. Ver Fig.
142.

El amplificador operacional es
ampliamente usado en las
computadoras para efectuar
operaciones matemáticas tales como
suma, resta, integración,
diferenciación etc. También se le usa
como amplificadores de audio, de video, en circuitos osciladores etc., en
circuitos de instrumentación y de control PID así como en la comunicación
electrónica.

A causa de su versatilidad son ampliamente aplicados en todas las ramas de la
electrónica, tanto en circuitos digitales como lineales.

Debido a su complejidad de componentes electrónicos integrados en un chip,
para su estudio, se le considera como una caja negra, donde solamente
interesa conocer la entrada y la modificación de la salida, de acuerdo a
configuraciones típicas y usuales.

Son múltiples las aplicaciones del amplificador operacional, así se usa por
ejemplo en los siguientes circuitos:

a. Circuito inversor b. Circuito no inversor c.Circuito integrador
d. Circuito derivador e. Circuito sumador f. Circuito restador
g. Circuito comparador h. Circuito desfasador i. Circuito multivibrador
j. Circuito de instrumentación k. Circuito DAC
l. Circuito ADC etc.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 224

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

SÍMBOLO DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL .
Fig. 141. Símbolo Del amplificador operacional.

En la F ig. 141 se muestra el símbolo del amplificador operacional .

A diferencia del transistor, quien tiene una sola entrada (la base), El
amplificador operacional tiene dos entradas de señal. Estas dos entradas se
conocen como entrada no inversora ( + ) y entrada inversora ( - ).

La salida del amplificador operacional puede ser positiva o negativa, por lo
tanto este circuito integrado se alimenta con tensión positiva (+VCC) y con
tensión negativa (-VCC).

Puede ser conectado en configuración de lazo abierto o lazo cerrado.

En la configuración de lazo abierto, el amplificador operacional tiene una
ganancia muy elevada , representada por AVol; (AV open loop).

En la configuración de lazo cerrado, todo o una porción de la salida del
amplificador operacional es conectada de retorno a una de las entradas. Esto
se conoce como retroalimentación negativa y su ganancia resultante AVcl (AV
close loop) es menor que AVol.

Observe que el amplificador operacional requiere, para su funcionamiento, una
tensión dual; es decir, debe conectársele simultaneamente tensión positiva y
tensión negativa con respecto a un punto común, es lo que se conoce como
+VCC y – VCC.

El circuito integrado típico representativo del amplificador operacional es el
LM741.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 225

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Fig. 142. Conexión de la fuente de
alimentación +VCC y – VCC, incluyendo el
GND

En la Fig. 142 observe la forma de conexión de la fuente de alimentación.

Se requiere de una fuente de alimentación dual y simétrica ( +12V y - 12V por
ejemplo).

El terminal GND se toma de la unión de los otros dos terminales restantes de
ambas fuentes.

Fig 143.Orientación de los pines del LM741

CIRCUITO COMPARADOR.
El circuito comparador es la configuración más simple del amplificador
operacional, porque no requiere resistencias de realimentación, su conexión es
en lazo abierto, tal como se ve en la Fig 146 .

Este circuito tiene elevada ganancia de voltaje y su tensión de salida está dada
por la ecuación
()()( ) −−+= VVAVolVout .

Donde V(+) es el voltaje aplicado en la entrada no inversora, y V(-) en la
entrada inversora.

Debido a que AVol es muy grande, un pequeño diferencial de voltaje en la
entrada (V(+) – V(-)) causará que la salida vaya a la saturación.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 226

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

En otras palabras, la salida será recortada al máximo valor de salida posible, el
cual será aproximadamente el voltaje de alimentación (+VCC, -VCC), pero
debido a que hay caídas internas de voltaje, sólo llegará a, aproximadamente,
el 90% del VCC, conocido como voltaje de saturación (Vsat).

En esta configuración una de las dos entradas se configura como referencia,
por ejemplo en el circuito mostrado, la referencia va a ser la entrada no
inversora (pin 3) que se conecta a tierra (GND).

Para determinar el voltaje de salida en el pin 6, hacemos lo siguiente.

Tomamos un valor instantáneo, durante la transic ión desde 0 hasta π, por
ejemplo el marcado en la Pos 1 de la figura 144. En ese instante el voltaje en la
entrada inversora (pin2) es 8 Voltios, lo multiplicamos por - 1 (porque está
ingresando por la entrada inversora) y obtenemos - 8 Voltios.

Simultaneamente, en la entrada no inversora,en ese mismo instante tenemos
0 Voltios,que multiplicado por +1 (porque está ingresando por la entrada no
inversora) nos da, simplemente 0 Voltios.

Sumamos ambas cantidades y obt enemos -8 Voltios, ahora, no interesa la
cantidad, lo importante es la polaridad, es decir hemos obtenido -8 Voltios, lo
que indica que en el pin 6 (salida ) vamos a tener un valor igual a –Vsat.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 227

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

A continuación, tomamos otro valor instantáneo, durante la transición desde π
hasta 2π, por ejemplo el marcado en la Pos 2 de la figura 145. En ese instante
el voltaje en la entra da inversora (pin2) es - 6 Voltios, lo multiplicamos por - 1
(porque está ingresando por la e ntrada inversora) y obtenemos 6 Voltios.

Simultaneamente, en la entrada no inversora,en ese mismo instante tenemos
0 Voltios,que multiplicado por +1 (porque está ingresando por la entrada no
inversora) nos da, otra vez 0 Voltios.

Sumamos ambas cantidades y obtenemos 6 Voltios, lo que indica que en el
pin 6 (salida ) vamos a tener un valor igual a +Vsat.

Fig. 146. Circuito comparador y su forma de onda de entrada y salida.

Observemos el circuito y las formas de onda de la Fig. 146. Desde 0 hasta π,
en la entrada inversora se presenta una comba positiva con un valor máximo
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 228

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

de 26 Voltios y en la salida obtenemos una onda cuadrada con un valor
igual a – Vsat.

En este caso - Vsat será aproximadamente - 10 Voltios.

Se obtiene una tensión negativa (-10Voltios) porque, a pesar que la entrada es
una tensión positiva, sin embargo ingresa por la entrada inversora.

Veamos ahora, desde π hasta 2π, la entrada es una comba negativa de valor
igual a 26− Voltios y observamos que en la salida se obtiene una onda
cuadrada con un voltaje igual a +Vsat, es decir aproximadamente +10 Voltios.
Otra vez se produce la inversión de la tensión de entrada.

Si apreciamos detenidamente a las formas de onda , nos daremos cuenta que
el circuito convierte una onda senoidal en una onda cuadrada.

Evidentemente, la onda de salida siempre tendrá un valor de +Vsat y – Vsat, no
importa el valor o amplitud de la onda de entrada.

CIRCUITO INTEGRADOR- SUMADOR.
Para estudiar este circuito, aplicaremos el teorema de superpo sición,
analizando al circuito, primero con la entrada de la onda cuadrada y después
con la tensión continua DC obtenida en el punto medio del potenciómetro.

El circuito integrador, de la Fig 147, como su nombre lo indica, obtiene la
función matemática denominada integral, de la onda que llegue a su entrada.
La ecuación que define la salida de
este integrador es:
∫
−
=
T
dtVi
CR
Vo
0.
1

Esta ecuación se cumple, siempre que:
RF = 10 R
Periodo de entrada > 5RC
Ahora, si recordamos, la onda de
entrada Vi es una onda cuadrada y la onda cuadrada es una serie o sucesión de funciones tipo escalón
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 229

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Matemáticamente está comprobado que la integral de una
onda o funciòn tipo escalón de subida es una onda o función
tipo rampa ascendente.
Observando la ecuación de salida del
integrador, se observa que hay un signo
negativo que precede a toda la ecuación.
Ello nos indica que la onda de salida sufre
un desfase de 180º.
En otras palabras, para este circuito, a
causa del signo negativo, cuando llega un
escalón de subida, su salida, o sea la
integral del escalón, será una rampa de
bajada.

En la Fig 148, en el tramo desde 0 hasta
π, la onda de entrada Vi es un escalón de
bajada, por lo tanto, la salida Vo, la integral del escalón de bajada, será una
rampa de subida.

De igual modo, en el tramo de π a 2π, la onda Vi es un escalón de subida y su
salida Vo, la integral del escalón de subida, será una rampa descendente o de
bajada.
Esto origina que la sucesión de funciones
tipo rampa configuren una onda tipo
triangular.

CIRCUITO SUMADOR.
Ahora analizamos aplicando la tensión
continua que se obtiene en el punto
medio del potenciómetro de 100KΩ.

Consideremos, por ejemplo, que la
tensión en este punto, instantáneamente,
es -3 Voltios.

La ecuación de salida de un sumador es:
( )21VVVo +−=

Para obtener, gráficamente, la forma de
onda en Vo, consideremos los puntos 1,
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 230

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

2, 3 y 4.

Por ejemplo en el punto 1 tenemos:
Vo = - (-5V + - 3V) = 8V
En el punto 2 tenemos:
Vo = - (0V + - 3V) = 3V

En el punto 3, tenemos:
Vo = - (5V + - 3V) = - 2V
En el punto 4, finalmente tenemos:
Vo = - (0V + - 3V) = 3V

Y así, punto a punto, vamos delineando la forma de onda de salida en Vo.

Se observa que la onda triangular se ha desplazado hacia los valores positivos.

Finalmente, para los efectos prácticos si aplicamos una tensión continua
negativa por la entrada inversora, traerá como consecuencia que la onda
triangular de salida se desplace hacia los valores positivos.

Evidentemente, si se desea que la onda triangular se desplace debajo del eje
horizontal, hacia los valores negativos, será necesario aplicar a la entrada
inversora una tensión continua positiva, es decir la tensión de alimentación del
potenciómetro de 100KΩ, de -12 Voltios debe cambiarse a +12 Voltios.
Fig 150. Forma de onda de salida del circuito integrador-sumador.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 231

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 61.

MONTAR CIRCUITO DE APLICACIÓN DE LAS COMPUERTAS LÓGICAS.

Las compuertas lógicas básicas son la compuerta NOT, AND y OR.

PROCESO DE EJECUCIÓN :

COMPUERTA LÓGICA NOT .
1. Montar el siguiente circuito.
2. Completar la siguiente tabla.

COMPUERTA LÓGICA AND .

1. Montar el siguiente
circuito.
2. Completar la siguiente
tabla.

A B A . B
0 0
0 1
1 0
1 1
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 232

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

COMPUERTA LÓGICA OR .
1. Montar el siguiente circuito.

2. Completar la siguiente
tabla.

CIRCUITO DE APLICACIÓN.

Montar el siguiente circuito y explicar su funcionamiento.

A B A+B
0 0
0 1
1 0
1 1
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 233

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 234

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 235

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 236

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA 17 .

CANTIDAD ANÁLOGA.
Muchas cantidades naturales que vemos frecuentemente son análogas y
varían continuamente. Los sistemas análogos pueden manejar potencias más
altas que los sistemas digitales.

SEÑAL DIGITAL.
Los sistemas digitales pueden procesar, almacenar y transmitir datos más
eficientemente, pero sólo pueden asignar valores discretos en cada punto.
Asimismo, muchos sistemas análogo- digitales usan una mezcla de la
electrónica análoga y la digital para aprovechar la ventaja de ambas
tecnologías.

Un típico lector de C.D. soporta datos digitales que se encuentran grabados en
la superficie de C.D.; estos son convertidos a una señal análoga para su
amplificación.

NIVELES LÓGICOS Y DÍGITOS BINARIOS .
La electrónica digital usa circuitos que tienen dos estados, los cuales son
representados por dos niveles diferentes de voltajes ALTO o HIGH y BAJO o
LOW.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 237

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Los voltajes representan números en el
sistema binario.
Los niveles ALTO y BAJO están definidos
de la siguiente manera:
El nivel bajo está definido desde 0V hasta
0,8 Voltios y el nivel ALTO definido desde
2,4 Voltios hasta 5 Voltios.
Obsérvese que hay una zona de
indefinición, que se encuentra entre 0.8
Voltios y 2,4 Voltios.
En lógica binaria, un simple número es
llamado un bit (binary digit). Un bit puede
tener el valor, ya sea 1 o 0, dependiendo si el voltaje es ALTO y BAJO.

ENCAPSULADO DE LOS CHIPS .
El encapsulado de los chips o circuitos
integrados sigue la forma y tamaño
tradicional, generalmente, en la
tecnología del circuito impreso; sin
embargo con la aparición de la
tecnología de montaje superficial (SMD
Surface Mounted Device) el tamaño se
minimiza lo que permite reducir aún más
el volumen de los equipos, tal como lo vemos en la Fig. 152.

En la Fig 153 se observa la vista en corte
de un chip.

Como se puede apreciar la cápsula de
silicio es de un tamaño reducido,
ocupando el mayor espacio los pines de
conexión.

.
COMPUERTAS LÓGICAS .
El amplificador operacional es un ejemplo de circuito integrado analógico y se
denomina así porque trabaja con infinitos valores de entrada y salida.

Los circuitos digitales binarios, sin embargo, se caracterizan porque trabajan
únicamente con dos valores, con dos niveles lógicos, generalmente denotados
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 238

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

como 1 y 0, ALTO y BAJO, HIGH y LOW que indica, asimismo, presencia y
ausencia de tensión eléctrica, igual a 5 Voltios y 0 Voltios respectivamente.

La salida de dichas compuertas lógicas depende, obviamente, de las
condiciones de las entradas y también será 1 o 0 .

Las compuertas lógicas clásicas son las compuertas NOT, AND y OR , que son
las piedras angulares de la lógica digital.

Cada compuerta lógica está definida por su función y su operación es
dependiente de su TABLA DE FUNCION o TABLA DE VERDAD, basándos e
en los postulados del Álgebra de BOOLE (George Boole matemático
Británico, Reino Unido 1815 – Irlanda 1864).

Usualmente se trabaja con LÓGICA POSITIVA, es decir el nivel lógico 1 se
asocia con la presencia de tensión en su valor más alto, generalmente en la
familia TTL, es el rango entre 2,4 Voltios hasta 5 Voltios; mientras que el nivel
lógico 0 se asocia con la ausencia de tensión o su valor más bajo, típicamente
en el rango entre 0 Voltios y 0,8 Voltios.

Otro rango de valores son para la familia CMOS y la familia BiCMOS.

Hay un rango de indeterminación entre 0,8 Voltios hasta 2,4 Voltios.

La lógica de las compuertas lógicas es independiente del tiempo y se conoce
como lógica asincrónica.

FUNCIONES LÓGICAS BÁSICAS Y SU TABLA DE VERDAD .

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 239

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Se observa lo siguiente:

a. En la compuerta lógica AND, la salida es VERDADERO (1) si TODAS las
entradas son VERDADERO (1).
b. En la compuerta lógica OR, la salida es VERDADERO (1) si UNA O MAS
entradas son VERDADERO (1).
c. En la compuerta lógica NOT, la salida es lo OPUESTO a la entrada.

IDENTIFICACIÓN DE LOS PINES EN LAS COMPUERTAS LÓGICAS.

En los gráficos se observa la
disposición interna de las compuertas
según su código; por ejemplo el
circuito integrado 7408 tiene, en un
solo encapsulado, 4 compuertas
lógicas AND, estas compuertas son
completamente independientes, sin
embargo, todas tienen un punto de
alimentación común VCC, que es el
pin número 14, de igual modo un
punto común de tierra o GND que es
el pin número 7.

El mismo criterio se aplica para las otras compuertas lógicas.

OPERACIÓN DE LA COMPUERTA LÓGICA AND.
Aplicando la tabla de verdad de
la compuer ta AND,
comprobamos que desde t0
hasta t1, la entrada A y la
entrada B son iguales a 0, por lo
tanto su salida A.B será 0.

Sin embargo desde t2 hasta t3,
la entrada A y la entrada B son
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 240

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

iguales a 1, luego su salida A.B será también igual a 1.

La compuerta lógica AND es usada en programación de computadoras como
una máscara selectiva. Por ejemplo, si se desea retener ciertos bits de un
número binario, pero anulando los otros y ponerlos 0, se puede usar una
máscara con 1’s en la posición de los bits retenidos.
Número binario : 10010011, se desea retener los primeros cuatro bits.
AND mask : 00001111
Resultado : 0000 0011

OPERACIÓN DE LA COMPUERTA LÓGICA OR .

Al igual que en el caso
de la compuerta lógica
AND, empleando la tabla
de verdad, observamos
que desde to hasta t1
ambas entradas A y B
son iguales a 0, por lo
tanto, su salida A+B será
igual a 0.

Desde t1 hasta t2 la entrada A es igual a 1, mientras que la entrada B es igual
a 0, en consecuencia, su salida A+B será igual a 1.

La compuerta OR puede ser usada en programación de computadoras cuando
se desea colocar ciertos bits a 1.
Número binario : 10010011, se desea que los primeros cuatro bits sean 1’s
OR mask : 00001111
Resultado : 10011111

OPERACIÓN DE LA COMPUERTA LÓGICA NOT .

Finalmente, en la compuerta
lógica NOT, en la salida
tendremos el complemento
de la entrada.

Por ejemplo, desde to hasta
t1, la entrada A tiene un nivel
lógico 0, luego, su salida será
igual a 1. De modo similar,
desde t1 hasta t2, la entrada A tiene un valor igual a 1, y su salida tendrá un
nivel lógico igual a 0.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 241

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

N°
1
2
Osciloscopio digital
Fotoresistencia de 100 Kohmios
Termistor 1Kohmios
Transistor BD175
Protoboard
Montar circuito de aplicación de la fotoresistencia
Montar circuito de aplicación del termistor
Alicate de corte diagonal de 4"
Resistencias de diversos valores de 1/2 Wattio
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL HOJA:1/1
HT:T8DCE
Tiempo: 05 horas
Alambre telefónico 2x22 AWG
CIRCUITOS CON LDR Y TERMISTOR
DENOMINACIÓN
HERRAMIENT AS / INST RUMENT OS
Multímetro digital
Destornillador plano de 4"x1/8"
ORDEN DE EJECUCIÓN
Fuente de alimentación digital programable
Alicate de punta semiredonda de 4"
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 242

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

HOJA DE OPERACIÓN 62.

MONTAR CIRCUITO DE APLICACIÓN DE LA FOTORESISTENCIA .
La fotoresistencia o LDR (Light depending resistance) es un semiconductor
cuyo valor óhmico varía inversamente con la luz incidente.

Primero debemos probar la condición de la LDR, midiendo su Resistencia dark
(plena oscuridad) y su resistencia light (plena iluminación) .
PROCESO DE EJECUCIÓ N:
1. Solicitar una foto resistencia (LDR) e insertar la en el protoboard.
2. Utilizar una lámpara como la fuente de luz que va a incidir sobre la foto
resistencia.
3. Montar el siguiente circuito y completar la Tabla adjunta.

4. Montar, a continuación, el siguiente circuito.

Resistencia Dark (Obscuro) Resistencia Light (Iluminado)
Lectura del Ohmímetro Lectura del Ohmímetro

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 243

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

5. Mantener desconectada la tensión de alimentación trifásica del motor.
6. Colocar un Voltímetro DC en los bornes de la resistencia de 220 ohms
(emisor del transistor BD135).
7. Calibrar el potenciómetro de tal modo que, sin luz incidiendo sobre la LDR,
la lectura del Voltímetro sea cercana a los 0 Voltios. Y cuando incida la luz
sobre la LDR, dicha luz aumente, lo más cercano a los 10 Voltios.
Cuando obtenga esos niveles de tensión aproximados, con luz y sin luz, ya
no accione el potenciómetro. El circuito está calibrado.
8. Energice el resto del circuito con la tensión alterna trifásica y complete la
siguiente tabla.

Sin luz sobre la LDR Con luz sobre la LDR Sin luz sobre la LDR
Condición del
contactor
Condición del
motor
Condición del
contactor
Condición del
motor
Condición del
contactor
Condición del
motor

HOJA DE OPERACIÓN 63.

MONTAR CIRCUITO DE APLICACIÓN DEL TERMISTOR.
El termistor es una resistencia sensible a la temperatura, es decir, su
resistencia depende la temperatura de su entorno; también se dice que el
termistor es una “resistencia térmica” no lineal.
PROCESO DE EJECUCIÓ N.
1. Solicitar un termistor e insertarlo en el protoboard.
2. Montar el siguiente circuito.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 244

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

3. Conectar solamente la fuente de 10 Voltios.
4. Medir la resistencia del termistor a temperatura ambiente. Anotar este valor.
5. Configurar un puente de Wheastone, con los valores adecuados para que el
puente esté balanceado. Por ejemplo, asumiendo que a temperatura
ambiente la resistencia del termistor es de 470 ohmios, configuramos el
puente de Wheatstone, tal como está indicado en el circuito mostrado.
6. Colocar un voltímetro DC, como está indicado en el circuito arriba mostrado.
7. Ajustar el potenciómetro de tal modo que, a temperatura ambiente, la lectura
del Voltímetro sea menor que 0,6 Voltios.
8. Acercar una fuente de calor al termistor, la lectura del Voltímetro debe variar
a un valor mayor de 0,7 Voltios, que es la mínima tensión que necesita el
transistor BD135 para funcionar.
9. Terminar el montaje del circuito y completar la siguiente tabla.

Resistencia del
termistor a
temperatura
ambiente
Lectura del
Voltímetro a
temperatura
ambiente
Lectura del
voltímetro al
acercarle una
fuente de calor
Condición de la
lámpara a
temperatura
ambiente
Condición de la
lámpara al
acercarle la
fuente de calor
al termistor
Medido Medido Medido Observado Observado

10. Montar el siguiente circuito.

11. Ajustar el potenciómetro de tal modo que, a temperatura ambiente, la
lectura del Voltímetro sea cercana a 0 Voltios.
12. Acercar una fuente de calor al termistor, la lectura del Voltímetro debe
variar a un valor cercano a +Vsat-
13. Terminar el montaje del circuito y completar la siguiente tabla.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 245

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Resistencia del
termistor a
temperatura
ambiente
Lectura del
Voltímetro a
temperatura
ambiente
Lectura del
voltímetro al
acercarle una
fuente de calor
Condición de la
lámpara a
temperatura
ambiente
Condición de la
lámpara al
acercarle la
fuente de calor
al termistor

HOJA DE INFORMACIÓN TECNOLÓGICA 18 .

TRANSDUCTORES .
Un transductor es cualquier dispositivo que convierte algún tipo de parámetro
físico, mecánico o estimulo en una corriente, voltaje o resistencia cuya
magnitud está en proporción a la magnitud del estímulo. Por ejemplo, un
transductor de flujo convierte la presión de un dispositivo neumático o
hidráulico en un pequeño voltaje o corriente.

Cuando es necesario monitorear y/o regular la temperatura de un proceso
industrial existen varios transductores disponibles para sensar el cambio de
temperatura. Entre ellos tenemos los termistores, termocuplas, resistencias
sensibles a la temperatura (RTD) y sensores en circuito integrado.

La elección, por supuesto, depende principalmente de la respuesta operacional
del dispositivo. Por ejemplo, una RTD es muy lineal en su respuesta, sin
embargo, el termistor es no lineal.

Los transductores caen dentro de dos grandes categorías: activos y pasivos.

Los transductores activos generan corriente eléctrica o voltaje (aunque
usualmente es muy pequeña) en respuesta directa a una estimulación del
ambiente. Dos ejemplos son las termocuplas y las celdas solares. La primera
genera un pequeño voltaje cuando es calentada y las segundas generan un
pequeño voltaje cuando son expuestas a la luz.

Los transductores pasivos producen un cambio en magnitud de alguna
propiedad eléctrica como la capacitancia, resistencia o inductancia como
resultado de una estimulación. Generalmente requieren de energía eléctrica
externa para la excitación. Por ejemplo tenemos las galgas extensiométricas,
los termistores y las LDR.

El hecho que la resistencia de los metales cambia cuando cambia la
temperatura es la base para obtener una sensor de temperatura,

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 246

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

LA FOTORESISTENCIA O LDR.
La LDR (Light Depending Resistance) o foto resistencia es un semiconductor
cuyo valor óhmico varía inversamente con la intensidad de luz incidente.

En otras palabras, cuando se
ilumina la LDR, disminuye su
resistencia, pues la energía
luminosa libera algunos electrones
de sus enlaces con lo que aumenta
la conductividad intrínseca del
material (efecto fotoeléctrico
interno).

La Fig. 154 muestra la curva de
respuesta de la foto resistencia (Resistencia vs Intensidad de luz).

Se observa que cuando aumenta la intensidad de luz, la resistencia de la LDR
disminuye.

La foto resistencia o LDR generalmente se emplea en los exposímetros de las
cámaras fotográficas para medir la intensidad de luz, previa a la toma de la
fotografía, igualmente se utiliza en los interruptores crepusculares para
controlar el encendido y apagado automático de la luz pública mediante la luz
solar; es decir, cuando anochece, la foto resistencia activa a un circuito que
energiza las luminarias de alumbrado público y éstas se iluminan; y cuando
amanece, al salir el sol, la foto resistencia desenergiza a las luminarias de
alumbrado público y éstas se apagan.

También se emplean como indicadores de presencia de alguna persona en las
viviendas para evitar robos cuando el dueño se ausenta por varios días.

SÍMBOLO DE LA LDR O FOTORESISTENCIA .
La Fig. 156 nos muestra el símbolo de la foto
resistencia o LDR.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 247

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

ASPECTO FISICO DE UNA LDR O FOTO RESISTENCIA.
En la Fig. 155 apreciamos el aspecto físico típico de una LDR.

La LDR (Light Depending Resístance) o conocida como fotorresistencia, es un
semiconductor cuya resistencia varía con la cantidad de luz que es aplicada al
material sensible a la luz usada en su fabricación. Por muchos años el
compuesto sulfuro de cadmio (CdS) fue usado en la fabricación de las LDR.

Las LDR actualmente están siendo reemplazadas, en muchas aplicaciones de
control industrial, por emisores infrarrojos y detectores los cuales no son tan
sensibles a la luz del medio ambiente o a otras fuentes de luz existentes en una
fábrica industrial.

Las LDR continúan siendo usadas en aplicaciones donde es necesario sensar
la magnitud de la luz blanca o luz solar, tal como en los circuitos de control de
la luz de alumbrado público.

TERMISTORES.
El termistor es un semiconductor de materiales cerámicos hechos por mezclas
de óxidos metálicos tales como manganeso, níquel , cobalto, cobre, hierro y
uranio.

Muchos termistores son construidos en base a materiales semiconductores
porque sus propiedades de conducción varían cuando son calentados o
expuestos a mayor energía térmica.

Generalmente, la resistencia de un metal se incrementa cuando la temperatura
se eleva y disminuye cuando la temperatura se reduce. Así una indicación de
temperatura puede ser obtenida midiendo su resistencia.

Sin embargo a diferencia de los metales, la resistencia del termistor cae
cuando la temperatura se eleva y se eleva cuando la temperatura se reduce.

Como todo semiconductor, una mayoría de sus electrones de valencia están
unidos en enlaces covalentes con sus vecinos. Cuando una fuente de energía
calorífica es aplicada, un número de estos enlaces se rompe, produciendo
electrones libres. Esto resulta en una disminución de la resistencia del
termistor.

Dentro de ciertos límites , a mayor temperatura, mas electrones son liberados y
más baja es su resistencia.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 248

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Los termistores caen dentro de dos categorías: NTC (Negative T emperature
Coefficient), cuando se incrementa la temperatura, su resistencia disminuye y
PTC (Positive Temperatura Coefficient), cuando aumenta la temperatura, la
resistencia se incrementa.

Los termistores vienen de diversas formas y tamaños, muchos de ellos son
pequeños y algunos tienen una protección de vidrio o metálico. Debido a su
pequeño tamaño, los termistores pueden ser usados en lugares donde otros
sensores de temperatura no pueden ser empleados.

SÍMBOLO DEL TERMISTOR .

.

ASPECTO FISICO DE UN TERMISTOR

En la Fig 158 apreciamos el
aspecto físico de los termistores
y en la Fig 159 observamos la
curva Resistencia –
Temperatura de un termistor
NTC.

Observe el rápido decrecimiento
en la resistencia cuando se
incrementa la temperatura.

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 249

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

MATERIALES REQUERIDOS PARA EL DESARROLLO DE LAS
PRÁCTICAS PLANTEADAS EN ESTE MANUAL

CIRCUITOS
INTEGRADOS
7400
7408
7432
7447
7490
Display ánodo
común, 1 dígito.
4N35
MOC3041
7812
7912
LM317
LM555
LM741

TRANSISTORES
BD137 (NPN)
IRF840 (MOSFET)
2N2222 ( NPN) (2)
2N2646 ( UJT)
BT151- 500R ( SCR)
BT136 ( TRIAC)

DIODOS
1N4007
Diodo Puente 2A/1KV
Zener 6,1 V/1W
Zener 12 V/1W
Zener 18V /1W
Diodo led 5 mm (3)

CONDENSADORES
0,1 µF/100V (2)
0,01 µF/100V
0,22 µF/100V
100 µF/100V
1000 µF/50V (2)

RESISTENCIAS
3,3 KΩ / ½W
4,7 KΩ / ½W (2)
10 KΩ / ½W (2)
15 KΩ / ½W
12 KΩ / ½W
33 KΩ / ½W
5,6 KΩ / ½W
1 KΩ / ½W
2,2 KΩ / ½W
3,9 KΩ / ½W
470Ω / ½W (2)
470Ω / 5W
100Ω / ½W
22 KΩ / ½W
10 Ω / 5W
2,7 KΩ / ½W
6,8 KΩ / ½W
100 KΩ / ½W (2)
27 KΩ / ½W
270Ω / 3W
330Ω / 5W
220Ω / ½W (3)
47Ω / ½W
47 KΩ / ½W
680Ω / ½W
4,7 KΩ / 5W (2)
1M KΩ / ½W
10M KΩ / ½W
120 Ω / ½W
1,2 KΩ / ½W

POTENCIÓMETROS
PARA CHASSIS
1 KΩ / 1W
5 KΩ / 1W
10 KΩ / 1W
50 KΩ / 1W
100 KΩ / 1W

MÁQUINAS
Transformador
220V/0V,6V,12V,24V,
/ 3A
Motor trifásico
220V/1HP
Contactor trifásico
3P+2NA+2NC,25A,60
Hz
Relé encapsulado 11 pines 24VDC /10A
INSTRUMENTOS
Osciloscopio digital
Pinza digital amperimétrica.
Multímetro digital
Fuente regulada 0 a ±30VDC / 3A HERRAMIENTAS
Destornillador plano 3/16” / 4”
Alicate de punta semiredonda de 4”
Alicate de corte
diagonal de 4”
ACCESORIOS
Termistor NTC 10KΩ
LDR 1KΩ
Protoboard 840
puntos
Lámpara incandescente E-27
de 220V/100W
Portalámpara E-27
recto/porcelana/p techo.
Interruptor SPST
Pulsador NA
Pulsador NC
Inductancia 2,5 H / 750 mA
Alambre Nº 3x24 AWG
Cordón mellizo 2x18 AWG

ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 250

DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRÓNICOS

BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA

1.- Título: MODERN INDUSTRIAL ELECTRONICS
Autor : James R. DAVIS
Editorial : PRENTICE HALL.

2.- Título: CIRCUIT ANÁLISIS FOR ELECTRONICS
Autor : Lorne MAC DONALD
Editorial : THE TECHNICAL EDUCATION PRESS

3.- Título: MEASUREMENT FOR TECHNI CIANS
Autor : Abraham MARCUS y John D. LENK
Editorial : PRENTICE HALL

4.- Título: MODERN SEMICONDUCTOR ELECTRONICS
Autor : Denis HALL y Edward GREY
Editorial : BRODHEAD GARRET Co.

5.- Título: DISEÑO ELECTRONICO, CIRCUITOS Y SISTEMAS
Autor : C.J. SAVANT , M. RODEN y G. CARPENTER
Editorial : ADDISON- WESLEY IBEROAMERICANA

6.- Título: ELECTRONICS DEVICES AND CIRCUIT THEORY
Autor : R. BOYLESTAD y L. NASHELSKY
Editorial : PRENTICE HALL

7.- Título: ABC’S OF INDUSTRIAL ELECTRONICS
Autor : J.A. WILSON
Editorial : HOWARD W. SAMS & Co, INC

8.- Título: TRANSISTOR MANUAL
Autor : L.O. MAIER
Editorial : GENERAL ELECTRIC

9.- Título: INTRODUCTION TO ELECTRIC CIRCUITS
Autor : Herbert W. JACKSON
Editorial : PRENTICE HALL

10.- Título: CURSO DE ELECTRONICA
Autor : Francis MILSANT
Editorial : EDITORES TÉCNICOS ASOCIADOS

11.- Título: DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRONICOS
Autor : J. GARCIA V. Y J. GARCIA V.
Editorial : C.I.E.I.

12.- www.alldatasheet.com

www.irf.com
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 251

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