Componentes eléctricos, electrónicos y aparatos de medida.
Desde que Lorenzo y María llegaron a la empresa para desarrollar el módulo de FCT , el ambiente de acogida de los trabajadores y trabajadoras ha sido extraordinario.
Además, no hay muchas mujeres que se decidan por la rama de Automoción a nivel industrial, por lo que los mandos del taller lo han recibido de manera muy especial.
Les han facilitado ropa de trabajo, como a cualquier otro empleado o empleada de la empresa, lo que es motivo de integración desde el principio.
Durante el desarrollo del módulo deben pasar por todas las secciones relativas a los conocimientos que han recibido en el Instituto.
Les han entregado también un armario personal en los vestuarios para su uso, donde pueden dejar sus efectos personales cuando se cambien al inicio de su jornada.
Lorenzo y María comentan entre ellos:
─Me ha gustado mucho el recibimiento e interés de todos los empleados y empleadas, ¿y a ti Lorenzo?
─ Se dice que el preludio de un buen fin, es un buen comienzo y yo, también he tenido una muy buena impresión.
Aunque el tutor del Instituto ha entregado toda la documentación necesaria a la empresa, por cortesía deben rellenar una serie de fichas personales, sobre todo, para estar localizados por si surge algún problema urgente que se les deba comunicar.
Posteriormente, el jefe de taller les asigna ponerse trabajar con el oficial de la primera sección por la que van a pasar, su nombre es Antonio.
Antonio les encarga el primer trabajo. Consiste en comprobar todo lo referente a la documentación técnica necesaria de un vehículo en el que va a iniciar la reparación.
El vehículo en cuestión ya ha sido presupuestado y el cliente, en este caso, lo ha aceptado y debe comenzarse la reparación. Los trabajos de reparación necesarios deben realizarse mediante equipos de diagnosis ya que se trata de una avería eléctrica.
1.- Elementos pasivos.
María y Lorenzo comentaban la necesidad de aprender el funciona miento y la misión de algunos componentes electrónicos, ya que en la actualidad y aún más en el futuro próximo, los automóviles tienen y tendrán gran cantidad de estos elementos y que su conocimiento les ayudaría a entender mejor el funcionamiento de muchos componentes del automóvil y a diagnosis de sus averías.
Te preguntarás por que el nombre de elementos pasivos, ya que algo pasivo es algo que no hace nada.
En electrónica los componentes pasivos son aquellos que dentro de un circuito no proporcionan ganancia, sin embargo consumen energía eléctrica que es transformada en calor, no modifican ni amplifican la tensión o la corriente y tienen como misión transmitir señales eléctricas.
Como componentes pasivos tenemos los cables, resistencias, condensadores, bobinas, interruptores, relés, etc.
1.2.- Resistencias.
Como vimos en la unidad anterior, resistencia es la dificultad que opone un material al paso de la corriente eléctrica y en la que se produce una caída de tensión.
En este apartado vamos a estudiar diferentes tipos de resistencias: fijas y variables y una serie de resistencias especiales, que variaran su valor en función de agentes externos como la temperatura, la luz y la tensión recibida.
1.2.1.- Resistencias fijas o lineales (I).
Las denominadas resistencias fijas son aquellas cuyo valor óhmico no varía, permanece constante a lo largo del tiempo, aunque su valor varía sensiblemente con la temperatura hasta alcanzar la temperatura de equilibrio, es decir, hasta igualar el calor generado por efecto Joule y el calor disipado.
El valor final de la resistencia lo podemos calcular con la siguiente ecuación.
Siendo:
- R1= resistencia final.
- R0= resistencia inicial.
- T1= temperatura inicial.
- T0= temperatura final.
- α= coeficiente de temperatura.
Este tipo de resistencias se fabrican de varias formas: de hilo o bobinadas, constituidas por un soporte de material aislante y resistente a la temperatura, alrededor del cual se enrolla el hilo que variará su sección y resistividad en función de la resistencia y potencia deseada.
Otro tipo de resistencias fijas son las fabricadas por un mal conductor como: el grafito y el carbón que triturados y mezclados con una sustancia aglomerante y recubierta de un material cerámico, sobre el cual se graban unas bandas de colores para indicar su valor, dan lugar a las resistencias pirolíticas.
La resistencia como todos los elementos que intervienen en un circuito se representan mediante un símbolo que esta recogido en la norma UNE.
Las resistencias se marcan con 3 ó 4 bandas que indican su valor resistivo y una banda que nos indica su tolerancia.
Para poder determinar el valor de una resistencia mediante el código de colores, procedemos de la siguiente manera:
- La lectura comienza de izquierda a derecha, situando las tres bandas de color a la izquierda y la banda de tolerancia a la derecha.
- Para las resistencias de 3 bandas, la primera y la segunda corresponden con la primera y la segunda cifra.
- La 3ª indica el multiplicador.
- Por último la franja más separada nos indica la tolerancia o desviación máxima.
- Para resistencias con 4 bandas, la primera, segunda y tercera corresponden con la primera, segunda y tercera cifra.
1.2.1.1.- Resistencias fijas o lineales (II).
A continuación tenemos una tabla con el código de colores para resistencias de valor fijo.
| Color | 1ª Banda 1ª cifra | 2ª Banda 2ª cifra | 3ª Banda 3ª cifra | multiplicador | tolerancia % |
|---|---|---|---|---|---|
| Negro | 0 | 0 | 0 | x 1 | |
| Marrón | 1 | 1 | 1 | x 10 | ± 1 % |
| Rojo | 2 | 2 | 2 | x 100 | ± 2 % |
| Naranja | 3 | 3 | 3 | x 1000 | |
| Amarillo | 4 | 4 | 4 | x 10.000 | |
| Verde | 5 | 5 | 5 | x 100.000 | |
| Azul | 6 | 6 | 6 | x 1.000.000 | |
| Violeta | 7 | 7 | 7 | x 10.000.000 | |
| Gris | 8 | 8 | 8 | x 100.000.000 | |
| Blanco | 9 | 9 | 9 | x 1.000.000.000 | |
| Oro | x 0,1 | ± 5 % | |||
| Plata | x 0,01 | ± 10 % | |||
| Sin color | ± 20 % |
- La lectura comienza de izquierda a derecha, situando las tres bandas de color a la izquierda y la banda de tolerancia a la derecha.
- Para las resistencias de 3 bandas, la primera y la segunda, corresponden con la primera y la segunda cifra.
- La 3ª indica el multiplicador.
- Por último la franja más separada nos indica la tolerancia o desviación máxima.
- Para resistencias con 4 bandas, la primera, segunda y tercera, corresponden con la primera, segunda y tercera cifra.
Ejemplos.
- Banda marrón 1.
- Banda negro 0.
- Banda rojo 100.
- Banda plata ± 10 %.
10 x 100± 10 % = 1000 ± 10 % Ω
- Banda marrón 1.
- Banda negro 0.
- Banda rojo 2.
- Banda verde 100000.
- Banda plata ± 10 %.
102 x 100000 ± 10 % = 10200000± 10 % Ω
1.2.2.- Resistencias variables (I).
Este tipo de resistencias son las que su valor óhmico no es constante, sino que pueden variar por medios mecánicos o físicos. Dentro del primer grupo tenemos los potenciómetros y los reóstatos. El segundo tipo de resistencias es muy variado, entre ellas tenemos las NTC, PTC, LDR, VDR, etc.
- Resistencia ajustable y potenciómetro.
Es un tipo de resistencia variable que permite ajustar su valor deslizando un cursor sobre una película de grafito, utilizada en circuitos que requieren una determinada precisión, denominadas resistencias ajustables, su ajuste se realiza girando una ranura que se encuentra en el centro de la resistencia, una vez ajustado no se vuelve a modificar.
Otra resistencia ajustable es el potenciómetro, con una estructura similar a la resistencia ajustable, en este caso sustituimos la película de grafito por una bobina de materias conductor. Cuenta con un vástago para su regulación y se utiliza como divisor de tensión variable.
- Resistencias no lineales, dependientes de variables físicas.
- Termistor.
Es una resistencia cuyo valor varía considerablemente según la temperatura a la que se halla sometida, existen dos tipos de termistores según la variación de la resistencia. Se usa en los circuitos eléctricos para proteger los dispositivos de los aumentos de temperatura del sistema. El término termistor proviene de Thermally Sensitive Resistor.
Existen dos tipos de termistor:
Los termistores NTC, son fabricados a partir de los óxidos de metales de transición, manganeso, cobalto, cobre y níquel.
Los termistor PTC, son fabricación de titanato de bario.
- NTC (Negative Temperature Coefficient) – coeficiente de temperatura negativo.
Estas resistencias con coeficiente de temperatura negativo, disminuye su resistencia a medida que aumenta su temperatura.
El rango de funcionamiento esta comprendido entre -200 ºC y 1000 ºC. En automoción las utilizamos para: el control de temperatura del líquido refrigerante, del aire aspirado para la combustión, de la temperatura interior del habitáculo, etc.
- PTC (Positive Temperature Coefficient) – coeficiente de temperatura positivo.
La resistencia con coeficiente de temperatura positivo, aumenta su resistencia cuando lo hace su temperatura.
El rango de funcionamiento está comprendido entre -20 ºC y ±125 ºC, en automoción las utilizamos como resistencias calefactoras, resistencias de caldeo de sonda Lambda y para monitorizar la temperatura en alumbrado LED.
- NTC (Negative Temperature Coefficient) – coeficiente de temperatura negativo.
- Termistor.
1.2.2.1.- Resistencias variables (II).
En este apartado seguiremos viendo las resistencias variables.
- Varistor.
- VDR (Voltaje Dependent Resistor). Un varistor es una resistencia cuyo valor óhmico disminuye cuando la tensión eléctrica que se le aplica, aumenta.
Están fabricados con carburo de silicio prensado. Este compuesto se comprime para formar discos de diferente tamaño.
Tienen un tiempo de respuesta rápido, se utiliza para proteger los circuitos eléctricos contra variaciones bruscas de voltaje o picos de corriente. Se coloca en paralelo al circuito para proteger los contactos móviles de relés, interruptores, conmutadores, etc.
El varistor sólo suprime picos transitorios de tensión. Si se somete a una tensión elevada constante el varistor se quema.
- VDR (Voltaje Dependent Resistor). Un varistor es una resistencia cuyo valor óhmico disminuye cuando la tensión eléctrica que se le aplica, aumenta.
- Fotoresistencia.
- LDR (light-dependent resistor). Una fotorresistencia es un semiconductor cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad luminosa incidente sobre la LDR.
También se llama fotorresistor, fotoconductor o célula fotoeléctrica. Un fotorresistor está hecho de un semiconductor que al incidir los rayos de luz, los fotones son absorbidos por el semiconductor dando a los electrones la energía para saltar la banda de conducción. El electrón libre que resulta y su hueco asociado conducen electricidad, de tal modo que disminuye la resistencia.
Se fabrican de diversos tipos, se pueden encontrar células baratas de sulfuro del cadmio en muchos artículos de consumo, por ejemplo: una cámara fotográfica, medidores de luz, relojes con radio, alarmas de seguridad y sistemas de encendido y apagado del alumbrado de calles en función de la luz ambiente.
El valor de resistencia eléctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en él y muy alto cuando está a oscuras.
- LDR (light-dependent resistor). Una fotorresistencia es un semiconductor cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad luminosa incidente sobre la LDR.
1.2.- Bobinados.
Una bobina es un conductor recubierto por un barniz aislante arrollado sobre un núcleo de material magnético.
Cuando por una bobina se hace circular una corriente eléctrica, se genera alrededor de esta un campo magnético, directamente proporcional a las variables siguientes:
- Intensidad de corriente que circula por la bobina.
- Número de espiras que forma la bobina.
- Tipo de material que forma el núcleo.
En el Sistema Internacional de Medidas (SI), si el flujo (Φ) se expresa en weber y la intensidad (I) en amperio, el valor de la inductancia vendrá en henrio (H).
Un henrio o henry es la inductancia eléctrica de un circuito que genera una fuerza electromotriz de 1 voltio, cuando circula por él una corriente eléctrica, que varía a razón de un amperio por segundo. Su símbolo es H y su nombre fue dado en honor del científico estadounidense Joseph Henry.
El coeficiente de autoinducción depende de las características geométricas de la bobina y de la permeabilidad magnética de su núcleo.
En este enlace podrás aumentar los conocimientos sobre las resistencias.
En esta página encontraras una pequeña explicación sobre algunos componentes electrónicos.
1.2.1.- Transformador.
Se denomina transformador a un dispositivo electromagnético que permite aumentar o disminuir el voltaje y la intensidad de una corriente alterna, de forma tal que su producto permanezca constante. El producto de intensidad de corriente por voltaje es constante en cada juego de bobinas, de forma que en un transformador elevador el aumento de voltaje de la bobina secundaria viene acompañado por la correspondiente disminución de corriente, manteniendo la frecuencia.
Los transformadores son dispositivos construido con dos bobinas acopladas magnéticamente entre sí basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce. Estas bobinas o devanados se denominan primario y secundario. La bobina conectada a la fuente de energía se denomina bobina primaría y la otra bobina secundaria. Las bobinas se encuentran aisladas en términos eléctricos.
En la mayoría de los transformadores se realizan los devanados de las bobinas uno encima del otro, para mejorar el acoplamiento magnético.
Un transformador cuyo voltaje secundario sea superior al primario se llama transformador elevador. Si el voltaje secundario es inferior al primario, recibe el nombre de transformador reductor, aunque los transformadores son reversibles, es decir, pueden funcionar en los dos sentidos.
En un automóvil usamos el transformador en las bobinas de encendido para transformar la baja tensión de la batería en alta tensión, necesaria para el salto de chispa en la bujía.
1.2.2.- Funcionamiento de un transformador.
Te habrás preguntado alguna vez de que manera podemos aumentar o disminuir la tensión para poder utilizarla en los aparatos eléctricos que tenemos en casa.
Cuando hacemos pasar una corriente por el devanado primario este crea un campo magnético que conducido por el núcleo afecta al devanado secundario, induciéndose en él una corriente. Esta corriente desaparece si la corriente aplicada en el primario es una corriente continua, porque es fundamental para producir corriente inducida que el campo magnético sea variable y el campo magnético que produce la corriente continua es fijo.
En el momento de abrir el circuito primario el campo magnético desaparece y esta nueva variación induce de nuevo corriente en el secundario.
Por lo tanto un transformador funciona con corriente alterna que al cambiar de sentido esta produce un campo magnético variable, necesario para producir una fuerza electromotriz constante.
La tensión y la corriente inducida en el secundario siguen una relación de transformación. La relación de transformación nos indica el aumento o disminución que sufre el valor de la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada en el transformador.
La relación entre la tensión en bornes del primario (V1) y la fuerza electromotriz inducida en el secundario (V2), es directamente proporcional al número de espiras de los devanados primario (N1) y secundario (N2).
La relación entre la intensidad de entrada y salida en un transformador están en razón inversa del número de espiras.
Donde: (V1) es la tensión en el devanado primario o tensión de entrada, (V2) es la tensión en el devanado secundario o tensión de salida, (I1) es la corriente en el devanado primario o corriente de entrada, e (I2) es la corriente en el devanado secundario o corriente de salida, (N1) es el número de espiras del devanado primario, (N2) es el número de espiras del devanado secundario.
1.3.- Relé.
¿Sabes que es y para qué sirve un relé?
Un relé es un dispositivo electromagnético que cumple la función de interruptor e inversor de corriente. Es un componente que consta de dos circuitos diferentes: un circuito electromagnético que nos servirá para gobernar el circuito en el que está montado el relé y un circuito de contactos, intercalado en el circuito que queremos controlar.
Su funcionamiento está basado en el electromagnetismo. Cuando la corriente atraviesa la bobina produce un campo magnético que magnetiza un núcleo de hierro dulce, este atrae al contacto móvil, cerrando el circuito. Cuando se desactiva el interruptor desaparece el campo magnético separándose los contactos.
El relé electromagnético lo utilizamos para controla una corriente elevada mediante una pequeña señal eléctrica, con lo que conseguimos proteger los contactos del interruptor o conmutador y evitamos una caída de tensión excesiva en los contactos.
Los contactos de un relé electromagnético pueden adoptar diferentes estados:
- En estado de reposo abiertos, conectan el circuito cuando se activa el relé.
- Desconectado cuando el dispositivo no está activo. Los contactos en reposo cerrados desconectan el circuito cuando el relé está activado.
- Características técnicas.
- Parte electromagnética.
- Corriente de excitación.- Intensidad que circula por la bobina necesaria para activar el relé.
- Tensión nominal.- Tensión de trabajo para la cual el relé se activa.
- Tensión de trabajo.- Margen entre la tensión mínima y máxima, garantizando el funcionamiento correcto del dispositivo.
- Consumo nominal de la bobina.- Potencia que consume la bobina cuando el relé está excitado con la tensión nominal a 20 ºC.
- Contactos.
- Tensión de conexión.- Tensión entre contactos antes de cerrar o después de abrir.
- Intensidad de conexión.- Intensidad máxima que un relé puede conectar o desconectarlo.
- Intensidad máxima de trabajo.- Intensidad máxima que puede circular por los contactos cuando se han cerrado.
Los materiales con los que se fabrican los contactos son: plata y aleaciones de plata que pueden ser con cobre, níquel u óxido de cadmio.
- Parte electromagnética.
Nomenclatura de los bornes.
- 30-Entrada de corriente principal (+ batería).
- 87-Salida de corriente principal.
- 86-Entrada de corriente de control (+).
- 85-Salida de corriente de control (-).
- 51-Correinte (+).
1.4.- Condensador.
Un condensador es un dispositivo que almacena energía eléctrica, es un circuito abierto por el cual no circula corriente. Está formado por dos superficies conductoras generalmente en forma de tablas, esferas o láminas, separadas por un material dieléctrico (aislante) o por vacío y que sí se sometan a una diferencia de potencial adquieren carga eléctrica.
- La capacidad de un condensador depende de:
- La superficie de las placas.
- De la distancia entre las dos placas.
- Del tipo de material dieléctrico.
Esta capacidad es directamente proporcional a la superficie de las placas y a la capacidad aislante del dieléctrico, e inversamente proporcional a la separación entre las placas.
El valor de la capacidad de un condensador viene definido por la siguiente ecuación.
- C = Capacidad en faradios.
- Q = Carga eléctrica en culombios.
- V1 - V2 = Diferencia de potencial entre las placas en voltios.
La carga eléctrica que una placa puede almacenar es directamente proporcional a la tensión aplicada.
En el SI. la capacidad se mide en Faradios (F), siendo 1 faradio la capacidad de un condensador en el que, sometidas sus armaduras a una d.d.p. de 1 voltio, éstas adquieren una carga eléctrica de 1 culombio. Recibe el nombre de Faradio es en honor a Michael Faraday.
El faradio es una unidad de medida muy grande y se usan el: picofaradio (pF), un pF = 10-12 F, nanofaradio (nF), un nF = 10-9 F, microfaradio (µF), un µF = 10-6F.
2.- Componentes activos.
Los dos compañeros seguían hablando de de la electrónica y de cómo habían cambiado algunos componentes, por ejemplo, los reguladores del alternador, que antes eran elementos grandes y pesados y ahora, gracias a que utilizaban componentes electrónicos eran mucho más pequeños y fiables.
Los componentes activos son aquellos que son capaces de excitar los circuitos, de realizar ganancias o control y amplificación del mismo. Fundamentalmente son los generadores eléctricos y ciertos componentes semiconductores como diodos, transistores etc.
Un semiconductor es una sustancia que se comporta como conductor o como aislante, de forma que en ciertas condiciones podrán ser conductores y en otras no, dependiendo de diversos factores, como por ejemplo: el campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que se encuentre.
Como elementos semiconductores tenemos el silicio (Si) y el germanio (Ge), este último menos utilizado. La característica común a todos ellos es que tienen 4 electrones en la capa de valencia y cristalizan formando enlaces covalentes. Cuando todos los electrones de valencia están unidos por enlaces covalentes no será posible la conducción eléctrica.
2.1.- Semiconductor intrínseco.
Te has preguntado a qué se debe el gran avance de la tecnología, pues aunque te parezca increíble a algo tan pequeño como los transistores y estos están formados por semiconductores.
Un semiconductor intrínseco es un semiconductor puro, porque está formado por una sustancia pura.
Los materiales semiconductores son aislantes cuando se encuentran a bajas temperaturas, el silicio que a 0 ºK (-273 ºC) se comporta como un materia aislante, no teniendo electrones libres. Si aumentamos la temperatura la energía de los electrones aumenta, pudiendo saltar a la banda de conducción, pasando a ser electrones libres y al lugar que deja en la banda de valencia, hueco, se denomina, par electrón-hueco (e-h). Las energías necesarias a temperatura ambiente para pasar de la banda de valencia a la de conducción son de 1,12 y 0,67 eV para el silicio y germanio, respectivamente.
A medida que la temperatura aumenta algunos de los enlaces son incompletos y los electrones pueden moverse libremente.
Esta cantidad de enlaces rotos es muy pequeña y se deben a las vibraciones térmicas de los electrones de valencia. Por este motivo existen dos grupos distintos de portadores de carga: lo electrones que escapan de la banda de valencia carga negativa y los huecos que originan carga positiva. Tanto los electrones libres como los huecos se mueven por el semiconductor, pero en sentido contrario, por este motivo la corriente en un semiconductor es debida al movimiento de huecos y electrones. Los electrones se moverán hacia el polo positivo de la fuente y los huecos hacia el negativo.
Este enlace te ayuda a comprender mejor el funcionamiento de un semiconductor.
Como funciona un semiconductor.
Este enlace te ayuda a comprender mejor el movimiento de los electrones y huecos en la unión de dos cristales uno de tipo P y otro de tipo N.
2.2.- Semiconductor extrínseco.
Anteriormente has estudiado un tipo de semiconductor, ahora verás de qué forma este semiconductor se prepara para poder ser utilizado en los transistores.
Como vimos, en el semiconductor intrínseco su conductividad varía sensiblemente con la temperatura. Para poder establecer un valor exacto de su conductividad en un rango de temperatura muy amplio y poder utilizarlo en circuitos electrónicos es necesario: añadirle átomos de otros elementos denominados impurezas, se dice que el semiconductor esta dopado.
En semiconductor extrínseco el número de electrones y huecos no están en la misma cantidad, depende de la impureza añadida en la fabricación.
- Estas impurezas son de dos clases:
- Impureza donadora.
Son elementos que cuentan con 5 electrones en su capa de valencia como el Fósforo (P), Arsénico, (As), y Antimonio, (Sb). El electrón sobrante no tiene que completar ningún enlace y a temperatura ambiente se mueve libremente por el semiconductor como un conductor de conducción. Estas impurezas dopantes dan lugar a un electrón libre pero no aportan ningún hueco.
Este tipo de semiconductores que contienen mayor número de electrones libres que de huecos se denominan de tipo (n).
- Impureza aceptora.
Los átomos de estos elementos cuentan con 3 electrones en su última capa como: el Boro, (B), Indio, (In), y Galio, (Ga). En este caso la impureza habrá creado un hueco (falta de electrón) que está débilmente unido al átomo aceptor que a temperatura ambiente podrá moverse libremente por el semiconductor.
Las impurezas aceptoras solamente aportan huecos. Como este semiconductor tiene mayoritariamente huecos (cargas positivas), se denomina de tipo, (p).
- Impureza donadora.
2.3.- Diodos (I).
La industria cuenta con una variedad de diodos que a continuación estudiaremos.
Diodo rectificador.
El diodo es un componente electrónico que deja pasar la corriente en un solo sentido. Está formado por la unión de dos cristales semiconductores, uno de tipo (p) y otro de tipo (n), llamándose a la unión (p-n).
Al entrar en contacto los 2 semiconductores, los electrones y los huecos próximos a la unión se atraen y parte de los huecos irán a los electrones y parte de los electrones a los huecos, con lo que al entrar el electrón libre en el hueco dejan de ser libres, volviendo a formarse un enlace covalente.
Al ponerse en contacto los cristales y producirse la recombinación han pasado electrones de un cristal a otro, pasando a haber diferente número de protones que de electrones, quedando el cristal (n) cargado positivamente y el (p) negativamente.
En la zona próxima a la unión aparece una diferencia de tensión entre la zona (n) y la (p), denominada barrera se potencial. Esta diferencia de potencial es de 0.7 V para el silicio y de 0,3 V para el germanio. Este es el potencial que hay que vencer cuando se aplica tensión.
- Polarización inversa.
Conectamos el polo negativo de la batería a la zona (p) y el polo positivo a la zona (n), el polo positivo atrae los electrones libres de la zona (n) y el polo negativo cede electrones a los átomos de la zona (p), rellenando los huecos, con lo que los átomos adquieren estabilidad. Este proceso se repite hasta que la zona neutra adquiere un potencial igual al de la batería. En esta situación el diodo no conduce, aunque debido a la temperatura existe una pequeña corriente denominada corriente inversa de saturación y otra corriente muy pequeña que se produce en la superficie del diodo denominada corriente superficial de fuga.
- Polarización directa.
En la polarización directa conectamos el polo positivo de la batería en la zona (p) o ánodo y el polo negativo en la zona (n) o cátodo. El polo positivo de la batería atrae a los electrones de la capa de valencia del cristal (p) o ánodo y el polo negativo de la batería repele los electrones en el cristal (n) o cátodo y estos se dirigen hacia la unión (p-n).
Cuando disminuye la diferencia de potencial en la barrera de potencial y es mayor la tensión en bornes de la batería, se produce una circulación de electrones libres del cristal (n) hacia los huecos del cristal (p) atraídos por el polo positivo y cedidos por el polo negativo, en este momento se produce el flujo continuo de electrones.
2.3.1.- Diodos (II).
Siguiendo con el apartado anterior, encontramos otros tipos de diodos.
- Zener.
Es un diodo de los llamados especiales, su característica principal es la de dejar pasar la corriente si se polariza en sentido inverso, cuando la tensión supera un valor determinado y si lo polarizamos en sentido directo se comporta igual que un diodo rectificador.
Cuando el diodo esta polarizado inversamente, una pequeña corriente circula por él, llamada corriente de saturación. Esta corriente permanece constante mientras aumentamos la tensión inversa, hasta que el valor alcanza la llamada tensión zener, la corriente empieza a aumentar rápidamente por el efecto avalancha. Esta tensión de ruptura depende de las características de construcción del diodo.
En esta región pequeños variaciones de tensión producen cambios importantes de corriente. El diodo zener mantiene la tensión prácticamente constante entre sus extremos para un amplio rango de corriente inversa.
La tensión de polarización inversa, conocida como tensión zener, es la tensión que el diodo zener va a mantener constante.
Una vez que la tensión inversa disminuye, el diodo recupera su estado inicial sin deteriorarse.
La aplicación del diodo zener es su utilización como regulador de tensión. Su símil hidráulico podría ser una válvula reguladora de presión.
- Varicap.
El diodo varicap o varactor es un dispositivo semiconductor que puede controlar su valor de capacidad en términos de la tensión aplicada en polarización inversa. Cuando el diodo se polariza inversamente no circula corriente eléctrica a través de la unión, la zona de la barrera de potencial actúa como el dieléctrico de un condensador y las secciones de semiconductor (n) y (p) del diodo hacen las veces de las placas del condensador.
La capacidad que alcanza el condensador que se forma está comprendida entre 1 y 500 pF, cuando varía la tensión de polarización inversa aplicada al diodo, aumenta o disminuye de igual forma la barrera de potencial. En un diodo esto equivale a acercar o alejar las placas de un condensador. Si aumenta la tensión aumenta la barrera, por tanto, es como si se colocara un dieléctrico de mayor espesor, consecuentemente la capacidad disminuye y si por el contrario disminuye la tensión la barrera tan bien lo hace, aumentando así la capacidad.
2.3.2.- Diodo (III).
Por último, con el estudio de los siguientes diodos terminaremos este apartado.
Fotodiodo.
Es un semiconductor sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja.
Para su funcionamiento se polariza de forma inversa. Cuando no recibe luz genera una tensión muy pequeña llamada corriente de oscuridad, cuando incide la luz sobre él, se produce un aumento de la circulación de corriente.
Algunos materiales empleados en su fabricación son el silicio, sensible a la luz visible o el germanio, sensible a la luz infrarroja.
En automoción lo utilizamos para medir la temperatura de climatización. Tiene una velocidad respuesta mayor que la (LDR).
- Diodo L.E.D.
LED (Light Emitting Diode: diodo emisor de luz).
Cuando se polariza de forma directa se produce una recombinación entre electrones y hueco, liberando una energía en forma de fotones. Este efecto se conoce como electroluminiscencia. El color de la luz irradiada depende del material semiconductor y de la energía del fotón, no de la cápsula que rodea al semiconductor.
Para obtener una buena intensidad luminosa en el LED, debe tenerse en cuenta la corriente que circula por él, esta intensidad va desde 10 a 20 mA en los diodos de color rojo y de 20 a 40 mA para los demás LEDs, el voltaje de funcionamiento está comprendido entre 1,8 y 2,5 V.
El diodo LED tiene su aplicación en automoción en el sistema de alumbrado de señalización, dado que tiene una serie de ventajas como: una duración casi ilimitada, un menor peso, un menor consumo de corriente y una mayor velocidad de encendido
2.4.- El transistor (I).
Su nombre proviene de su comportamiento como resistencia variable (TRANsfer-reSISTOR resistencia de transferencia).
El transistor es un elemento semiconductor formado por cristales igual que el diodo, pero en este caso son tres los cristales que forman unión, en lugar de dos.
Los transistores utilizados como interruptor y amplificador cuentan con tres terminales.
Una pequeña corriente aplicada en uno de ellos (base) logra controlar la corriente que circula entre los otros dos.
Es un dispositivo cuya resistencia interna puede variar en función de la señal de entrada. Esta variación provoca que sea capaz de regular la corriente que circula por su interior.
Un transistor está formado por tres regiones: una de ellas tiene la función de emitir electrones, denominada emisor (E), otra región es la que los recibe el colector (C) y la tercera la base (B) que trabaja como modulador controlando la circulación de corriente.
Existen dos tipos de transistores de unión, según la disposición de sus cristales semiconductores, el NPN y el PNP.
Cuando funcionan como amplificador, la corriente del colector depende de la corriente de base, de tal forma que al aumentar la corriente que circula por la base, lo hace de una manera proporcional la corriente del colector. Este aumento varía entre 100 y 300 veces superior (ganancia).
Cuando funciona como interruptor, sería el caso máximo de amplificación, una de las ventajas frente a un relé electromagnético o un interruptor, es la velocidad de conmutación al no existir elementos móviles.
Para que funcione el circuito Colector-Emisor es necesario polarizar la base mediante una tensión que para el transistor de silicio es aproximadamente de 0,7 V con respecto al emisor. La intensidad del colector depende de la intensidad que circula por la base, el tramo Colector Emisor actúa como una resistencia variable dependiendo de la intensidad de corriente aplicada a la base.
- IC = Intensidad de colector.
- IB = Intensidad de base.
- IE = Intensidad de emisor.
- β = Ganancia de corriente.
2.4.1.- El Transistor (II).
A continuación veremos cómo se montan los transistores en un circuito.
- Montaje de un transistor NPN.
- En la primera imagen se representa un circuito con un transistor sin corriente de base-emisor, por tanto este no conduce.
- En esta segunda imagen el interruptor está cerrado, con lo cual la corriente procedente de la batería le llega a la base y de ahí a masa a través del emisor, de esta manera pasa una corriente mayor entre colector y emisor, encendiendo la lámpara.
- Montaje de un transistor PNP.
En el transistor p-n-p la corriente de base proviene del emisor, el interruptor en este caso cierra el circuito a masa.
- En la primera figura el interruptor está abierto y el transistor no deja pasar la corriente entre el emisor y el colector.
- En esta figura con el interruptor cerrado, el transistor conduce entre emisor-colector, las flechas en rojo nos indican el camino que sigue la corriente.
2.4.1.1.- Darlington.
¿Sabes que es un Darlington?
El par Darlington, es un dispositivo semiconductor, formado por dos transistores bipolares (NPN) en un único dispositivo.
Este dispositivo es capaz de proporcionar una gran ganancia de corriente con una pequeña corriente de entrada en el primer transistor.
Sigue el mismo patrón de funcionamiento que un diodo independiente, al ponerle corriente en la base B1, pasa una determinada corriente entre emisor E1 y colector C1, esta corriente será la que alimente a la base B2 del transistor T2, dejando pasar una corriente mucho mayor entre emisor (E2) y colector (C2) del transistor T2.
Con este dispositivo conseguimos una alta ganancia de corriente.
En este enlace podrás encontrar algunos ejemplos del montaje Darlington que tú mismo podrás realizar.
2.5.- Tiristor.
Como comprobarás a continuación el tiristor es una continuación de los transistores.
Es un dispositivo semiconductor de cuatro capas (PNPN), tiene dos estados de funcionamiento: conducción y bloqueo. Tiene tres terminales: ánodo (A), cátodo (C) y puerta (G). Se utiliza para controlar grandes cantidades de corriente mediante circuitos electrónicos de bajo consumo de potencia.
Su conducción entre ánodo y cátodo es controlada por una corriente aplicada en la puerta (corriente de disparo), esta corriente provoca el estado de conducción entre ánodo y cátodo. Una vez que el tiristor es activado, se comporta como un diodo de conducción y ya no hay control sobre él, sólo se interrumpirá el paso de corriente entre ánodo y cátodo cuando se reduzca la corriente directa del ánodo por debajo de un nivel, llamado corriente de mantenimiento.
3.- Sensores.
Lorenzo comentaba con María la importancia que tenían los sensores para el buen funcionamiento de los motores, ya que de estos dependían todas las correcciones que realizaba la unidad de control en la alimentación y el encendido, y no sólo en el motor, sino también en los sistemas de transmisión, seguridad y confort.
Los automóviles cuentan con una gran variedad de sensores, cada uno de ellos con una misión, unos destinados a la gestión del motor para un óptimo funcionamiento, como el sensor MAP, el inductivo o el de efecto Hall y otros destinados a la seguridad activa y pasiva. También cuenta con sensores que mejoran el confort de los ocupantes.
Estos sensores como veremos a continuación, basan su funcionamiento en diferentes principios.
En este enlace puedes ampliar tus conocimientos sobre los sensores del automóvil.
3.1.- Sensor hall.
Como habrás observado en el mundo del automóvil existe una gran variedad de sensores y entre ellos tenemos los Hall, que a continuación pasaremos a explicar.
El sensor Hall está basado en el efecto Hall que consiste en que: un material conductor o semiconductor recorrido por una corriente y situado en un campo magnético perpendicular a la corriente, origina en esté una tensión muy pequeña llamada tensión Hall.
El sensor Hall para automoción está constituido por un circuito integrado Hall (cristal de germanio), una pantalla obturadora antimagnética rotativa y un imán permanente.
El funcionamiento es el siguiente:
Cuando la pantalla obturadora se interpone entre el imán y el circuito integrado Hall, la tensión de salida tiene su valor más bajo, cuando quitamos esta pantalla, las líneas de campo magnético inciden perpendicularmente sobre el cristal semiconductor, provocando la desviación de los electrones y obteniendo así una corriente que alcanzara su valor máximo. Esta tensión de salida dependerá únicamente de la tensión con que alimentamos al sensor.
La señal de salida de este sensor es una señal pulsatoria.
3.2.- Sensor piezoeléctrico.
Ahora estudiarás un sensor que mejora el rendimiento de los motores.
Su principio está basado en la presión ejercida sobre una sustancia compuesta por cristales polarizados. Al ejercer una presión sobre el cristal, éste se deforma produciendo una descarga eléctrica.
El efecto piezoeléctrico funciona también de forma contraria, al aplicar una corriente al cristal este se deforma, desapareciendo la deformación cuando lo hace la corriente.
Los sensores piezoeléctricos se utilizan para: medidas de presión, aceleración, tensión o fuerza.
En automoción los utilizamos como: elemento de activación, para la apertura de inyectores, aprovechando la propiedad de la deformación cuando se aplica una tensión y también como sensores de picado en los cilindros colocando el sensor en el bloque, en este casos aprovechamos las vibraciones para producir una corriente que analizara la unidad de control.
3.3.- Piezorresistivo (MAP) (Manifold Absolute Pressure).
¿Has oído hablar del sensor MAP?
Este sensor se coloca en el colector de admisión para medir la presión absoluta en la aspiración, es un sensor piezorresistivo, que basa su funcionamiento en la variación de la resistencia de un cristal de silicio con la deformación.
Su funcionamiento es el siguiente: está formado por dos cámaras, una de ellas conectada al colector de admisión pada detectar las variaciones de presión, y a la otra, se le ha realizado el vacio. Debido a la aspiración la membrana que separa las dos cámaras se deforma y con ella los cristales de silicio, haciendo variar su resistencia, en función de la deformación y actuando como una resistencia variable.
Tiene tres conexiones, una la entrada de corriente o alimentación, que se encuentra a unos 5 voltios, una conexión a masa que se encuentra aproximadamente entre 0 y 0,08 voltios y un tercer terminal que es la salida, y envía la información a la unidad de control (UCE) esta señal de salida varía entre 0,6 y 2,8 voltios.
En estos enlaces encontrarás información sobre otros sensores utilizados en el automóvil.
3.4.- Medidor de masa de aire (debímetro).
Como sabes en el proceso de la combustión se utiliza el oxígeno del aire, por tanto, es necesario saber qué cantidad de oxígeno entra en los cilindros, para este fin utilizamos el debímetro.
El medidor de masa de aire es conocido por debímetro o caudalímetro y es utilizado tanto en motores diesel como gasolina. Tienen la finalidad de medir la masa de aire que entra en el cilindro.
Los medidores más utilizados son los de película caliente (HFM5), la parte principal es la célula de medición y el sistema evaluador.
El medidor de masa de película de aire es un sensor térmico, basan su funcionamiento en el siguiente principio:
El aire aspirado durante la admisión pasa a través de un orificio donde se encuentra el sensor, formado por una resistencia calefactora y dos resistencias variables dependientes de la temperatura, montadas una a cada lado de la resistencia calefactora. Ambas resistencias se encuentran a la misma temperatura cuando no hay corriente de aire; el aire aspirado provoca un descenso de la temperatura que será distinto en cada una de las resistencias y por lo tanto una diferencia del valor óhmico de cada una de las resistencias, esta diferencia de resistencia es analizada por el sistema electrónico evaluador y convertida en una señal de tensión analogía de 0 a 5 voltios.
Esta señal analizada por la unidad de control determina la cantidad de aire aspirado.
3.5.- Sonda lambda.
Como sabes, hoy en día hay una gran sensibilidad con el medio ambiente, y esta sonda contribuye a mejorar la relación entre el combustible y el aire aspirado, y por lo tanto a una menor contaminación.
La sonda lambda mide el oxígeno residual de los gases de combustión para regular la cantidad de combustible a inyectar y logra una combustión óptima.
Está situada en el tubo de escape funciona a partir de 300 ºC temperatura.
La parte fundamental está constituida por un cuerpo cerámico de dióxido de circonio con forma de tubo, cerrado por un extremo y recubierto exterior e interiormente con una capa muy fina de platino permeable a los gases de escape, estas láminas de platino forman los electrodos.
La parte interior está en contacto con el aire ambiente y la parte exterior con los gases de escape.
La sonda lambda es un instrumento de medida por comparación, compara el oxígeno existente en aire ambiente con el oxígeno residual en los gases de escape.
El principio de funcionamiento de la sonda se basa en que: a temperaturas superiores a 300 ºC el dióxido de circonio se vuelve conductor para los iones de oxigeno, siempre que exista una diferencia de oxigeno entre los dos electrodos se producirá una tensión comprendida entre 100 y 1000 mV, esta tensión está en función del oxígeno residual en los gases de la combustión. En una mezcla rica, el oxígeno residual es escaso, por lo tanto, la diferencia entre el oxígeno del aire y el existente en los gases de escape será grande y en consecuencia la tensión generada en la sonda estará por encima de los 400 mV, en una mezcla pobre la cantidad de oxígeno residual es mayor, por lo tanto, la diferencia de oxígeno será menor y también lo es la tensión generada, estando por debajo de 400 mV.
3.6.- Sensor inductivo.
El sensor inductivo basa su funcionamiento en la fuerza electromotriz generada en un conductor cuando es sometido a una variación de flujo magnético.
Está formado por una bobina arrollada sobre un imán permanente. La bobina está sometida a un campo magnético fijo. Para crear la variación necesaria para la generación de corriente acercamos una pieza de material ferromagnético (rueda dentada), consiguiendo concentra las líneas de fuerza y así provocar la variación del campo magnético y en consecuencia la generación de corriente inducida en la bobina.
La corriente generada es una corriente alterna, cuya amplitud depende de la velocidad de variación del campo magnético.
Este sensor se utiliza en automoción para el cálculo de las revoluciones y posición angular del cigüeñal y la velocidad de rotación de las ruedas en los sistemas antibloqueo de frenos.
4.- Circuitos electrónicos.
María hablaba con su compañero Lorenzo de los progresos en la electrónica y que gracias a ellos contaban con numerosas herramientas para poder verificar y comprobar esos componentes electrónicos.
A Lorenzo le parecía interesante la forma de comunicarse entre estos componentes electrónicos y como con mediante la lógica digital se enviaba una gran cantidad de información.
En la electrónica utilizamos dos tipos de circuitos, los circuitos impresos y los integrados.
Un circuito impreso o PCB (printed circuit board) es una placa la cual se sujetan por medio de soldadura de estaño componentes electrónicos, unidos entre sí por medio de una pista de material conductor.
Un circuito integrado (CI), es un circuito electrónico formado por una gran cantidad de componentes semiconductores interconectados entre sí de una forma inseparable, está formado mayoritariamente por diodos transistores, aunque también por componentes pasivos como resistencias y condensadores.
4.1.- Electrónica digital.
En la actualidad es muy normal hablar de la electrónica, ¿sabes que es la electrónica digital? A continuación se intentará deshacer estas dudas.
Es la parte de la electrónica que se encarga de los sistemas electrónicos en los que la información está codificada en dos estados lógicos "uno" y "cero". A estos estados se le asigna una tensión, un "cero" lógico representa aproximadamente a cero voltios y un "uno" lógico, a la tensión de alimentación o Vcc. Estos ceros y unos representan la información que se transmiten entre los diferentes circuitos.
Una señal analógica tiene infinidad de valores entre el cero y un valor máximo. Una señal digital tiene dos valores posibles, aproximadamente cero voltios como valor mínimo y cinco voltios como valor máximo, no existiendo valores intermedios.
Mediante la agrupación de ceros y unos, se construyen los mensajes que se transmiten por los circuitos. Esta agrupación de ceros y unos constituyen el lenguaje con el que trabajan los sistemas digitales.
La lógica digital cuenta con 3 funciones lógicas básicas o puertas lógicas. Estas puertas son AND, OR, NOT.
- Puerta AND.
Una compuerta AND (Y) tiene dos entradas como mínimo. Su función lógica es un producto.
- El esquema siguiente nos da una idea del funcionamiento de la puerta AND.
- La lámpara sólo se encenderá si los interruptores a y b están cerrados.
- En la tabla de la verdad se muestran todas las posibles combinaciones.
- Puerta OR.
- La puerta OR (O) posee dos entradas como mínimo.
- Su operación lógica es la suma.
En la figura siguiente se representa la puerta como dos interruptores montados en paralelo, donde la lámpara se encenderá, si cualquiera de los interruptores esta activado o lo están los dos.
- Puerta NOT.
La puerta NOT (NO) tiene una entrada y una salida. Su función es producir una salida inversa a la entrada.
5.- Agrupación de resistencias.
María le comenta a su compañero Lorenzo que no tiene del todo claro pare qué les puede servir todo esto de las resistencias y de qué manera se pueden montar en un circuito, si ellos como mecánicos no van a trabajar con este tipo de componentes, Lorenzo le dijo que era fundamental saber que los circuitos de un automóvil pueden estar conectados en serie, paralelo y de forma mixta y que para poder comprobarlos es necesario conocer el comportamiento de estos circuitos.
Cuando has desmontado algún aparato electrónico has visto una placa con muchos componentes ¡te has parado a pensar de que manera están entrelazados estos componentes!, en este apartado estudiaremos la manera de conectarlos entre sí.
En un circuito eléctrico los elementos que lo componen se unen de dos formas diferentes, formando agrupaciones en serie y en paralelo.
Al aplicar una tensión al circuito se establece una corriente, esta corriente al pasar por la resistencia provoca una caída de tensión.
La caída de tensión en una resistencia, es la tensión que existe entre los extremos de la misma.
En una agrupación de resistencias las características obtenidas serán diferentes dependiendo del tipo de asociación.
Las características eléctricas son:
- Resistencia del circuito.
- Intensidad de corriente.
- Caída de tensión.
5.1.- Agrupación de resistencias en serie.
Existen diferentes formas de conectar elementos eléctricos en un circuito y a continuación verás algunas de ellas.
Se dice que un conjunto de resistencias están acopladas en serie, cuando el final de una está unido al principio de la otra.
- Características de la agrupación.
- En un conjunto de resistencias acopladas en serie, la intensidad de corriente es la misma en cualquier punto el circuito.


- La caída de tensión medida en un punto del circuito es proporcional a la intensidad y a la resistencia en ese punto. La suma de las caídas de tensión es igual a la tensión aplicada.

- La resistencia total es igual a la suma de todas las resistencias.

- En un conjunto de resistencias acopladas en serie, la intensidad de corriente es la misma en cualquier punto el circuito.
Ejemplo.
En la figura siguiente calcular:
- Resistencia total del circuito.
- Intensidad que recorre el circuito.
- Caida de tensión en la resistencia R2.
5.2.- Agrupación de resistencias en paralelo.
Siguiendo con la agrupación de elementos eléctricos otra forma de conexión sería el siguiente.
Se dice que un conjunto de resistencias están agrupadas en paralelo cuando están unidos todos los principios por un lado y todos los finales por el otro.
- Características de la agrupación.
- En un conjunto de resistencias acopladas en paralelo la intensidad que circula por cada rama es distinta. La suma de las intensidades parciales de cada rama es igual a la total que sale de la batería.

- La caída de tensión es la misma ya que todas están bajo la misma diferencia de potencial.

- La resistencia equivalente es menor que la menor de las resistencias que forman la agrupación.
- En un conjunto de resistencias acopladas en paralelo la intensidad que circula por cada rama es distinta. La suma de las intensidades parciales de cada rama es igual a la total que sale de la batería.
Ejemplo.
En la figura siguiente calcular:
- Resistencia total del circuito.

- Intensidad que recorre el circuito.

- Caída de tensión en el circuito.

- Intensidades I1, I2 e I3.
5.3.- Acoplamiento mixto.
Después de haber estudiado los acoplamientos por separado serie y paralelo ya te imaginas que es un acoplamiento mixto.
Un acoplamiento mixto está formado por diferentes conjuntos de resistencias: serie-paralelo, paralelo-serie;
Cumple las características eléctricas de los diferentes acoplamientos que lo forman.
Ejemplo.
En la figura siguiente calcular:
- Resistencia total del circuito.
- Intensidad que recorre el circuito.

- Caída de tensión(a-b) y (c-d)
- Intensidades I1, I2 e I3.
5.4.- Leyes de Kirchhoff (I).
Para aplicar las leyes de Kirchhoff y poder calcular las intensidades de corriente que circulan por los diferentes tramos que forman la red es necesario conocer qué es: una red, un nudo y una malla.
Una red es un conjunto de conductores con resistencia, en los cuales puede haber generadores o pilas conectados arbitrariamente.
Llamaremos nudos a aquellos puntos de la red donde se encuentran más de dos conductores.
La red está formada por un conjunto de mallas, siendo éstas un circuito que se puede recorrer volviendo al punto de partida sin pasar dos veces por el mismo punto.
Las leyes de Kirchhoff son dos: una aplicada a los nudos y otra a las mallas.
- Ley de los nudos.
Dice que la suma de las intensidades que entran es igual a la suma de las intensidades que salen.
- Ley de las mallas.
La ley de las mallas dice que la suma algebraica de las fuerzas electromotrices, es igual a la suma algebraica de las resistencias por las intensidades (caídas de tensión).
Para resolver un circuito por las leyes de Kirchhoff, seguimos el siguiente proceso:
- Se toma un sentido de giro como signo patrón positivo sobre el que compararemos el sentido de las fuerzas electromotrices (E) y de la intensidades (I).
- Daremos un sentido a las intensidades que hay que calcular, este sentido es arbitrario, por lo tanto si en la resolución del problema sale negativa, indicará que el sentido verdadero es el contrario al fijado inicialmente.
- Se comparan, en cada malla, los sentidos de las pilas e intensidades con el signo patrón, si coincide se le considera positivo y si no negativo.
- Para resolver el circuito se toman tantas ecuaciones de mallas como tenga el circuito menos una y de la misma manera con las ecuaciones de los nudos, tantas ecuaciones de nudos menos uno.
5.4.1.- Leyes de Kirchhoff (II).
A continuación veremos un ejemplo para comprender mejor la mecánica de esta ley.
Ejemplo.
Consideramos despreciable la resistencia de las pilas.
- Planteamos la ecuación de uno los nudos.
NUDO B
- Planteamos las ecuaciones de las mallas.
MALLA A-B-E-F-A
ecuación (H).
MALLA A-B-C-D-E-F-A
ecuación (K).
En la ecuación del nudo despejamos (I3), y la sustituimos en la ecuación (H).
ecuación (M).
Multiplicamos la ecuación (K) por 24 y la ecuación (M) por 6, las restamos para obtener (I2).
Sustituimos (I2) en la ecuación (K) y despejamos (I1).
6.- Instrumentos de medida.
Lorenzo y su compañera María se encuentran haciendo prácticas de medida con los diferentes instrumentos con los que cuenta el taller, de carga y arranque.
Lo que más les llama la atención es ver una misma señal eléctrica de dos formas diferentes, de forma numérica en el polímetro y de forma gráfica en el osciloscopio.
Como verás en los trabajos eléctricos el instrumento de medida más utilizado es el polímetro que estudiaremos a continuación.
- El polímetro.
En el automóvil en la actualidad existen numerosos componentes eléctricos y electrónicos, por tal motivo se hace imprescindible el uso de diferentes aparatos de medida, el más habitual y más sencillo es el polímetro, este instrumento de medida nos permite medir diferentes magnitudes.
Las magnitudes más habituales en este tipo de aparato para automoción son: resistencia, tensión en alterna y continua, intensidad en alterna y continua, y caída de tensión de los diodos.
Antes de proceder a realizar la medida, hay que asegurarse de colocar el selector de magnitud en la posición correspondiente y el rango de medida lo más próximo a la medida que queremos realizar.
El polímetro cuenta con dos puntas de prueba, una roja y otra negra, la roja corresponde con la positiva y la negra con la negativa.
El polímetro cuenta con un fusible como medida de protección, para posibles excesos de corriente.
- El osciloscopio.
El osciloscopio es un instrumento de medida que nos permite visualizar la señal eléctrica generada por los diferentes elementos que componen un circuito eléctrico.
Existen diferentes tipos de osciloscopios: analógicos y digitales. En automoción el más utilizado es el digital debido a su menor tamaño.
Para poder visualizar la señal eléctrica el osciloscopio cuenta con una pantalla. En esta pantalla podemos leer directamente el valor de la señal, para ello la pantalla está dividida en una cuadrícula.
Los osciloscopios cuentan con dos canales que permiten visualizar dos señales diferentes.
Para poder realizar las medidas el osciloscopio tiene una sonda de medida, esta sonda dispone de dos puntas, una de ellas con unas pinzas de cocodrilo que la colocaremos a masa y la otra en el punto donde queremos realizar la medida. La sonda tiene un factor de atenuación para reducir la amplitud de la señal.
6.1.- Medición de la resistencia con el polímetro.
En primer lugar, para medir resistencias estas no deben estar sometidas a tensión.
Colocaremos el polímetro en paralelo con la resistencia, de tal forma que cada una de las puntas del polímetro se coloque en uno de los extremos de la resistencia, sin tener en cuenta la polaridad.
El rango de medida en el que colocamos el cursor será lo más próximo a la medida que queremos realizar, con lo que obtendremos un valor más exacto.
6.2.- Medida de tensión o voltaje.
Para utilizar el polímetro como voltímetro seguiremos los siguientes pasos:
- En primer lugar, colocaremos el selector del polímetro en la posición de voltímetro de corriente continua, en el rango de medida próximo a la medida que queremos realizar; siempre por encima.
- A continuación colocaremos las puntas de prueba en sus conectores correspondientes.
- Colocaremos el voltímetro en paralelo con el elemento que queremos comprobar, poniendo la punta roja del lado de mayor potencial y la negra del lado del menor. Si cambiamos las puntas de posición en el display el valor de la medida saldrá con el signo negativo delante.
En el caso de la figura siguiente el multímetro nos está indicando la tensión en bornes o caída de tensión, en la resistencia R2.
6.3.- Medida de intensidad.
Como te habrás dado cuenta el polímetro es un instrumento de medida que cuenta con una ruleta para poder efectuar mediciones de diferente magnitud.
Los polímetros para medir intensidad, generalmente cuentan, con dos conectores donde colocar las puntas de prueba, uno para un rango de medida de miliamperios (mA) y otro de 10 o 20 A.
El amperímetro tiene que colocarse en serie con el circuito, de tal manera que toda la intensidad que recorre el circuito pase por el amperímetro. Colocaremos la punta roja o positiva del lado por el que entra la corriente y la negra o negativa del lado de masa.
Para medir intensidades elevadas algunos polímetros cuentan con un adaptador o pinza amperimétrica.
6.4.- Medida de intensidad con pinza amperimétrica.
Observarás que en el mercado existen una variedad de de polímetros, algunos cuentan con un accesorio específico para medir la intensidad, que nos facilita bastante la labor, este accesorio es la pinza amperímetrica.
Para medir la intensidad que recorre un circuito sin necesidad de tener que abrir el circuito podemos utilizar una pinza amperimétrica. Algunos aparatos de medida cuentan con un adaptador inductivo para medir grandes intensidades de corriente.
6.5.- Comprobación de diodos.
Para la comprobación de los diodos, el polímetro cuenta con una posición para tal efecto, indicada con un símbolo igual al que se utiliza para representar un diodo.
Con esta medida se trata de comprobar si un diodo conduce o no, cuando se polariza de forma directa y de forma inversa.
Colocando el polímetro en posición de diodo, si lo polarizamos de forma directa, el valor indicado en la pantalla se refiere a la caída de tensión provocada por el diodo. Si lo colocamos en posición de medir resistencias y lo posicionamos de forma directa, el diodo tiene una resistencia baja (Kilo ohmios o menos) y en sentido inverso tiene una resistencia elevada (Mega ohmios o símbolo de desborde del polímetro).
- Diodo abierto.
Presenta una resistencia infinita tanto en polarización directa como inversa.
- Diodo cruzado.
Presenta una resistencia nula tanto en sentido directo como inverso.
6.6.- Osciloscopio.
Para poder visualizar la señal correctamente es necesario regular los controles del osciloscopio, este dispone de un gran número, los controles básicos son:
VOLTIOS POR DIVISIÓN.
Este control nos permite mover verticalmente la forma de la onda, la amplitud de la señal. Este control nos permite seleccionar la escala adecuada para poder visualizar la señal de una forma completa y poder determinar su valor.
Con este control determinamos el valor de los cuadros que forman la cuadrícula, si le damos un valor demasiado grande la señal se nos sale de la pantalla, por el contrario si es demasiado pequeño la señal quedaría demasiado cerca del cero y sería imposible determinar su valor.
En la primera imagen el voltaje por división seleccionado sería el adecuado, ya qué nos permite ver la señal completa.
TIEMPO POR DIVISIÓN.
Este control nos permite mover de forma horizontal la forma de la onda y ajustar el valor del tiempo que tendrá cada cuadro.
Este control nos permite encoger o estirar la señal, de tal modo que podremos visualizar una parte de un ciclo, un ciclo completo o varios ciclos de una señal en una pantalla, dependiendo de la escala escogida.
Las diferentes posiciones del cursor van desde microsegundo hasta segundos por división.
TRIGGER (o disparo).
El trigger indica el punto en el que la señal aparece en la pantalla. El trigger detiene la onda de forma que aparece estacionaria o quieta, de esta manera podemos analizar la señal.
Si el trigger no se activa la señal aparecerá desplazándose en la pantalla.
Anexo.- Licencias de recursos.
| Recurso (1) | Datos del recurso (1) | Recurso (2) | Datos del recurso (2) |
|---|---|---|---|
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