La bobina

¿Que es una bobina?

Una bobina es un elemento pasivo de dos terminales capaz de generar un flujo magnético cuando se hace circular una corriente eléctrica.

Las bobinas están conformadas por un alambre o hilo de cobre esmaltado enrollado en un núcleo, estos núcleos pueden tener diferente composición ya sea al aire o en un material ferroso como por ejemplo acero magnético para intensificar su capacidad de magnetismo.


Su unidad de medida es el Henrio (H) en el Sistema Internacional pero se suelen emplear los submúltiplos mH y mH. Para calcular los henrios de una bobina se tienen que considerar los siguientes factores.

- El numero de espiras o vueltas que tenga.
- El diametro de las espiras
- Longitud de el hilo
- El tipo de nucleo

Todos estos factores entre mas grandes o mayores sean aumentan la inductancia de la bobina lo que provoca que tenga mas henrios (H).

Existen principalmente 2 tipos de bobinas:
- Fijas
- Variables

Bobinas fijas
Como su nombre lo indica este tipo de bobina su valor es fijo y dentro de este grupo podemos encontrar bobinas con núcleo de aire y núcleo solido

Nucleo de aire:
El conductor se arrolla sobre un soporte hueco y posteriormente se retira este quedando con un aspecto parecido al de un muelle. Este tipo de bobinas tienen baja incubación y se utilizan para señales de alta frecuencia como por ejemplo circuitos de radio, tv, transmisores.


Nucleo solido:
Dentro de este grupo podemos encontrar diferentes tipos de núcleos ya sea hierro y ferrita 

Nucleo de hierro:
Cuando se requiere un valor alto de inductancia se utiliza núcleo de hierro ya que de esta manera se crea un mayor efecto magnético que cuando tenemos el núcleo de aire.
Este núcleo se fabrica en forma de láminas generalmente en forma de "E" e "I" con el fin de evitar pérdidas de energía en el proceso de inducción.
Estas bobinas se utilizan principalmente como filtros en fuentes de poder o en las lámparas fluorescentes donde reciben el nombre de "balastos".

Nucleo ferrita:
El núcleo de ferrita se está utilizando mucho actualmente en electrónica ya que con él se pueden fabricar bobinas de alta inductancia y pequeño tamaño, lo mismo que bobinas para trabajar en circuitos de alta frecuencia.
La ferrita es un compuesto formado con polvo de óxido de hierro mezaclado con otros componentes y revestido con material aislante, el cual se aglutina y comprime hasta quedar en forma sólida.

Los nucleos de ferrita se fabrican en forma de varilla, en "E", en dos medias "Es" o en forma de toroide.
Las bobinas con núcleo de ferrita se utilizan en diversas aplicaciones como bobinas de antena en radios, como choques o filtros de alta frecuencia en circuitos sintonizados o fuentes de poder.


Bobinas toroidales:
Las bobinas toroidales tienen una forma geométrica especial para su nucleo fabricado de ferrita y debido a esa forma presentan una gran eficiencia.
Actualmente se utilizan con mucha frecuencia en circuitos de filtro y en todo tipo de transformadores.
Bobinas variables 
Las inductancias variables se requieren para ciertas aplicaciones especiales y están provistas de un sistema por el cual se pueden cambiar sus características principales como el número de vueltas o espiras, o la posición del núcleo.

El capacitor


El condensador eléctrico o capacitor eléctrico almacena energía en la forma de un campo eléctrico y se llama capacitancia o capacidad a la cantidad de cargas eléctricas que es capaz de almacenar.

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

La unidad de capacidad es el Faradio. El faradio es una unidad tan sumamente grande que no resulta en absoluto práctica.

Los submúltiplos del Faradio son:
  -El microfaradio (m F) = 0,000001 F. (10-6 F )
  - El nanofaradio (nF) = 0,000000001 F. (10-9 F)
  - El picofaradio (pF) = 0,000000000001 F. (10-12 F)

Nota:
Cuando se da la capacidad en "K", no quiere decir Kilofaradio, sino Kilopicofaradio (1000 picofaradios); y como 1000 picofaradios es igual a 1 nanofaradio, cuando alguien nos dice que un capacitor tiene 4K7, nos está diciendo que tiene 4,7 kilopicofaradio, que es lo mismo que decir 4,7 nanofaradio.


simbolo

Los capacitores se pueden clasificar en diferentes tipos:
  -Capacitores fijos 
  -Capacitores cerámicos
  -Capacitores de plástico 
  -Capacitores de mica
  -Capacitores electrolícos   
  -Capacitores de doble capa eléctrica 
  -Capacitores variables

Capacitores Fijos 

Estos capacitores tienen una capacidad fija determinada por el fabricante y su valor no se puede modificar. Sus características dependen principalmente del tipo de dieléctrico utilizado, de tal forma que los nombres de los diversos tipos se corresponden con los nombres del dieléctrico usado. 

De esta forma podemos distinguir los siguientes tipos:
  -Cerámicos. 
  -Plástico. 
  -Mica. 
  -Electrolíticos. 
  -De doble capa eléctrica.

Capacitores cerámicos 

El dieléctrico utilizado por estos capacitores es la cerámica, siendo el material más utilizado el dióxido de titanio. Este material confiere al capacitor grandes inestabilidades por lo que en base al material se pueden diferenciar dos grupos:

  -Grupo I: caracterizados por una alta estabilidad, con un coeficiente de temperatura bien definido y casi constante.

  -Grupo II: su coeficiente de temperatura no está prácticamente definido y además de presentar características no lineales, su capacidad varía considerablemente con la temperatura, la tensión y el tiempo de funcionamiento.

Las altas constantes dieléctricas características de las cerámicas permiten amplias posibilidades de diseño mecánico y eléctrico.



Capacitores de plástico

Estos capacitores se caracterizan por las altas resistencias de aislamiento y elevadas temperaturas de funcionamiento.
Según el proceso de fabricación podemos diferenciar entre los de tipo k y tipo MK, que se distinguen por el material de sus armaduras (metal en el primer caso y metal vaporizado en el segundo).

Según el dieléctrico usado se pueden distinguir estos tipos comerciales: 
  -KS: styroflex, constituidos por láminas de metal y poliestireno como dieléctrico. 
  -KP: formados por láminas de metal y dieléctrico de polipropileno. 
  -MKP: dieléctrico de polipropileno y armaduras de metal vaporizado. 
  -MKY: dieléctrico de polipropileno de gran calidad y láminas de metal vaporizado. 
  -MKT: láminas de metal vaporizado y dieléctrico de teraftalato de polietileno (poliéster). 
  -MKC: makrofol, metal vaporizado para las armaduras y policarbonato para el dieléctrico. 



Capacitores de mica 

dieléctrico utilizado en este tipo de capacitores es la mica o silicato de aluminio y potasio y se caracterizan por bajas pérdidas, ancho rango de frecuencias y alta estabilidad con la temperatura y el tiempo

Estos capacitores consisten de hojas de mica y aluminio colocados de manera alternada y protegidos por un plástico moldeado. Son de costo elevado. Tiene baja corriente de fuga (corriente que pierden los condensadores y que hacen que este pierda su carga con el tiempo) y alta estabilidad. Su rango de valores de va de los pF a 0.1 uF.


Capacitores electrolíticos

En estos capacitores una de las armaduras es de metal mientras que la otra está constituida por un conductor iónico o electrolito. Presentan unos altos valores capacitivos en relación al tamaño y en la mayoría de los casos son polarizados.

Podemos distinguir dos tipos:
  -Electrolíticos de aluminio: la armadura metálica es de aluminio y el electrolito de tetraborato armónico.
  -Electrolíticos de tántalo: el dieléctrico está constituido por óxido de tántalo y nos encontramos con mayores valores capacitivos que los anteriores para un mismo tamaño. Por otra parte las tensiones nominales que soportan son menores que los de aluminio y su costo es algo más elevado.

El capacitor electrolitico tiene polaridad, normalmente se marca el negativo con el signo - . El terminal negativo es el de menor longitud.
Hay que asegurarse de no conectar el capacitor entre dos puntos del circuito cuya tensión supere la máxima que soporta el capacitor.



Capacitores de doble carpa eléctrica 

Estos capacitores también se conocen como supercapacitores o CAEV debido a la gran capacidad que tienen por unidad de volumen. Se diferencian de los capacitores convencionales en que no usan dieléctrico por lo que son muy delgados. Las características eléctricas más significativas desde el punto de su aplicación como fuente acumulada de energía son: altos valores capacitivos para reducidos tamaños, corriente de fugas muy baja, alta resistencia serie, y pequeños valores de tensión.


CAPACITORES VARIABLES Y AJUSTABLES

Un capacitor variable es un condensador cuya capacidad puede ser intencionalmente de forma mecánica o electrónica. Son condensadores provistos de un mecanismo tal que, o bien tienen una capacidad ajustable entre diversos valores a elegir. o bien tienen una capacidad variable dentro de grandes límites. Los primeros se llaman trimmers y los segundos condensadores de sincronización.

                                     
Capacitor variable (trimmer)                                               Capacitor de sincronizacioón
 

La resistencia
La bobina

La resistencia




Los componentes empleados para construir circuitos eléctricos pueden ser agrupados en dos bloques principales:

  • -Componentes pasivos: Aquellos que suponen un gasto de energía 
  • -Componentes activos: Encargados de suministrar la energía a los pasivos 

Entre los componentes pasivos nos encontramos principalmente con 3:

  • -Resistencia 
  • -Capacitor 
  • -Inductor (bobina)

En esta ocasión hablaremos solo sobre las resistencias para así poder obtener una información precisa y no tan extensa.

La resistencia

Desde el punto de vista de vista de la resistividad, podemos encontrar materiales conductores, aislantes y resistivos. Dentro de este último grupo se sitúan las resistencias. 

Las resistencias son componentes eléctricos pasivos en los que la tensión instantánea aplicada es proporcional a la intensidad de corriente que circula por ellos. Su unidad de medida es el ohmio (Ω).

Las resistencias se pueden clasificar en tres grupos:

-Resistencias lineales fijas: su valor de resistencia es constante y está predeterminado por el fabricante.
-Resistencias variables: su valor de resistencia puede variar dentro de unos límites.
-Resistencias no lineales: su valor de resistencia varia de forma no lineal dependiendo de distintas magnitudes físicas (temperatura, luminosidad, etc.).



Resistencias lineales fijas:


Estos componentes presentan un valor nominal de resistencia constante (determinado por un código de color).











Para calcular el valor de las resistencias  existen 2 métodos comunes, a travez de un instrumento de medición(óhmetro o multímetro), con la tecnología de hoy en día es mucho mas fácil y practico conseguir y/o tener un multímetro que un óhmetro. El otro método para saber el valor de las resistencias es a travez de el código de color.

Código de color

Las resistencias llevan grabadas sobre su cuerpo unas bandas de color que nos permiten identificar el valor óhmico que éstas poseen. Esto es cierto para resistencias de potencia pequeña (menor de 2 W.), ya que las de potencia mayor generalmente llevan su valor impreso con números sobre su cuerpo.



Clasificación De Las Resistencias Lineales

De carbón                             Metálicas
                                                   -Aglomeradas                        -De capa 
                                                   -De capa                                -De película 
                                                                                                 -Bobinadas


Resistencia Variable:

Estas resistencias pueden variar su valor dentro de unos límites. Para ello se les ha añadido un tercer terminal unida a un contacto móvil que puede desplazarse sobre el elemento resistivo proporcionando variaciones en el valor de la resistencia. Este tercer terminal puede tener un desplazamiento angular (giratorio) o longitudinal (deslizante). 






Clasificación de resistencias variables
  • -Potenciometros
  • -Trimmers
  • -Reóstatos


Potenciometros:

Se aplican en circuitos donde la variación de resistencia es efectuada por el usuario desde el exterior (controles de audio, video, controles de luz,etc). 



Trimmers o resistencias ajustables:

 Las resistencias ajustables son un tipo de resistencias que permiten ser graduadas desde cero a su máxima resistencia.
Se utilizan en circuitos que deban ser ajustados y que requieran cierta precisión para conseguir las máximas prestaciones. Girando la ranura central se obtiene más o menos resistencia.

Reóstato:

Son resistencias variables en las que uno de sus terminales extremos está eléctricamente anulado. Tanto en un potenciómetro como un trimmer, al dejar unos de sus terminales extremos al aire, su comportamiento será el de un reóstato, aunque estos están diseñados para soportar grandes corrientes.  











                                          Clasificación De Las Resistencias Variables

Capa                  Bobinadas
                                                           -Carbón             -Pequeña disipación
                                                           -Metálica           -Potencia
                                                           -Cermet             -Precisión 

Resistencias No Lineales Fijas


Estas resistencias se caracterizan porque su valor óhmico, que varía de forma no lineal, es función de distintas magnitudes físicas como puede ser la temperatura, tensión, luz, campos magnéticos, etc.. Así estas resistencias están consideradas como sensores. 

Entre las más comunes se pueden destacar las siguientes:
  • -Termistores
  • -Varistores
  • -Fotoresistores

Termistor                                            Varistor                                              Fotoresistor








Termistores:


En estas resistencias, son capaces de cambiar su valor ohmio a travez de cambios de temperatura.
además de las características típicas en resistencias lineales fijas como valor nominal, potencia nominal, tolerancia, etc., que son similares para los termistores, hemos de destacar otras:

  • -Resistencia nominal: en estos componentes este parámetro se define para una temperatura ambiente de 25oC: 
  • -Auto calentamiento: este fenómeno produce cambios en el valor de la resistencia al pasar una corriente eléctrica a su través. Hemos de tener en cuenta que también se puede producir por una variación en la temperatura ambiente. 
  • -Factor de disipación térmica: es la potencia necesaria para elevar su temperatura en 1oC. Dentro de los termistores podemos destacar dos grupos: NTC y PTC.


Varistores:

Estos dispositivos (también llamados VDR) experimentan una disminución en su valor de resistencia a medida que aumenta la tensión aplicada en sus extremos. A diferencia de lo que ocurre con las NTC y PTC la variación se produce de una forma instantánea.
Las aplicaciones más importantes de este componente se encuentran en: protección contra sobretensiones, regulación de tensión y supresión de transitorios.


Fotoresistores:

Estas resistencias, también conocidas como LDR, se caracterizan por su disminución de resistencia a medida que aumenta la luz que incide sobre ellas.
Las principales aplicaciones de estos componentes: controles de iluminación, control de circuitos con relés, en alarmas, etc..


El capacitor
La bobina

El transistor


El transistor, inventado en 1951, es el componente electrónico mas utilizado, pues inició una auténtica revolución en la electrónica que ha superado cualquier previsión inicial. 

Con el transistor vino la miniaturización de los componentes y se llegó al descubrimiento de los circuitos integrados, en los que se colocan, en pocos milímetros cuadrados, miles de transistores. Estos circuitos constituyen el origen de los microprocesadores y, por lo tanto, de los ordenadores actuales.







El Transistor es un componente electrónico formado por materiales semiconductores, de uso muy habitual, pues lo encontramos presente en cualquiera de los aparatos de uso cotidiano como las radios, alarmas, automóviles, ordenadores, etc.

Vienen a sustituir a las antiguas válvulas termoiónicas de hace unas décadas. Gracias a ellos fue posible la construcción de receptores de radio portátiles llamados comúnmente "transistores", televisores que se encendían en un par de segundos, televisores en color, etc. Antes de aparecer los transistores, los aparatos a válvulas tenían que trabajar con tensiones bastante altas, tardaban más de 30 segundos en empezar a funcionar, y en ningún caso podían funcionar a pilas debido al gran consumo que tenían.
Un transistor es un componente que tiene, básicamente, dos funciones:
- Deja pasar o corta señales eléctricas a partir de una señal de mando.
- Funciona como un elemento AMPLIFICADOR de señales.

Pero el Transistor también puede cumplir funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador.

¿Cómo es físicamente un transistor?

Consta de tres cristales semiconductores (usualmente de silicio) unidos entre sí. Según como se coloquen los cristales hay dos tipos básicos de transistores bipolares. 

Transistor NPNen este caso un cristal P está situado entre dos cristales N. Son los más comunes.

Transistor PNPen este caso un cristal N está situado entre dos cristales P

La capa de en medio es mucho más estrecha que las otras dos.

En cada uno de estos cristales se realiza un contacto metálico, lo que da origen a tres terminales:

Emisor (E): Se encarga de proporcionar portadores de carga.
Colector (C): Se encarga de recoger portadores de carga.
Base (B): Controla el paso de corriente a través del transistor. Es el cristal de en medio. El conjunto se protege con una funda de plástico o metal. 

Como polarizo un transistor?

Una polarización correcta permite el funcionamiento de este componente. No es lo mismo polarizar un transistor NPN que PNP. 

Generalmente podemos decir que la unión base - emisor se polariza directamente y la unión base - colector inversamente.

Por ahora nos centraremos en el transistor NPN





el hecho de que el transistor esté en funcionamiento significa que es capaz de conducir la corriente desde el terminal colector hasta el terminal emisor. Se cumplen dos expresiones para este caso: 

Primer expresión
IE= IB + IC 
Donde...
IE es la corriente que recorre el terminal emisor. 
IC es la corriente que recorre el terminal colector. 
IB es la corriente que recorre el terminal base. 

Como la corriente de base resulta siempre MUY PEQUEÑA, se puede decir que la corriente del colector y la del emisor prácticamente coinciden.

IE ≈ IC 

Segunda expresión
IC= β·IB 

Donde β es una constante que depende de cada transistor llamado ganancia que puede valer entre 50 y 300 (algunos transistores llegan a 1000).

La ganancia de un transistor nos habla de la capacidad que tiene para amplificar la corriente. Cuanto mayor es la ganancia de un transistor, más puede amplificar la corriente.

Se concluye que la corriente por el colector de un transistor bipolar es proporcional a la corriente por la base, es decir, a mayor corriente en la base, mayor corriente en el colector. 

Según estas dos expresiones el transistor bipolar puede tener tres estados distintos de funcionamiento:  
-Región de corte 
-Región activa
-Región de saturación 
Corte:La corriente de base es nula (o casi nula), en este caso, el transistor no conduce en absoluto. No está funcionando. Se dice que el transistor se comporta como un interruptor abierto.


Activa:El transistor conduce parcialmente siguiendo la segunda expresión (IC= β·IB). La corriente del colector es directamente proporcional a la corriente de la base. Ejemplo: Si β = 100, la corriente del colector es 100 veces la corriente de la base. Por eso se dice que el transistor amplifica la corriente. 



Saturación:El transistor conduce totalmente y se comporta como un interruptor cerrado. Este estado se alcanza cuando la corriente por la base (IB) alcanza un valor alto 




Bibliografía 
Electronicafacil


Conceptos básicos de la instrumentación


Que es la instrumentación?

Los procesos industriales exigen el control de la fabricación de los diversos productos obtenidos.
En todos los procesos, es absolutamente necesario controlar y mantener constantes algunas magnitudes, tales como la presión, el caudal, el nivel, la temperatura, el pH, la conductividad, la velocidad, la humedad, el punto de rocío, etc. Los instrumentos de medición y control permiten el mantenimiento y la regulación de estas constantes en condiciones más idóneas que las que el propio operador podría realizar.
En pocas palabras la instrumentación se encarga de mantener funcionando el proceso de manera optima a travez de elementos que sirven para medir, convertir, transmitir, controlar o registrar las variables.



En la imagen anterior podemos ver algunos de los componentes principales de la instrumentación

Transmisor: sirve para recibir la señal del sensor y convertirla a un estándar de 4-20ma 
Registrador: como su nombre lo indica registra el estatus del proceso 
Salida del controlador: Controla la señal de salida, para mandarla al actuador, manteniendo la variable a controlar lo mas cercano posible al set point.

Que conceptos debo entender para introducirme a la instrumentación?

Sensor:
Llamamos sensor a un dispositivo que mide de manera automática una variable, como por ejemplo la temperatura, la presión o inclusive el régimen de giro, entre otras cosas .
Transmisor:
Se conoce como transmisor en el campo de la instrumentación y control al conjunto acondicionador de señal,
Transductor:
Es el instrumento o dispositivo capaz de transformar la energía disponible en una magnitud física dada en otra magnitud, Se usan por ejemplo para pasar de magnitudes acondicionadas en presión a corriente o tensión y modernamente a variables digitales para buses de campo.

Rango:
Es el conjunto de valores comprendidos entre los limites ( Superior e Inferior) que es capaz de medir el instrumento al que nos referimos.
Resolución:
Es el menor cambio en la variable del proceso capaz de producir una salida perceptible en el instrumento. 

Error:
Se lo define como la diferencia entre el valor medido y el valor verdadero. 
Exactitud:
Capacidad de un instrumento de dar valores de error pequeños.

Precisión:
Cuanto mayor es la precisión menor es la dispersión de los valores de la medición alrededor del valor medido.
Repetibilidad:
Capacidad de un instrumento de repetir la salida cuando se llega a la medición en diversas ocasiones bajo exactamente las mismas condiciones.

Histéresis:
es la capacidad de un instrumento de repetir la salida cuandose llega a la medición en ocasiones consecutivas bajo las mismas condiciones generales pero una vez con la medición de la variable en un sentido (por ejemplo creciente) y en la siguiente con lavariable en sentido contrario (por ejemplo decreciente).
Íntercambiabilidad:
Cuando se hace referencia a la ínter cambiabilidad de instrumentos pueden aparecer varios aspectos. Respecto de la exactitud, si un instrumento de +/- 1% es reemplazado por otro con la misma exactitud, habida cuenta que los errores se pueden sumar en ciertas condiciones, al hacer el cambio diremos que podemos asegurar la medición en +/- 2%, si no tomamos recaudosespeciales de calibración. 

Calibración:
La calibración es el proceso de comparar los valores obtenidos por un instrumento de medición con la medida correspondiente de un patrón de referencia (o estándar). 

Sensibilidad:
Es la variación en la salida del instrumento por unidad de variación de la variable del proceso(entrada), en definitiva se puede decir que es la ganancia del instrumento.

Error de cero:
Aun cuando el valor de la variable del proceso esté en el mínimo del rango, donde la salida del instrumento debe ser el valor asociado al cero del rango ( en corriente por ejemplo 4mA), el instrumento marca a su salida un valor distinto de cero.
Linealidad:
Expresa lo constante que resulta la sensibilidad del sensor o aparato de medida. Una sensibilidad constante (alta linealidad) facilita la conversión del valor leído al valor medido.

Estabilidad:
capacidad para mantener invariable su curva de transferencia durante largos períodos de tiempo. 

Transductor activo – pasivo:
Un transductor que es pasivo cuando no se alimenta de otra fuente que no sea la del mismo proceso que está midiendo. 
En cambio el activo es aquel que en general necesita menosenergía del propio proceso a medir ya que tiene para su funcionamiento una fuente externa.

Entradas deseadas:
son las entradas al sistema de medición de las variables físicas que queremos medir.

Interferencias:
Son entradas no deseadas que el instrumento detecta sin la intención de hacerlo.

Entradas modificantes y  perturbaciones:
Son aquellas que causan variaciones en las entradas deseadas como así también en lasinterferencias

Ajustabilidad de rango: Conocido como Rangeability:
Es la relación entre el máximo valor de la variable medida respecto del mínimo sobre la cual semantendrá la exactitud especificada del instrumento

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