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¿Qué son los Diodos PIN?

Un diodo PIN es un diodo con un verdadero semiconductor de tipo I con alta resistencia eléctrica entre los semiconductores de tipo P y N y una amplia capa de agotamiento.

La capa de agotamiento más ancha mejora las características de respuesta. Debido a la alta resistencia del semiconductor central de tipo I, tiene la capacitancia terminal más baja de todos los diodos; la tensión de avance es casi la misma que la de un diodo de unión PN. Los diodos PIN se utilizan como resistencias variables, especialmente a altas frecuencias, ya que su resistencia cambia con la corriente que fluye. También pueden utilizarse como condensadores cuando se aplica tensión inversa.

Usos de los Diodos PIN

Los diodos Pin se caracterizan por su baja capacitancia entre terminales, baja resistencia en serie y características de alta frecuencia. Por eso se utilizan para conmutar señales de alta frecuencia, incluidos los teléfonos móviles, ya que es menos probable que afecten a las líneas de comunicación de alta frecuencia. También se utilizan como resistencias variables en conmutación de banda, circuitos AGC y atenuadores de recepción, ya que su resistencia cambia en función de la corriente. También actúan como condensadores cuando se aplica tensión inversa.

Principio de los Diodos PIN

1. Cuando se Aplica una Tensión Directa a un Diodo PIN

En un diodo PIN, cuando se aplica una tensión en la dirección de avance, los huecos del semiconductor de tipo P y los electrones del semiconductor de tipo N se mueven para encontrarse y recombinarse en el semiconductor de tipo I, donde la tensión aplicada hace que los electrones y los huecos se muevan muy rápidamente, facilitando el flujo de corriente. Los huecos y electrones que migran desde los semiconductores de tipo P y N se encuentran en el semiconductor de tipo I, lo que provoca un cambio en la resistencia. En otras palabras, la resistencia cambia en función de la tensión, lo que permite utilizar el dispositivo como una resistencia variable controlando la tensión.

En comparación con los semiconductores de tipo PN, que no tienen un semiconductor de tipo I. Los diodos PIN tienen un rendimiento mejorado porque son más eficaces a la hora de almacenar portadores como huecos y electrones.

2. Cuando se Aplica una Tensión Inversa a un Diodos PIN

Por otro lado, cuando se aplica una tensión inversa, los huecos y los electrones se acumulan en las superficies de tipo P y N respectivamente, y el semiconductor de tipo I se convierte en dieléctrico y actúa como condensador.

Más Información sobre los Diodos PIN

1. Modulación de la Conductividad en los Diodos PIN

La modulación de la conductividad se refiere al cambio en la resistencia causado por los portadores que fluyen hacia una capa de alta resistencia cuando se polariza.

La capa I, situada entre las capas P y N, está formada por elementos con valencia tetravalente, como el silicio (Si) y el germanio (Ge). Como semiconductores puros que no contienen otros elementos, se denominan semiconductores verdaderos y están unidos por enlaces covalentes estables con ocho electrones, lo que los convierte en capas aislantes en las que no es posible la transferencia de electrones.

Sin embargo, cuando se polariza hacia delante en un diodos PIN, los huecos fluyen desde la capa P y los electrones desde la capa N, y la capa I queda altamente dopada. Como resultado, se produce una modulación de la conductividad y la capa I, que tenía una alta resistencia, se convierte en una baja resistencia a la conexión cuando la corriente fluye en la dirección de avance.

2. Conmutación con Diodos PIN

Los diodos PIN también se utilizan en conmutadores de alta frecuencia. También existen interruptores mecánicos en el rango de baja frecuencia, mientras que los relés coaxiales y los interruptores semiconductores se utilizan a altas frecuencias. En los últimos años, también se han utilizado como conmutadores MMIC en la banda de ondas milimétricas debido al uso generalizado de sistemas de comunicación LAN y sistemas de radar a bordo de vehículos.

El principio de los circuitos de conmutación de los diodos PIN es que se emite una señal de alta frecuencia durante la polarización directa y no se emite ninguna señal de alta frecuencia durante la polarización inversa. En la gama de productos existen dos tipos: reflectantes y absorbentes. Los interruptores reflexivos transmiten potencia de alta frecuencia en polarización inversa y la reflejan en polarización directa. Los interruptores absorbentes tienen una baja relación de onda estacionaria de tensión (VSWR) y una baja pérdida de señal tanto activados como desactivados.

3. Ventajas e Inconvenientes de los Interruptores de Diodos PIN

En general, los interruptores de diodos PIN son superiores en cuanto a velocidad de conmutación y compacidad, pero tienen la desventaja de su elevado consumo de energía.

La razón de este elevado consumo es la necesidad de una polarización alta para mantener bajas las pérdidas por inserción. Para compensar esta desventaja, se ha desarrollado un conmutador óptico llamado MEMS (sistema microelectromecánico) para la banda de ondas milimétricas, que está ganando cuota de mercado en el mercado actual.

¿Qué son los Solenoides CC?

Un solenoides CC es un componente eléctrico que convierte la energía eléctrica de la fuerza electromagnética aplicada a la bobina en energía mecánica para el accionamiento lineal por el núcleo de hierro móvil.

Su función como actuador se realiza mediante un componente que combina una bobina y un núcleo de hierro móvil. En general, los solenoides se basan en una acción de tracción, ya que el núcleo de hierro móvil se retrae.

Combinando diversas formas de puntas de núcleo de hierro móvil y unidades de accionamiento, se pueden conseguir movimientos como “tirar, empujar, parar, golpear y doblar” a bajo coste. Como resultado, se utilizan no sólo en aplicaciones de maquinaria industrial como electrodomésticos, cajeros automáticos, máquinas expendedoras automáticas, cancelas y puertas automáticas, sino también en diversas aplicaciones de la vida cotidiana.

Usos de los Solenoides CC

Los solenoides CC se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones para máquinas y dispositivos de nuestra vida cotidiana. Esto es porque además de su capacidad de control y respuesta, su núcleo de hierro móvil y la forma de su punta permiten realizar diversos movimientos como tirar, empujar, parar, golpear y doblar a bajo coste.

Entre sus principales aplicaciones se encuentran los clasificadores de monedas en máquinas expendedoras, puertas automáticas y cancelas de billetes en andenes de tren, mecanismos de bloqueo en aparcamientos y puertas automáticas, dispositivos de control en cajeros automáticos y cajas de reparto en condominios y tiendas de conveniencia.

Principio de los Solenoides CC

El principio de los solenoides CC se basa en la ley de inducción electromagnética de Faraday. La energía eléctrica de la fuerza electromagnética que fluye por la bobina se convierte en energía mecánica para el accionamiento lineal mediante el núcleo de hierro móvil.

Los solenoides CC también se caracterizan por el hecho de que, en comparación con los solenoides CA, no generan corrientes de irrupción cuando están energizados y tienen un bajo ruido de funcionamiento. Un solenoide de CC suele constar de los siguientes componentes: armazón, bobina, muelle, núcleo de hierro fijo y núcleo de hierro móvil.

Cuando circula corriente por la bobina, se genera al mismo tiempo un campo magnético y el núcleo de hierro móvil es atraído hacia el núcleo de hierro fijo por inducción electromagnética, lo que permite el funcionamiento por tracción. El núcleo de hierro móvil es atraído por el núcleo de hierro fijo mientras fluye la corriente, y vuelve al núcleo de hierro fijo por la fuerza de un muelle en cuanto se corta la corriente.

En contraste con el funcionamiento básico del tipo de tracción, también hay un tipo de empuje, en el que el núcleo de hierro fijo está equipado con una barra de empuje, que empuja la barra de empuje hacia fuera tan pronto como el núcleo de hierro móvil es atraído por el núcleo de hierro fijo. Cambiando la forma de estas puntas, se pueden conseguir diversas operaciones a bajo coste.

Más Información sobre los Solenoides CC

1. Diferencias entre Solenoides CC y CA

Los solenoides de CA se caracterizan por una corriente de arranque y una fuerza de tracción superiores a las de los solenoides CC. Sin embargo, si un solenoide de CA se sobrecarga y se bloquea durante el movimiento, seguirá circulando una gran corriente y la bobina se quemará. Por lo tanto, al adoptar solenoides de CA, es importante diseñarlos con consideraciones de seguridad como fusibles térmicos y protección contra sobrecorriente.

Por otro lado, los solenoides CC tienen una corriente pequeña y una fuerza de tracción baja, por lo que incluso si las partes móviles están sobrecargadas o bloqueadas, la bobina no se quemará, Por lo tanto, se deben utilizar diferentes solenoides según las condiciones de uso. 

2. Solenoides Autoretenidos

Un solenoide autoretenedor es una bobina con un imán permanente de alto rendimiento que se activa momentáneamente. La parte móvil, llamada comúnmente émbolo, es atraída y luego retenida por el imán permanente.

Gracias a su corto tiempo de energización, este tipo de solenoide de movimiento lineal es ideal para equipos eléctricos destinados al ahorro ultraenergético, y es un componente eficaz cuando, por ejemplo, hay que prolongar la vida útil de las baterías de almacenamiento y reducir el aumento de temperatura. Existen dos tipos de solenoides: los de retención unidireccional, en los que la pieza móvil es atraída y retenida en una dirección cuando la bobina recibe corriente, y los de retención bidireccional, en los que un solenoide de retención unidireccional se conecta en serie e intenta moverse y retenerse en dos direcciones haciendo pasar electricidad por la sección de bobinado de la bobina correspondiente.

Los solenoides autorretentivos tienen dos tipos de formas de polos: cónicos y horizontales para los solenoides de retención unidireccionales, mientras que sólo los tipos cónicos son estándar para los solenoides de retención bidireccionales, ya que la carrera es fija. Es importante comprobar previamente las especificaciones de la curva característica de cada solenoide, ya que la forma del polo magnético se utiliza en función del tamaño de la carrera y la fuerza de retención.

¿Qué son los Controladores LED?

Un controladores LED es un circuito integrado (CI) que acciona de forma estable y controla con seguridad los LED.

Los controladores LED emiten cantidades variables de luz en función de su valor de corriente, y el valor de corriente varía en función de su color, por lo que un accionamiento estable requiere un control de corriente muy preciso.

Por este motivo, el control mediante un circuito de corriente constante es muy importante, y ésta es la función principal de los controladores LED.

Usos de los Controladores LED

Como su nombre indica, los controladores LED se utilizan para accionar y controlar los LED. En los últimos años, los controladores LED también se venden en grandes cantidades para aplicaciones de iluminación. Dado a su bajo consumo y larga vida útil se han convertido en la elección principal para los accesorios de iluminación en lugar de las lámparas fluorescentes.

Las instalaciones de iluminación requieren a menudo un ajuste del brillo, por lo que un control estricto de la corriente es especialmente importante para los controladores LED. Hoy en día, hay muchas necesidades de cambiar a los LED para la iluminación desde la perspectiva de la promoción de la conservación de la energía, como se tipifica en los ODS, que también requiere una iluminación de alta eficiencia.

Los LED también se están utilizando como lámparas indicadoras en electrodomésticos y automóviles, y se están desarrollando controladores LED dedicados a estas aplicaciones.

Principio de los Controladores LED

Controladores LED son las siglas de Light Emitting Diode (diodo emisor de luz) y se refieren a un elemento semiconductor que emite luz cuando se aplica una polarización hacia delante a la unión PN. Los controladores Led incorporan un circuito de generación de corriente constante integrado en el CI junto con, dependiendo del producto, un circuito de control PWM y una interfaz SPI o I2C.

Generalmente, la cantidad de luz emitida por los LED varía con la cantidad de corriente aplicada, pero los LED también cambian su color de emisión (longitud de onda de emisión) en función del valor de corriente. Además, un exceso de corriente puede tener un impacto significativo en la vida útil del dispositivo. Por lo tanto, es necesario controlar con precisión el valor de corriente óptimo para el LED en uso, teniendo en cuenta al mismo tiempo la intensidad luminosa, el tono de color y la eficacia luminosa en función de las características luminosas del LED, y para ello se utilizan controladores LED.

Los controladores LED pueden configurarse con una combinación de diodos Zener discretos, MOSFETs, etc. para funciones individuales, pero cuando se conectan múltiples LEDs en serie o en paralelo y deben funcionar en combinación LEDs de varios colores de emisión con diferentes valores óptimos de corriente, se utilizan circuitos integrados para cumplir las especificaciones requeridas. El controlador LED se utiliza para cumplir las especificaciones requeridas.

Más Información sobre los Controladores LED

1. Formato de los Controladores LED

Existen varios tipos de driver utilizados en los controladores LED, como los de tipo lineal y los de tipo paso a paso.

Tipo Lineal
Este tipo de circuito no incorpora un convertidor DCDC y utiliza MOSFETs y resistencias para el control de corriente constante. La función única permite la miniaturización y la reducción de costes, pero tiene el inconveniente de las elevadas pérdidas de los MOSFET a altas tensiones de entrada.

Tipo Step-up/Step-down
Este tipo de circuito permite un funcionamiento de alta eficiencia al suprimir el aumento de pérdidas durante las funciones de subida y bajada, lo que también puede utilizarse para aumentar el número de etapas de LED. Sin embargo, como el circuito es complejo y el coste es elevado, también se utilizan ampliamente los tipos de controladores LED que sólo admiten boost o buck, dependiendo de la aplicación.

2. Control PWM

El control PWM es ampliamente utilizado en los controladores LED para la atenuación. Esto se debe a que el método de ajuste del valor de corriente continua del driver tiene el problema de los efectos de generación de calor debido a la reducción de la eficiencia y los cambios de longitud de onda (cambios de color de emisión) asociados a los cambios de corriente.

En el caso de los drivers controlados por PWM, la tensión aparente puede variarse ajustando la anchura del impulso cuadrado (relación de trabajo), y no se produce pérdida de potencia con la atenuación. En este tipo de controladores, la atenuación de los LED se realiza a menudo con una resistencia semifija, y eliminando la resistencia semifija y sustituyéndola por un volumen.

La luminosidad de los LED es proporcional al ciclo de trabajo del impulso, pero si el ciclo ON/OFF es demasiado lento, puede ser identificado por el ojo humano y provocar un parpadeo de la iluminación. Por lo tanto, hay que tener cuidado con la frecuencia ajustada del control PWM.

3. Interfaz Serie

En los electrodomésticos y en los paneles de instrumentos de los automóviles es habitual utilizar varios LEDs de diferentes colores. Dependiendo del tipo y la cantidad de LEDs a controlar, la conexión IC puede ser difícil si sólo se intercambian señales analógicas para ON/OFF y valores de polarización. En tales casos, se utilizan interfaces serie con control digital a través de unos pocos hilos, como SPI o I2C.

Los controladores LED con funcionalidad de interfaz serie incluyen productos a gran escala capaces de controlar varios cientos de LED simultáneamente, así como productos capaces de controlar y diagnosticar el brillo de canales individuales.

¿Qué son los Amortiguadores?

Un amortiguador es un dispositivo que reduce las vibraciones en maquinaria y edificios.

Además de las suspensiones, los turismos y las motos utilizan Amortiguadores para reducir el impacto del suelo. Los muelles fijados al Amortiguadores absorben el choque y proporcionan una conducción confortable.

Si el amortiguador falla con el tiempo, es muy peligroso porque su capacidad de absorción de impactos se reduce y el frenado se hace más difícil. Esto también puede dificultar el giro en las curvas.

Usos de los Amortiguadores

Los amortiguadores se utilizan principalmente en vehículos. Los siguientes son ejemplos de aplicaciones de los amortiguadores:

• Vehículos de pasajeros, como coches y autobuses
• Motocicletas, bicicletas de montaña y otros vehículos de dos ruedas
• Vehículos sobre raíles

Estos vehículos están equipados con amortiguadores para absorber los choques que se producen al desplazarse sobre el suelo.Los amortiguadores de cilindro telescópico se utilizan para turismos, mientras que los amortiguadores de altura regulable con posiciones variables del muelle se utilizan a veces para vehículos deportivos de motor con poca altura del vehículo.

Los amortiguadores llamados amortiguadores de aceite o amortiguadores de aislamiento sísmico se utilizan a veces para el control de vibraciones en casas y otros edificios.

Principio de los Amortiguadores

Los amortiguadores pueden ser giratorios o telescópicos, y los amortiguadores telescópicos se utilizan a menudo en vehículos.

En los amortiguadores telescópicos, el amortiguador está construido dentro del muelle. El cilindro recibe la energía del muelle, que vibra en el momento del impacto, y absorbe la vibración moviéndose lentamente dentro del sistema hidráulico.

En este momento, la energía de vibración se convierte en energía térmica, lo que provoca el calentamiento del amortiguadores.Los amortiguadores telescópicos se pueden clasificar a su vez en monotubo y bitubo.

1. Monotubo

Los amortiguadores monotubo tienen una construcción más sencilla que los amortiguadores bitubo. Un pistón sube y baja dentro de un cilindro parcialmente lleno de aceite por medio de un vástago que transmite la vibración del muelle. El pistón se presuriza hidráulicamente, lo que amortigua las vibraciones y absorbe los choques.

2. Bitubo

El mecanismo de un bitubo es casi idéntico al de un monotubo. Se instala un cilindro adicional con una válvula de aceite fuera del cilindro monotubo, lo que lo convierte en un diseño más robusto que el monotubo. Los sistemas bitubo se instalan en muchos turismos.

Se requiere un mantenimiento regular, ya que las fugas de aceite debidas al deterioro de los amortiguadores afectan al kilometraje y a la velocidad de deterioro.

Cómo elegir un amortiguador

El procedimiento general para seleccionar un amortiguador es el siguiente

• Compruebe las condiciones de uso.
• Seleccione provisionalmente un amortiguador en función de las condiciones.
• Calcular la energía total de la colisión
• Calcular la masa equivalente
• Evaluar el producto seleccionado provisionalmente

Los elementos que deben comprobarse en el momento de la selección son la masa máxima y la velocidad máxima del objeto impactado, así como el empuje máximo. Hay que tener cuidado y acordarse de sumarlo a la energía total, sobre todo si el empuje se genera mediante caída libre o cilindros.

La masa equivalente, también conocida como valor del efecto del peso, tiene un rango específico admisible para cada producto. Si supera el rango admisible, se generarán fuerzas de reacción elevadas al final de la carrera de los amortiguadores, lo que provocará una absorción deficiente de los impactos. Si la masa equivalente supera el rango admisible indicado en el catálogo de productos, deberá considerarse otro Amortiguadores.

Otra Información sobre Amortiguadores

Vida Útil de los Amortiguadores

El rendimiento de los amortiguadores se degrada con el tiempo. A medida que se deteriora el rendimiento de los amortiguadores de un vehículo, los neumáticos y las pastillas de freno se desgastan más rápidamente. Si el vehículo sigue circulando como hasta ahora, el propio amortiguadores puede romperse o perder aceite.

La durabilidad de la suspensión de un vehículo suele ser de 100.000 km o 10 años. El periodo de sustitución recomendado para los amortiguadores es también de 80 000 km. Sin embargo, la vida útil depende de las carreteras utilizadas y de la forma de conducir.

Las autopistas y las carreteras de montaña suponen una mayor carga para el vehículo y tienden a deteriorar más fácilmente los amortiguadores. A diferencia de los neumáticos, por ejemplo, donde existe una correlación entre el kilometraje y el número de revoluciones, también es difícil determinar un tiempo de sustitución claro para los amortiguadores. Por lo tanto, es importante decidir un momento concreto y realizar un mantenimiento periódico.

¿Qué es un Relé de Automoción?

Los relés de automoción son literalmente relés diseñados para adaptarse al control de los componentes eléctricos de los vehículos.

Hay un gran número de relés de automoción para distintas aplicaciones. Como el diseño de los circuitos eléctricos difiere entre los fabricantes de vehículos, se fabrican y venden diversos relés de acuerdo con las normas del fabricante del vehículo y para diferentes cargas.

Recientemente, al reparar componentes eléctricos en caso de avería del vehículo, se ha hecho posible sustituir el relé de automoción defectuoso en el circuito eléctrico módulo por módulo de un solo golpe, lo que permite una rápida respuesta de reparación.

Usos de los Relés de Automoción

Los relés de automoción se utilizan como relés en circuitos eléctricos para el control de vehículos. Hay muchos tipos de relés de automoción, incluyendo los relés utilizados para controlar las lámparas como los faros delanteros y traseros, y los relés de control del motor utilizados para operar las ventanas eléctricas y espejos retrovisores exteriores.

También son una parte esencial de los circuitos eléctricos de los vehículos, como los relés utilizados para controlar el aire acondicionado y los calefactores de las lunas traseras, y los utilizados en los circuitos necesarios para cargar la batería.

Características de los Relés de Automoción

La estructura general de un relé de automoción es simple, consiste en un electroimán con una bobina de alambre esmaltado enrollada alrededor de un núcleo de hierro, un contacto móvil y un contacto fijo.

Básicamente, no tiene una estructura especial como relé de control, pero se diseña teniendo en cuenta como características la reducción de peso, la resistencia a las vibraciones y la durabilidad. El peso de un vehículo afecta al consumo de combustible y al rendimiento de la conducción. Aunque los relés de automoción individuales son ligeros, en un mismo vehículo se utiliza un gran número de relés de automoción, por lo que es importante reducir su peso.

Además, a diferencia de los electrodomésticos, los componentes eléctricos utilizados en los coches están constantemente expuestos a las vibraciones de los motores en marcha y de gasolina. Para aumentar la durabilidad del vehículo, se utilizan relés con una excelente resistencia a las vibraciones y durabilidad.

Otra ventaja es el bajo ruido de funcionamiento. Los relés de automoción utilizados para el control de motores, como el accionamiento de elevalunas, suelen estar diseñados para ser pequeños y silenciosos. Otra característica es que se construyen para cumplir los requisitos de especificación de cada fabricante de vehículos, lo que los hace adecuados para la producción en serie.

Tipos de Relés de Automoción

Existen varios tipos de relés de automoción, en función de su mecanismo.

1. Relés Articulados

La fuerza electromagnética generada por el electroimán atrae una pieza de hierro (contacto móvil), que enciende y apaga el contacto. conecta.

2 Relé de Émbolo

Cuando el émbolo es atraído por la fuerza electromagnética e insertado en la bobina, también se genera fuerza electromagnética en el lado del émbolo, lo que da lugar a una fuerte fuerza de atracción. Este mecanismo permite que el émbolo recorra una gran distancia, lo que hace posible controlar contactos de relé de gran tamaño.

Un ejemplo de uso es el relé EV (SMR) que se muestra a continuación. En los relés reed, la construcción del contacto se basa en un par de láminas magnéticas. Una bobina se enrolla alrededor de un tubo de vidrio, que mueve las lengüetas y enciende y apaga los contactos.

Relés para VE (SMR)
Entre los relés de automoción se encuentran los relés para VE. Estos relés, denominados SMR (relés principales del sistema), se insertan en el circuito de alta tensión del camino para enviar la alta potencia de la batería de alto voltaje del vehículo al inversor de accionamiento y otros dispositivos, y conectar y desconectar la fuente de alimentación principal.

En caso de colisión del vehículo, el SMR se controla para desconectar la batería de alto voltaje y evitar desastres secundarios como descargas eléctricas, etc. Los relés para vehículos eléctricos deben ser capaces de interrumpir la corriente continua de alto voltaje en poco tiempo y ser compactos y ligeros.

¿Qué es un Amplificador de Aislamiento?

Un amplificadores de aislamiento es un amplificador capaz de transmitir señales a la vez que proporciona aislamiento eléctrico entre las señales de entrada y salida.

Los amplificadores de aislamiento se incorporan a los circuitos de entrada y salida de las placas de circuitos impresos, como las placas de control de microcontroladores, para proporcionar aislamiento de CC de las señales entrantes del exterior y permitir mediciones precisas. Como tales, se utilizan generalmente en instrumentos de medición y equipos médicos.

También sirven para garantizar la seguridad del usuario. Entre sus características se incluyen la protección contra descargas eléctricas, la división de señales y las medidas contra potenciales de tierra elevados y ruido.

Usos de los Amplificadores de Aislamiento

Los amplificadores de aislamientoeliminan las corrientes inversas causadas por altos potenciales de tierra y protegen la fuente de alimentación. También pueden instalarse en entornos con muchas fuentes de ruido. Las aplicaciones específicas de uso son las siguientes

• Vehículos ferroviarios
  Supervisión de la tensión y la corriente de la catenaria, supervisión de los sistemas de alimentación de los propulsores, interfaces de señales de control entre vehículos, etc.
• Equipos de generación de energía
  Interfaces entre unidades de generación de energía y de control, supervisión de la tensión terminal de cada célula de batería y célula solar conectada en serie, transmisión de señales de control de acondicionadores de energía, etc.
• Relacionados con FA
  Interfaces entre diversos sensores y dispositivos de control, transmisión de señales de control para grandes fuentes de alimentación, etc.
• Otros
  Equipos médicos, equipos de fabricación de semiconductores, equipos de comunicaciones, equipos de medición, etc.

Al incorporarlos en puntos clave del circuito, funcionan como medida de seguridad para evitar que el usuario reciba una descarga eléctrica en caso de fallo del equipo.

Principio de los Amplificadores de Aislamiento

Los amplificadores de aislamiento son un tipo de amplificador que hace funcionar circuitos mientras los separa y aísla completamente, de forma que los circuitos no se vean afectados bidireccionalmente por tomas de tierra o fuentes de alimentación comunes. Los principales métodos de transmisión de señales son óptico, magnético y capacitivo, de los cuales el funcionamiento del método magnético es el siguiente.

La señal de entrada al amplificador de aislamiento  entra primero en el amplificador tampón 1 en el lado de entrada. Este amplificador tiene características de alta impedancia de entrada y baja impedancia de salida. En el lado de salida del amplificador de aislamiento hay un amplificador de amortiguación 2 similar.

Hay un circuito de aislamiento entre los dos amplificadores tampón, pero los lados de entrada y salida están completamente aislados entre sí en cuanto a CC. En el circuito de aislamiento hay un transformador de señal con elementos de conmutación conectados a las bobinas primaria y secundaria respectivamente; la rectificación sincrónica es posible repitiendo los dos elementos de conmutación de forma simultánea.

La rectificación sincrónica transfiere entonces una tensión al secundario igual a la tensión de señal que entra en el primario. Por lo tanto, aunque los lados primario y secundario de un transformador de señal estén completamente aislados, la señal puede salir del lado secundario.

Características de los Amplificadores de Aislamiento

Los amplificadores de aislamiento tienen las siguientes características

• No hay fugas de corriente del lado de salida al de entrada, por lo que no hay riesgo de descarga eléctrica y se puede garantizar la seguridad.
• Es posible la amplificación de señales de secciones de alta tensión, ya que funciona incluso cuando existen tensiones elevadas entre la entrada y la salida.
• Funciona incluso en presencia de ruido extremadamente alto entre la entrada y la salida, lo que permite rechazar el ruido en modo común.
• Alta tensión soportada. (Muchos productos soportan varios miles de voltios).

Otra Información sobre Amplificadores de Aislamiento.

1. Fuente de Alimentación para Amplificadores de Aislamiento

Los transformadores de aislamiento de los amplificadores de aislamiento tienen un transformador de potencia además del transformador de señal. En el lado primario del transformador de potencia, se añade una onda cuadrada del oscilador y se genera la misma onda cuadrada en el lado secundario.

La frecuencia del oscilador se ajusta para que coincida con la respuesta en frecuencia del amplificador de aislamiento – un oscilador de onda cuadrada de alrededor de 50 kHz a 100 kHz. La tensión del transformador de potencia acciona los elementos de conmutación en los lados primario y secundario respectivamente.

Los lados primario y secundario del transformador de potencia también están aislados por CC; las fuentes de alimentación para los amplificadores de búfer primario y secundario también se alimentan desde los lados primario y secundario del transformador de potencia.

2. Fotoacopladores para Amplificadores de Aislamiento

Si la transmisión de la señal del amplificadore de aislamiento es óptica, se utiliza un fotoacoplador. Este fotoacoplador es un circuito integrado óptico que se utiliza en circuitos de amplificadores de aislamiento cuando la entrada y la salida están completamente flotantes en un circuito aislado entre sí, o cuando se detectan señales de diferentes potenciales.

¿Qué son los Amplificadores Lock-in?

Un amplificadores lock-in es un dispositivo con un circuito capaz de extraer una señal componente con una frecuencia específica a partir de una señal de entrada.

Los amplificadores lock-in eliminan el ruido multiplicando la señal de referencia y la señal de entrada por un mezclador del dispositivo y, a continuación, extraen la señal de frecuencia específica deseada mediante un filtro de paso bajo. Se establece un valor específico del dispositivo llamado constante de tiempo, y cuanto mayor sea la constante de tiempo, menores serán las fluctuaciones de la señal de salida.

Usos de los Amplificadores Lock-in

Los amplificadores lock-in se utilizan a menudo en el campo de la óptica, especialmente en mediciones espectroscópicas. A veces se utilizan en combinación con microscopios. Los amplificadores lock-in se utilizan específicamente en experimentos en los que se detectan señales débiles, por ejemplo, en mediciones astrofísicas como observaciones astronómicas, o en mediciones espectroscópicas de películas delgadas del orden de los nanómetros.

En mediciones en las que la señal derivada de la muestra es débil, como en el caso de películas delgadas de menos de unos cientos de nanómetros de grosor, es esencial un dispositivo como un amplificador lock-in que amplifique la señal y elimine el ruido. Otras aplicaciones son la microscopía de fluorescencia y la microscopía de espectroscopia Raman, así como la microscopía de sonda, como la microscopía de fuerza atómica.

Principio de los Amplificadores Lock-in

El principio de funcionamiento de un amplificador lock-in es el procesamiento de señales basado en circuitos, en el que la señal de entrada es amplificada por un preamplificador y luego multiplicada por un mezclador con una señal de referencia y un filtro de paso bajo para eliminar el exceso de componentes de ruido, detectando así la señal de frecuencia específica deseada a partir de la señal de entrada.

Dentro del amplificadore lock-in, las señales de entrada y de referencia se multiplican para producir una salida expresada como la suma o diferencia de las frecuencias de las señales de entrada y de referencia. Si Vi=Acos(ωit+Φ) para la señal de entrada y Vr=Bcosωrt para la señal de referencia, la frecuencia de la salida es proporcional a {cos[(ωi-ωr)t+Φ]+cos[(ωi+ωr)t+Φ]}.

Sin embargo, como el amplificador lock-in actúa como un filtro de paso bajo, el único componente restante es la señal con ωi-ωr cercana a cero. En otras palabras, al pasar la señal por un amplificadores lock-in, sólo se puede extraer la señal de entrada cuya frecuencia es próxima a la de la señal de referencia y se pueden eliminar componentes aleatorios como el ruido.

La señal de referencia utilizada como referencia para los Amplificadores Lock-in suele ser una onda sinusoidal. A veces se utiliza una onda cuadrada como señal de referencia para simplificar el circuito y reducir costes, pero en estos casos el rendimiento de rechazo del ruido es inferior al de una onda sinusoidal.

Más Información sobre los Amplificadores Lock-in.

1. Constantes de Tiempo y Ruido de los Amplificadores Lock-in

Los amplificadores lock-in tienen lo que se conoce como una constante de tiempo inherente. En este caso, la constante de tiempo es un valor expresado como el producto de la resistencia de una resistencia acoplada al circuito y la capacitancia de un condensador. La magnitud del ruido en la salida de un amplificador lock-in es proporcional al recíproco de la constante de tiempo, por lo que cuanto mayor sea la constante de tiempo, menor será el ruido en la señal de salida. Las magnitudes típicas de la constante de tiempo oscilan entre 10 milisegundos y 10 segundos, mientras que la constante de tiempo de un dispositivo que realiza procesamiento digital es de unos 1000 segundos.

Los amplificadores lock-in se ven afectados por la relación señal/ruido (relación señal/ruido en dB), que es una medida del nivel de ruido de la señal de entrada. Debe prestarse atención al nivel de ruido de la señal de entrada, ya que la precisión de medida del amplificadores lock-in se degrada si en la etapa anterior se utiliza un amplificador con un nivel de ruido deficiente.

2. ¿Qué es un Chopper?

Un chopper es un dispositivo que hace girar unas aspas en un ciclo fijo. Se puede decir que las medidas de alta sensibilidad que combinan un amplificadores lock-in y un chopper son uno de los métodos más comunes en las medidas espectrales.

La colocación de la lámina en el camino óptico de la luz continua permite interceptar la luz cuando la lámina está en el camino óptico y atravesarla cuando la lámina no está en el camino óptico, convirtiendo así la luz de medición en una señal con un periodo constante. En las mediciones en cristales con un gran coeficiente de absorción o en guías de ondas ópticas con grandes pérdidas de propagación, la luz de medición es fuertemente absorbida por la muestra, lo que reduce la intensidad de la luz que puede detectarse y aumenta el efecto de ruido relativo.

En tales mediciones, es más eficaz utilizar conjuntamente un amplificadores lock-in y un chopper. Modulando una señal con bajo ruido y alta frecuencia utilizando un chopper o modulador y demodulándola eficientemente utilizando un amplificadores lock-in, se puede obtener una señal con bajo ruido en la frecuencia original.

3. Amplificadores Lock-in Digitales

Los amplificadores lock-in actuales se están convirtiendo rápidamente en digitales como resultado de su ampliación de frecuencia. Una señal de referencia con una excelente relación señal/ruido y un filtro de paso bajo pronunciado son esenciales para mejorar el rendimiento de los Amplificadores Lock-in. Los amplificadores lock-in digitales están configurados para satisfacer estos requisitos.

Al utilizar un PLL (bucle de fase bloqueada) para generar internamente una nueva onda sinusoidal digital que coincida con la frecuencia y la fase de una señal de referencia externa, se suprimen la distorsión y el ruido extraño y se dispone de una señal de referencia con una excelente relación señal-ruido. También se pueden conseguir características de filtro empinadas utilizando un filtro digital de paso bajo multietapa. Con la llegada de este amplificador lock-in digital, ahora se pueden realizar mediciones de alta frecuencia de hasta 600 MHz.

¿Qué es un Motor de Husillo?

Un motor de husillo es un motor en el que la parte motriz de la fuente de energía y la parte giratoria están integradas.

Como sólo hay un eje giratorio, la configuración del equipo se simplifica. Un husillo es el eje giratorio de una máquina rotativa.

También denominado unidad de husillo, este término se utiliza para máquinas herramienta como los tornos. Por lo tanto, un motor de husillo se refiere a un motor que está integrado con el husillo.

Los dispositivos de control de rotación compuestos por un motor, engranajes y correas suelen ser complicados de controlar debido al número de componentes. Además, tienden a aumentar el tamaño del equipo, mientras que los motores de husillo facilitan la incorporación de varios ejes giratorios en paralelo ahorrando espacio.

Aplicaciones de los Motores de Husillo

Los motores de husillo se utilizan ampliamente en el interior de las máquinas de procesamiento. Los siguientes son ejemplos de aplicaciones para motores de husillo:

• Taladradoras y fresadoras
• Para hacer girar discos duros de ordenador
• Herramientas de corte como sierras circulares
• Herramientas de taladrado y rectificado
• Brazos para robots cooperativos y articulados

Existe una amplia gama de productos, desde los modelos de alto par hasta los capaces de girar a alta velocidad. Es posible seleccionar el producto óptimo entre una gran variedad de motores de husillo en función de la aplicación.

En los últimos años, los motores de husillo también se han utilizado en robots articulados, en los que el eje de rotación del brazo del robot se combina con el eje del motor de husillo. Aprovechando sus características de ahorro de espacio, también pueden utilizarse para accionar la rotación de discos duros.

Principio de los Motores de Husillo

La construcción de los motores de husillo suele ser muy similar a la de los servomotores de uso generalizado. El husillo se instala en el mismo eje que el eje de rotación. Los tipos de motores utilizados son los motores síncronos y los motores de inducción.

1. Motores Síncronos

Los motores síncronos constan de un rotor de imanes permanentes fijado a un eje giratorio y varios estatores circulares instalados alrededor de su periferia. El estator está formado por un hilo eléctrico enrollado alrededor de un núcleo de hierro, que actúa como un electroimán y se mantiene temporalmente cuando circula por él una corriente alterna.

Como la fase de la corriente alterna cambia de un momento a otro, la polaridad de los electroimanes también cambia con el tiempo. La polaridad del imán permanente del rotor es fija, de modo que el rotor puede girar alternando atracción y repulsión con el estator.

2. Motores de Inducción

Los motores de inducción utilizan un rotor conductor en lugar del rotor de imanes permanentes de los motores síncronos. El rotor conductor suele estar formado por piezas metálicas en forma de jaula.

El principio es que el campo magnético giratorio generado por el estator genera una corriente eléctrica en el conductor del rotor, provocando una acción de inducción electromagnética que hace girar el eje. A diferencia de los motores síncronos, en la fase de rotación se producen errores denominados “deslizamiento”, lo que los hace inadecuados para el posicionamiento fino. Sin embargo, tienen menos piezas y son más baratos, por lo que se utilizan mucho en productos de gran potencia.

Más Información sobre los Motores de Husillo

Diferencias entre Motores de Husillo y Servomotores

Por husillo se entiende el eje giratorio de los equipos industriales rotativos utilizados para cortar y rectificar. Por lo tanto, la principal finalidad de los motores de husillo es cortar y rectificar. Suelen utilizarse motores con una velocidad de rotación muy alta y un par elevado.

En cambio, los servomotores se utilizan mucho en maquinaria de precisión donde se requiere una exactitud de posicionamiento estricta. Ejemplos de ello son los robots de montaje y los equipos de envasado automático. Los motores utilizan dispositivos de accionamiento como codificadores para detectar la posición rotacional y la velocidad del rotor.

Al comunicar esta información de detección al PLC o al controlador, se implementa el control de realimentación, lo que permite controlar la rotación a alta velocidad con gran precisión. Pueden aplicarse todos los tipos de motores, tanto motores de husillo como servomotores.

Sin embargo, los motores de inducción suelen utilizarse para motores de husillo y servomotores de gran capacidad, mientras que los motores síncronos suelen utilizarse para servomotores de pequeña capacidad.

¿Qué es un Fotointerruptor?

Los fotointerruptores son dispositivos que se utilizan para detectar la presencia, ausencia o posición de un objeto utilizando luz. Hay dos tipos principales de fotointerruptores: los transmisivos y los de reflexión.

Los fotointerruptores transmisivos constan de un emisor de luz y un receptor de luz que se encuentran uno frente al otro. Cuando un objeto pasa entre el emisor y el receptor, bloquea la luz y se produce una interrupción en la detección. Este tipo de fotointerruptor es utilizado para detectar objetos en movimiento, como en líneas de producción.

Por otro lado, los fotointerruptores de reflexión funcionan emitiendo luz y detectando la luz reflejada por un objeto. El emisor y el receptor de luz están contenidos en el mismo dispositivo y son capaces de detectar la presencia de objetos cercanos. Este tipo de fotointerruptor se utiliza en aplicaciones como detección de proximidad o detección de objetos en ambientes exteriores.

En algunos casos, los emisores y receptores de luz pueden estar separados, especialmente cuando se necesita detectar objetos más grandes o en entornos específicos. Estos componentes independientes pueden ser utilizados en diversos dispositivos y se denominan a veces fotointerruptores de tipo integrado o de tipo separado.

Usos de los Fotointerruptores

Los fotointerruptores se utilizan como sensores en mecanismos que detectan el paso de objetos.

A continuación se enumeran algunas aplicaciones específicas.

• En cámaras digitales y otros equipos fotográficos, detección de la cantidad de eyección del objetivo, diámetro de apertura del diafragma, etc.
• Detección de la temporización del tambor fotosensible en fotocopiadoras, detección del paso del papel de copia, etc.
• Detección de la posición y temporización del cabezal de impresión en impresoras, detección del paso del papel de impresión, etc.
• Detección del paso de personas en taquillas automáticas
• Detección del paso de billetes en máquinas expendedoras

Como se ha mencionado anteriormente, se utilizan para una gran variedad de aplicaciones en muchos campos.

Principio de los Fotointerruptores

Los fotointerruptores constan de un emisor de luz que emite luz de detección y un fotodetector que recibe esa luz.

• Emisor de luz
  Un LED de infrarrojo cercano, que es un elemento emisor de luz, proyecta luz infrarroja cercana en una dirección específica a través de una rendija.
• Fotodetector
  Un fototransistor se utiliza como sensor de luz infrarroja cercana para detectar la presencia o ausencia de un objeto a partir de los cambios en la corriente del colector del fototransistor.

Es decir, la luz infrarroja cercana proyectada desde el emisor de luz siempre es recibida por el fototransistor, de modo que si un objeto se interpone en su trayectoria luminosa, la luz es interceptada y la corriente de colector del fototransistor en el fotodetector disminuye. El circuito de procesamiento del fotodetector detecta el cambio en la magnitud de la corriente del colector y emite una señal, lo que significa que se puede detectar el paso de un objeto.

En el tipo integrado, los ejes ópticos del emisor de luz y el fotodetector están alineados en el momento de la fabricación, por lo que no es necesario volver a ajustar la posición del emisor de luz y el fotodetector. En cambio, en el tipo separado, el eje óptico del emisor de luz y la posición del sensor del fotodetector deben alinearse con precisión en el momento de la instalación; si este ajuste es insuficiente, no se puede detectar el objeto.

Más Información sobre los Fotointerruptores

Precauciones de uso de los Fotointerruptores

Al utilizar fotointerruptores transmisivos, deben tenerse en cuenta los siguientes puntos:

1. Detección de Objetos con Alta Transparencia
Los objetos con alta transparencia y transmisión de luz también transmiten luz infrarroja cercana, que puede no ser detectada por el fotorreceptor.

2. Detección de Objetos Pequeños
Los objetos más pequeños que la rendija del emisor de luz pueden no ser detectados porque no bloquean suficientemente la luz infrarroja cercana. El tamaño de la rendija se especifica en las especificaciones, por lo que es importante comprobarlo a la hora de realizar el diseño. 

3. Uso en Entornos Donde Circula Luz Molesta
Si una luz intensa atraviesa el sensor del fotodetector, el fototransistor, que es el sensor, se saturará, lo que dificultará la detección de objetos. En particular, la luz con una gran energía en torno a la longitud de onda de 1.000 nm, como la de las bombillas incandescentes, tiene un efecto significativo sobre el fototransistor al atravesar el filtro de corte de luz visible instalado delante del fototransistor. 

4. Disminución de la Potencia del Emisor de Luz (Luz Infrarroja Cercana) con el Paso del Tiempo
Cuando se utiliza en equipos que están continuamente bajo tensión, la salida de luz del LED de infrarrojo cercano del emisor de luz disminuirá gradualmente y dejará de funcionar con normalidad. Se recomienda establecer un ajuste que permita un margen suficiente para una disminución de la sensibilidad.

¿Qué es E/S Remotas?

Una E/S remota es un dispositivo para manejar a distancia dispositivos de medición, entrada y control en fábricas y otras instalaciones.

Como se utiliza a través de una red, no requiere complicadas configuraciones de cableado y es eficaz para reducir el ruido causado por el transporte de datos a largas distancias. Estos productos se utilizan ampliamente en diversas fábricas en la actualidad, donde la automatización de fábricas mediante IoT y otras tecnologías está avanzando con el fin de reducir los costes laborales y mejorar la eficiencia de la producción.

Usos de E/S Remotas

Las E/S remotas se utilizan en la planta de producción en una gran variedad de instalaciones de automatización de fábricas. Es útil para gestionar colectivamente la temperatura, la presión, la humedad, la corriente, el voltaje y otros dispositivos de medición que deben medirse y controlarse en una fábrica, por ejemplo, en una sala de control, si son compatibles con la comunicación en red.

Existen muchos productos que admiten líneas de red para diversos instrumentos de medida, y deben seleccionarse adecuadamente en función de la red de instrumentos de medida que se utilice.

Principio de E/S Remotas

El E/S remotas, también conocido como E/S distribuido, transmite señales de entrada a través de la comunicación a dispositivos maestros como PCs y PLCs en fábricas.

1. PLC

El PLC, al que el E/S Remotas envía y recibe señales, significa “Controlador Lógico Programable” y es un controlador utilizado para controlar equipos e instalaciones. En las plantas de fabricación, los PLC controlan el funcionamiento de diversos tipos de equipos, como cintas transportadoras y sensores.

2. Red

Existen numerosos productos para las redes utilizadas por los E/S Remotas, que son compatibles con las distintas redes industriales que ofrecen los fabricantes de PLC. Las redes industriales típicas son EtherNet/IP, EtherCAT, PROFINET, CC-Link y HLS.

Los equipos de procesamiento gestionan un gran número de comunicaciones y abarcan desde productos que utilizan CPU para el procesamiento a alta velocidad hasta productos económicos que no utilizan CPU ni otros componentes.

Configuraciones de E/S Remotas

Las E/S remotas constan de una sección de comunicación de red, una unidad de procesamiento y una sección de conexión conectadas por un único cable. En la sección de conexión, muchos se suministran con terminales para diversas conexiones, lo que permite conectar cableado de control como sensores, interruptores y LED.

Algunos productos admiten más de 60 conexiones. Las E/S remotas también pueden conectarse en paralelo, lo que facilita relativamente la ampliación añadiendo E/S remotas adicionales en paralelo cuando el número de conexiones necesarias es insuficiente para una E/S remota o cuando se introducen nuevos componentes electrónicos que requieren un nuevo cableado. La sección de comunicación de red se conecta a PLCs, DCSs u otras E/S remotas en el armario de control a través de una red.

Otra Información sobre las E/S Remotas

1. E/S Remotas por Radio

Información sobre E/S remotas por radio: además del método cableado, en el que los dispositivos se conectan directamente entre sí mediante líneas de comunicación, también existe un método inalámbrico, en el que un transmisor/receptor está integrado en el dispositivo y se comunica de forma inalámbrica. En este caso, E/S remotas se refiere a la operación remota de equipos por métodos inalámbricos utilizando la radio.

Hay varios tipos de métodos de comunicación inalámbrica por radio, y el método de comunicación más utilizado es WiFi, que se utiliza en muchos aparatos modernos en particular. Sin embargo, el uso real de E/S remotas inalámbricas es principalmente para aplicaciones industriales como fábricas, edificios y edificios especiales.

Para hacer frente a los elevados requisitos de fiabilidad, los fabricantes suelen utilizar sus propias bandas de frecuencia en las proximidades de 1G. La fiabilidad del método de comunicación depende de los conocimientos técnicos de cada empresa.

2. E/S Remotas Ethernet

E/S remotas Ethernet utiliza un estándar de comunicación denominado Ethernet para la entrada/salida remota de equipos eléctricos y electrónicos conocido como E/S Remotas. Ethernet es un estándar de protocolo de comunicación de la capa física a la capa de enlace de datos en el modelo OSI, que organiza las funciones necesarias para la comunicación entre dispositivos de información.

Como protocolo de capa de enlace de datos, su función principal es garantizar la transferencia fiable de datos dentro de la misma red. Concretamente, la función de Ethernet es transferir datos de una interfaz Ethernet a otra interfaz de la misma red.

Y para enviar datos desde una interfaz Ethernet, cada bit “0” y “1” se convierte de una señal eléctrica a una señal física, y la señal física recibida a través de la interfaz Ethernet se convierte de nuevo en una señal eléctrica “0” y “1”. Como protocolo físico, la norma Ethernet también normaliza su conversión de señal física y el uso de medios de cable.

3. HLS

HLS es una red de “un maestro a varios esclavos” que puede controlar E/S digitales por lotes a alta velocidad: pueden conectarse hasta 63 circuitos integrados esclavos a un circuito integrado maestro y controlar hasta 2016 E/S.

El CI maestro HLS tiene memoria integrada para los registros de control de E/S y los registros de control de comunicaciones correspondientes a cada CI esclavo.