月: 2023年3月

¿Qué es un Amperímetro?

Un amperímetro es un instrumento eléctrico utilizado para medir la magnitud de la corriente en un circuito. Funciona conectándose en serie con el circuito y tiene una resistencia interna muy baja. Para medir la corriente, se introduce una resistencia baja en el circuito y se mide la tensión en ambos extremos de dicha resistencia, lo que permite obtener el valor de la corriente.

Cuando se requiere medir corrientes más altas, se utilizan transformadores de derivación o de corriente. Los amperímetros pueden ser de corriente continua (CC) o corriente alterna (CA), y están disponibles en dos formatos de visualización: analógico con puntero y digital.

En aplicaciones industriales, los amperímetros son preferidos debido a su mayor precisión en comparación con los multímetros y las pinzas amperimétricas. Además, los amperímetros son capaces de medir corrientes muy pequeñas con precisión.

Usos de los Amperímetros

Los amperímetros se utilizan en diversas aplicaciones, tanto en entornos de laboratorio como en paneles de control y mediciones de distribución eléctrica. En laboratorios, se emplean para mediciones precisas, mientras que en casas y edificios se utilizan en multímetros y pinzas amperimétricas para verificar la distribución y transmisión de electricidad.

En vehículos, algunos paneles de instrumentos cuentan con amperímetros de corriente continua que indican si la batería se está cargando o descargando. También se encuentran instalados en cuadros de distribución, edificios y equipos de generación de energía. En el ámbito educativo, los amperímetros son utilizados en experimentos científicos para enseñar a medir la corriente eléctrica. Además, los amperímetros finos y los amperímetros totalizadores se emplean en procesos de chapado y tratamiento de superficies que requieren mediciones de corrientes muy bajas.

Principio de los Amperímetros

Los amperímetros se conectan en serie al circuito que se desea medir. Los amperímetros analógicos utilizan una aguja que se mueve en respuesta a los cambios en el campo magnético generado por la corriente que circula por una bobina interna. Los amperímetros de corriente continua utilizan una bobina móvil y un imán permanente. Para medir corrientes elevadas, se utiliza un divisor de corriente para obtener una parte de la corriente para la medición.

En el caso de los amperímetros de corriente alterna, se utilizan principalmente instrumentos del tipo de banda de hierro móvil y son adecuados para medir frecuencias comerciales en un rango específico. Al realizar la medición de corriente, pueden surgir caídas de tensión y errores de indicación debido al calor y a los campos magnéticos generados. Para obtener mediciones más precisas, se emplean divisores de corriente en corriente continua y transformadores de corriente en corriente alterna.

Los amperímetros con pantallas digitales utilizan divisores de corriente, resistencias de detección de corriente y sensores de corriente alterna. La tensión en los extremos se digitaliza y se utiliza como valor de medida de la corriente. Otro método utilizado en aplicaciones como recubrimientos es el amperímetro integrador, que permite medir la corriente total que ha circulado durante un período de tiempo determinado.

Más Información sobre los Amperímetros

1. Formas de Utilizar un Amperímetro y Puntos a Tener en Cuenta

Los amperímetros son instrumentos de medida que miden la corriente que circula en un punto determinado de un circuito. Se fabrican para que su resistencia interna sea baja y no afecte a la corriente que circula por el circuito. Al conectar un amperímetro, insértelo en serie con el circuito cuya corriente se desea medir. Conecte el potencial más alto del circuito al lado + del amperímetro y el potencial más bajo del circuito al lado – del amperímetro.

Generalmente hay varios terminales en el lado – del amperímetro. Si se conoce el rango de medición, seleccione el rango apropiado; si no, empiece con un rango grande y vaya bajando hasta el rango apropiado. Esto se debe a que la medición desde un rango pequeño puede destruir el amperímetro si se aplica una corriente superior al rango. Algunos amperímetros están protegidos internamente por un fusible.

Un instrumento similar es el voltímetro. Los voltímetros se conectan en paralelo a un circuito y miden la tensión entre dos puntos. Conectar un amperímetro para medir la tensión es muy peligroso, ya que equivale a cortocircuitar la fuente de alimentación. Debe prestarse especial atención a este punto.

2. Multímetro

Existen instrumentos muy útiles llamados multímetros o comprobadores. Pueden medir no sólo la corriente, sino también las características eléctricas básicas, como la intensidad, la tensión y la resistencia, ya sea de CA o de CC. Los hay digitales y analógicos. Suelen ser portátiles y se pueden transportar y utilizar fácilmente.

La corriente se visualiza midiendo la tensión en ambos extremos de una microrresistencia situada en el interior del instrumento y convirtiéndola en corriente. La tensión continua se visualiza amplificando la tensión entre las dos sondas o atenuándola mediante un atenuador. La tensión alterna se visualiza convirtiendo la tensión alterna en tensión continua mediante un circuito rectificador.

¿Qué es un Generador de Corriente?

Un generador de corriente es un dispositivo que produce una corriente eléctrica constante para realizar mediciones o aplicaciones específicas en equipos electrónicos u otros sistemas.

Muchos productos se comercializan como generadores de tensión-corriente. Dado que una corriente constante debe fluir continuamente, la magnitud de la corriente está controlada por el amplificador operacional integrado o el CI de tensión de referencia, de modo que pueda fluir una corriente constante aunque cambie la resistencia de la carga.

Algunos generadores de corriente pueden utilizarse para medir grandes instalaciones eléctricas aplicando una gran corriente.

Usos de los Generadores de Corriente

Los generadores de corriente se utilizan principalmente para evaluar y medir las características eléctricas de dispositivos semiconductores, equipos electrónicos y componentes electrónicos. Los generadores de corriente capaces de generar grandes corrientes también se utilizan para comprobar el funcionamiento de interrupción de disyuntores y otros equipos, para inspeccionar fusibles fundidos y para evaluar equipos de subestaciones.

Muchos productos están equipados con amperímetros y voltímetros y pueden medir las características eléctricas del objeto de medición con gran precisión. A la hora de seleccionar un dispositivo, deben tenerse muy en cuenta las distintas especificaciones, como las magnitudes de tensión y corriente admitidas, la precisión de la medición y la seguridad.

Principio de los Generadores de Corriente

El principio de los generadores de corriente radica en que el valor de corriente a generar viene determinado por la tensión de referencia (Ref voltage) y el valor de la resistencia interna, utilizando un circuito de realimentación negativa con un amplificador operacional y un circuito de tensión de referencia para configurar un circuito generador de corriente constante e independiente del valor de la impedancia de carga.

Un circuito utilizado a menudo para generar una corriente constante es un circuito que establece un cortocircuito virtual, en el que el terminal de entrada del amplificador operacional en el circuito de realimentación negativa es 0 V. Suele haber dos tipos de circuitos para establecer un cortocircuito virtual: de tipo succión y de tipo descarga.

1. Tipo Succión

El tipo de succión es un método para crear un circuito para un cortocircuito virtual utilizando un amplificador operacional y tierra aplicando una corriente desde el exterior a un circuito para la generación de corriente constante de forma que el transistor es succionado hacia el interior del circuito.

2. Tipo de Descarga

El tipo de descarga es un método para establecer un cortocircuito virtual pasando corriente desde el exterior del circuito del generador de corriente al transistor para que se amplifique y se descargue utilizando el transistor.

En ambos casos, el valor de la corriente viene determinado por la tensión de ref aplicada al amplificador operacional dividida por la resistencia interna, por lo que el valor de la corriente es independiente de la impedancia de la carga y su valor puede ajustarse mediante la resistencia.

Más Información sobre los Generadores de Corriente

1. Generadores de Corriente y Equipos de Instrumentación

Las señales estándar 4-20 mA y 1-5 V en el campo de la instrumentación son señales analógicas, muy utilizadas como señales de salida de sensores (transductores) o como señales de control en reguladores, secuenciadores, etc.

Por ejemplo, en términos de apertura de válvula, la señal de salida de un indicador de grado es la siguiente

• 0% de apertura de la válvula: 4 mA o 1 V
• 100% de apertura de la válvula: 20 mA o 5 V

Esto significa que se emiten 4 mA o 1 V cuando el valor medido es 0 y 20 mA o 5 V cuando el valor medido es 100. Al normalizar y unificar las señales, es posible pasar señales entre dispositivos de instrumentación.

El motivo de emitir 4 mA cuando el valor medido es 0 es determinar si el cable está roto. En otras palabras, el propósito es determinar si fluye una corriente de 4 mA e indica 0 o si el cable está desconectado por la mitad e indica 0. Los indicadores gran angular están diseñados para indicar 0 a 4 mA y menos de 0 si el cable está desconectado y no fluye corriente.

2. Supresión de Ruidos durante la Evaluación de Equipos de Instrumentación

Cuando las señales se envían por tensión, se producen caídas de tensión que se convierten en un factor de error en las mediciones, pero cuando las señales se envían por corriente, no se producen caídas de tensión, lo que las hace adecuadas para su transmisión a largas distancias.

Otra característica de las señales de corriente es que si la entrada de otro aparato de instrumentación es de 1-5 V, puede convertirse fácilmente en una señal de tensión insertando una resistencia de 250 Ohmios. Por el contrario, una desventaja es que se ve fácilmente afectada por el ruido, lo que puede provocar errores en el valor medido.

Las contramedidas eficaces contra el ruido incluyen minimizar el efecto del ruido utilizando cables apantallados, instalando filtros de ruido y teniendo en cuenta la conexión a tierra. Otro punto es que si se forma un circuito en bucle con señales de 4-20 mA, todo el bucle se ve afectado si se produce una desconexión. Esto se debe a que se trata de un circuito en serie. Una contramedida es utilizar aisladores.

¿Qué es un Voltímetro?

Un voltímetro es un dispositivo utilizado para medir la tensión eléctrica entre dos puntos específicos. Los voltímetros se pueden clasificar en voltímetros digitales y voltímetros analógicos.

Los voltímetros digitales utilizan un convertidor analógico a digital (A/D) para convertir la tensión de entrada en un valor digital y mostrarlo de forma numérica en una pantalla. Estos voltímetros permiten realizar mediciones precisas y ofrecen una mayor exactitud en los resultados.

Los voltímetros analógicos, por otro lado, se basan en una combinación de un amperímetro y un divisor de tensión. La tensión se puede determinar aproximadamente según la posición de la aguja en la escala del medidor. Los voltímetros analógicos requieren una calibración adecuada para obtener mediciones precisas.

Cuando se trata de voltímetros de corriente alterna, suelen utilizar un circuito rectificador para convertir la corriente alterna en corriente continua antes de medir y mostrar la tensión. Sin embargo, la medición de formas de onda no sinusoidales puede tener una menor precisión en comparación con las ondas sinusoidales.

Usos de los Voltímetros

Los voltímetros encuentran una amplia variedad de aplicaciones en diferentes campos. Se utilizan para ajuste e inspección en líneas de producción, supervisión del estado de funcionamiento de equipos diversos, y medición de temperatura y humedad en combinación con sensores.

Cada modelo de voltímetro tiene un rango de tensión de medición específico, por lo que es importante seleccionar el modelo adecuado según el uso previsto. La impedancia de entrada del voltímetro puede afectar el funcionamiento del circuito y dar lugar a errores de medición, por lo que es necesario prestar atención a este aspecto, especialmente dependiendo del objeto de medición.

Es fundamental aclarar los requisitos de rendimiento necesarios para el voltímetro y seleccionar uno que cumpla con dichos requisitos. En casos en los que se requiere una medición precisa, puede ser apropiado elegir un voltímetro con una precisión de medición un orden de magnitud superior al requerido. Esto garantizará resultados más precisos y confiables en las mediciones.

Principio de los Voltímetros

A continuación se describen los principios de funcionamiento de los voltímetros digitales y analógicos.

1. Voltímetro Digital

Los voltímetros digitales están compuestos por un convertidor de entrada, un convertidor analógico a digital (A/D) y una unidad de visualización. El convertidor de entrada está formado por un amplificador y un divisor de tensión, y su función es ajustar la tensión que se va a medir entre dos puntos para que esté dentro del rango de entrada del convertidor A/D.

El amplificador del convertidor de entrada amplifica la tensión medida cuando es baja, mientras que el divisor de tensión la divide cuando es alta. De esta manera, se asegura que la tensión medida se encuentre dentro del rango óptimo de entrada del convertidor A/D, lo que permite una conversión precisa en un valor digital.

El valor digital convertido por el convertidor A/D se muestra en la pantalla del voltímetro como un valor de tensión, teniendo en cuenta los efectos del amplificador y del divisor de tensión.

Además, la impedancia de entrada del convertidor de entrada se puede ajustar a un valor relativamente alto. Esto minimiza el impacto sobre el circuito al que se conecta el voltímetro y permite una medición precisa de la tensión.

2. Voltímetros Analógicos

Los voltímetros analógicos están compuestos por un amperímetro y un divisor de tensión. Cuando la sonda del voltímetro se conecta a dos puntos en el lugar deseado para medir la tensión, la corriente resultante de dividir la tensión entre esos dos puntos por la suma de la resistencia del divisor de tensión y la resistencia interna del amperímetro fluye hacia el amperímetro. La aguja del medidor se mueve en respuesta al valor de la corriente, que representa el valor de la tensión obtenido al multiplicar la corriente por la suma de la resistencia del divisor de tensión y la resistencia interna del amperímetro.

La lectura visual de la aguja del medidor en los voltímetros analógicos es precisa solo hasta aproximadamente el 1% de la escala total. Esto es menos preciso en comparación con los voltímetros digitales, que pueden medir con un error del 0,1% o menos. Los amperímetros utilizados en los voltímetros analógicos suelen ser del tipo de bobina móvil que utiliza imanes permanentes, aunque en algunas aplicaciones también se emplea el tipo de tira móvil que utiliza electroimanes. El tipo de banda de hierro móvil tiene la ventaja de poder medir el valor eficaz de la corriente alterna sin necesidad de un circuito rectificador.

¿Cómo Utilizar los Voltímetros?

Los voltímetros pueden conectarse en paralelo al circuito bajo prueba para medir la tensión. Cuando se mide tensión continua, la sonda del terminal Hi se aplica al lado de alto potencial y la sonda del terminal Lo al lado de bajo potencial, de modo que la tensión en el terminal Hi se muestra con referencia al potencial en el terminal Lo. Con los voltímetros analógicos de CC, si se conecta el lado de bajo potencial al terminal Hi y el lado de alto potencial al terminal Lo, el medidor puede ir en dirección opuesta y averiarse, por lo que hay que tener mucho cuidado.

En cambio, en la medición de tensión alterna, tanto los voltímetros digitales como los analógicos convierten la tensión en tensión continua a través de un circuito rectificador, por lo que no es necesario estar pendiente de los terminales Hi y Lo. Los voltímetros analógicos también requieren atención cuando se miden tensiones elevadas. Si se aplica una tensión superior al rango de medición, no sólo se desviará la aguja del medidor, sino que el propio medidor puede quemarse debido al gran flujo de corriente.

Si no se conoce el valor de tensión del circuito bajo prueba, mida en el rango de tensión máxima para determinar el rango de medición adecuado y, a continuación, cambie a ese rango de medición para realizar una nueva medición. Los voltímetros digitales están diseñados para soportar altas tensiones en el convertidor de entrada y están equipados con una función de auto-rango que establece automáticamente el rango apropiado, de modo que el procedimiento de comprobación como con los voltímetros analógicos no es necesario a menos que la tensión a medir supere el valor nominal máximo del voltímetro.

¿Qué es una Máquina de Fundición a Presión?

Las máquinas de fundición a presión son dispositivos diseñados para fundir metales y aleaciones a alta velocidad y verterlos en moldes para su posterior solidificación.

Estas máquinas tienen la capacidad de producir en serie productos con la misma forma de manera precisa, lo que reduce significativamente la carga de trabajo para los operarios. Son especialmente efectivas cuando se utilizan metales con puntos de fusión bajos, como el aluminio y el zinc, ya que estos metales son más fáciles de fundir y verter en los moldes.

No obstante, el uso de máquinas de fundición a presión para metales con puntos de fusión altos puede resultar más difícil, por lo que se deben emplear otros métodos de fundición en esos casos. Una ventaja adicional de la fundición con máquinas de fundición a presión es que los productos resultantes tienen una superficie tan lisa que se puede omitir el proceso de pulido.

La eliminación del proceso de pulido contribuye a la reducción del tiempo y los costos de fabricación del producto.

Aplicaciones de las Máquinas de Fundición a Presión

Las máquinas de fundición a presión se utilizan en diversas industrias, incluyendo la fabricación de piezas de automoción, equipos electrónicos y materiales de construcción. Recientemente, se han desarrollado máquinas de fundición a presión que utilizan materiales respetuosos con el medio ambiente para reducir los residuos de los productos y aumentar la sostenibilidad.

1. Piezas de Automoción

El aluminio se emplea ampliamente en la fabricación de diversas piezas de automoción, que van desde componentes como bloques de motor y culatas hasta elementos decorativos más pequeños como emblemas y tiradores de puertas. El uso de aleaciones de aluminio ligeras y altamente rígidas puede contribuir a mejorar la eficiencia del combustible y la seguridad de los vehículos.

2. Electrónica

En la industria electrónica, las aleaciones de aluminio se utilizan para fabricar diversas piezas metálicas presentes en teléfonos inteligentes, tabletas y cámaras digitales. Estos componentes incluyen soportes para lentes de cámaras, botones de obturadores y marcos de aluminio para smartphones.

3. Materiales de Construcción

Las máquinas de fundición a presión también se emplean en la fabricación de piezas para materiales de construcción. Estas piezas pueden tener formas pequeñas o grandes y complejas, como pomos y manijas de puertas, bisagras de persianas, muros cortina y paneles de fachada utilizados en el revestimiento exterior de edificios.

Principios de las Máquinas de Fundición a Presión

El proceso de fabricación de productos utilizando una máquina de fundición a presión implica la creación de un molde adaptado a la forma deseada y el vertido de metal líquido en él. Las máquinas de fundición a presión utilizan pistones hidráulicos accionados para generar la presión necesaria.

El metal líquido, como una aleación de aluminio, conocido como metal fundido, se vierte en el molde que está conectado a la máquina de fundición a presión. Es importante tener precaución y no ajustar el molde de manera excesiva, ya que esto podría hacer que el metal fundido se escape a través de los huecos del molde debido a la presión interna generada.

Durante el proceso de fundición, las máquinas de fundición a presión aplican una presión significativa para mantener los moldes en su lugar. A medida que el metal líquido vertido en el molde se enfría, se solidifica y adquiere la forma del molde. El resultado es un producto endurecido que se ajusta perfectamente a la forma deseada.

Tipos de Máquinas de Fundición a Presión

Las máquinas de fundición a presión se clasifican en dos tipos:

1. Sistemas de Cámara Caliente

El sistema de cámara caliente recibe su nombre de la sección de inyección, que inyecta metal fundido, y el horno de almacenamiento de metal fundido, que están integrados y la sección de inyección se calienta constantemente. Como la sección de inyección se calienta constantemente, se utiliza para colar materiales con bajas temperaturas de fusión desde el punto de vista de la seguridad y la durabilidad de los componentes. Una ventaja importante es que el metal fundido puede inyectarse de forma eficiente.

2. Sistema de Cámara Fría

El sistema de cámara fría recibe su nombre del hecho de que la sección de inyección, donde se inyecta el metal fundido, y el canal de almacenamiento de metal fundido están separados y la sección de inyección no se calienta constantemente. Como el horno de almacenamiento de metal fundido es independiente, se utiliza para la fundición de materiales con altas temperaturas de fusión; la inyección de metal fundido es necesaria para cada producto, y la producción suele llevar mucho tiempo.

Más Información sobre las Máquinas de Fundición a Presión

Moldes de las Máquinas de Fundición a Presión

Los moldes de las máquinas de fundición a presión se encargan principalmente de determinar la forma y modificar la temperatura.

1. Determinación de la Forma
El molde determina la forma general y detallada del producto, así como las pequeñas ranuras y orificios, ya que el producto se fabrica de acuerdo con el molde. La precisión de la forma del molde es un punto importante, ya que afecta directamente a la calidad del producto.

La posición de la compuerta para verter el metal fundido y el flujo de metal fundido en el molde se determinan en función de la forma del producto y del número de productos que se van a fabricar a la vez. Si el molde estorba y no se puede sacar el producto, éste se saca añadiendo un mecanismo para mover el molde en ángulo o empujando el cilindro hidráulico hacia fuera.

2. Cambios de Temperatura
Los productos de fundición a presión se fabrican enfriando y solidificando el metal fundido. El molde, que determina la calidad del producto, es un componente muy importante de la máquina de fundición a presión. Además, la creación de un molde puede llevar varios meses y los costes asociados a la creación de un molde representan una parte importante de los costes de producción.

Si un molde falla o se daña durante la producción en serie, hay que interrumpir la producción. Hay que tener en cuenta que, además de una reducción significativa de la capacidad de producción, también hay costes adicionales asociados al mantenimiento de los moldes.

¿Qué es un Sensor Óptico?

Los sensores ópticos, también conocidos como elementos receptores de luz, son dispositivos semiconductores que detectan y convierten las propiedades de la luz en señales eléctricas. Estos sensores son utilizados como parte de sistemas de detección óptica, y existen diversos tipos para adaptarse a diferentes situaciones. Desde sensores que detectan si una fuente de luz se encuentra dentro de un valor específico y emiten una señal de encendido o apagado, hasta sensores más sensibles que pueden detectar fotones individuales.

Los sensores ópticos también se emplean en detectores de movimiento en puertas automáticas, ofreciendo una respuesta rápida sin demoras adicionales. Además, al funcionar mediante la detección de luz, no requieren contacto físico con personas u objetos, lo que evita la contaminación del objeto detectado. Por estas razones, los sensores ópticos son ampliamente utilizados tanto en aplicaciones industriales como de consumo.

Es importante tener en cuenta que la luz incluye no solo la luz visible, sino también rayos ultravioleta e infrarrojos invisibles. Por lo tanto, al seleccionar un sensor óptico, es necesario considerar la longitud de onda de la luz que se desea detectar.

Existen dos tipos principales de sensores de luz: aquellos que utilizan semiconductores, como los fotodiodos, y aquellos que emplean tubos fotomultiplicadores. Cada tipo tiene sus propias características y aplicaciones específicas.

Usos de los Sensores Ópticos

En los últimos años, los sensores ópticos han encontrado cada vez más aplicaciones en la automatización de equipos en la vida cotidiana. Un ejemplo común es el uso de sensores ópticos para la detección de luz infrarroja en mandos a distancia de televisión y audio, que permiten el control remoto de los dispositivos. También se utilizan en cámaras para el enfoque automático y en sensores de imagen.

En entornos públicos, los sensores de luz se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones. Por ejemplo, en cajeros automáticos (ATM), se emplean para la detección de tarjetas, billetes y mecanismos internos. En máquinas expendedoras, se utilizan para la detección de monedas y billetes. Los sensores ópticos también se utilizan en baños públicos, donde la luz se enciende automáticamente cuando se detecta la presencia de una persona, y se apaga cuando no hay nadie, contribuyendo así al ahorro de energía.

En la industria alimentaria, los sensores ópticos se utilizan para verificar el contenido de azúcar en frutas. Estos sensores permiten medir el contenido de azúcar sin dañar la fruta, basándose en el principio de que la cantidad de componentes azucarados y ácidos disueltos en el jugo afecta el índice de refracción de la luz.

En el campo de la astronomía, los sensores ópticos también desempeñan un papel importante. Anteriormente, las imágenes astronómicas se registraban en placas fotográficas, pero desde la década de 1990 se han adoptado los dispositivos de carga acoplada (CCD) como sensores de imagen más eficientes y precisos.

Tecnología de Sensores Ópticos

En los últimos años, la tecnología de sensores ópticos ha progresado notablemente. En el ámbito industrial, los ensayos no destructivos son un método de inspección que permite examinar el estado de un objeto sin destruirlo. Aplicando radiación u ondas ultrasónicas al objeto, se puede comprobar el grado de daño y cicatrización sin destruir el objeto. Un método similar a este método de inspección, denominado espectroscopia de infrarrojo cercano, se utiliza para los sensores ópticos. La espectroscopia de infrarrojo cercano se utiliza en sensores espectroscópicos de infrarrojo cercano y es un mecanismo que no afecta al objeto observado. La radiación infrarroja se clasifica en “infrarrojo cercano”, “infrarrojo medio” e “infrarrojo lejano”, de los cuales los sensores espectroscópicos de infrarrojo cercano se ocupan de la radiación infrarroja cercana.

Los sensores espectroscópicos de infrarrojo cercano pueden observar una amplia gama de materiales inorgánicos y orgánicos. Por ejemplo, se utilizan junto con el campo del aprendizaje automático para comprobar si el hormigón se está deteriorando en materiales inorgánicos, y en materiales orgánicos para observar la cantidad de grasa en el cuerpo de las personas y los peces.

De este modo, la tecnología de los sensores de luz sigue evolucionando, no sólo en un campo, sino también incorporando otras tecnologías.

Principios de los Sensores Ópticos

Existen muchos métodos de detección para los sensores de luz. Los principales son los de tipo transmisivo y retrorreflectante. El tipo transmisivo requiere un proyector emisor de luz y un receptor receptor de luz, y reacciona cuando hay una obstrucción entre ellos. En el tipo retrorreflectante, el proyector y el receptor están integrados y la luz emitida por el proyector rebota en el reflector, que detecta la interrupción de la luz.

En principio, también existen dos tipos de sensores, uno que utiliza el efecto fotoeléctrico interno y otro que utiliza el efecto fotoeléctrico externo.

Efecto Fotoeléctrico Interno

Utiliza semiconductores, como los fotodiodos, y aprovecha el efecto fotovoltaico o fotoconductor. Las células de silicio cubren la gama de la luz visible, mientras que las células de germanio cubren las longitudes de onda del ultravioleta al infrarrojo. Los CCD, utilizados a menudo en las cámaras fotográficas, se sitúan en la gama de la luz visible.

Efecto Fotoeléctrico Externo

Cuando se irradia luz, los electrones son expulsados del cátodo y recogidos en el ánodo, donde son amplificados y detectados. Los sensores que utilizan tubos fotomultiplicadores pueden detectar una amplia gama que va desde la región ultravioleta de vacío hasta 1700㎛. Los sensores que utilizan fototubos también pueden detectar desde la luz ultravioleta hasta la luz visible.

Características de los Sensores Ópticos

Los productos sensores ópticos están disponibles en los siguientes tipos, que están diseñados para adaptarse al objetivo de detección y tienen características en la trayectoria de la luz.

1. Fotosensores Transmisivos

La luz emitida por el elemento emisor de luz tiene una estructura en forma de U con ambos elementos enfrentados, de modo que la luz emitida por el elemento emisor de luz incide en el elemento receptor de luz con una cierta distancia entre ambos elementos. La luz emitida por el elemento emisor de luz se mide en la salida del elemento receptor de luz, que cambia debido al apantallamiento.

2. Fotosensor Separado

Los elementos emisor y receptor de luz se encuentran en un paquete separado y pueden ajustarse arbitrariamente consiguiendo una distancia entre los sensores larga.

3. Fotosensores Reflectantes

Los elementos emisores y receptores de luz están alineados en la misma dirección o montados en un ángulo determinado. La luz del elemento emisor de luz se proyecta sobre un determinado objeto detectable y la luz reflejada por éste es medida por el elemento receptor de luz.

4. Fotocélula Prismática

Sensor de luz con elementos emisores y receptores de luz alineados en la misma dirección y montados en un ángulo determinado, en el que la luz se mide a través de un prisma situado entre los elementos emisor y receptor de luz.

5. Fotosensor de Actuador

Combinando un fotosensor de tipo transmisión con un actuador (palanca) que realiza un movimiento de rotación, el sensor se identifica mecánicamente mediante el bloqueo con una palanca.

¿Qué es un Varistor?

Un varistor es un dispositivo semiconductor que consta de dos electrodos y cuya resistencia varía en función de la tensión aplicada.

El término “varistor” proviene de la combinación de “variable” y “resistor”, lo que significa “resistencia variable”. Por esta razón, también se le conoce como “resistencia no lineal” o “resistencia dependiente de la tensión”.

El comportamiento del varistor se caracteriza por una relación no proporcional entre la tensión y la corriente: cuando se aplica una tensión baja al varistor, su resistencia es alta, y a medida que la tensión aumenta, la resistencia disminuye. En otras palabras, el varistor exhibe una resistencia baja cuando se encuentra sometido a una tensión alta, y una resistencia alta cuando la tensión aplicada es baja.

Usos de los Varistores

Los varistores son capaces de variar su resistencia en función de la tensión aplicada. Esta característica se utiliza para proteger componentes como circuitos integrados y otros dispositivos de la electricidad estática, así como para salvaguardar equipos electrónicos contra sobretensiones causadas por rayos.

Cuando se aplica una tensión anormal a un elemento como un circuito integrado o un equipo electrónico, puede resultar en un funcionamiento incorrecto o incluso su destrucción. Sin embargo, al utilizar un varistor, si se presenta una tensión alta, la resistencia del varistor disminuye. Esto facilita el flujo de corriente a través del circuito y disipa la carga del equipo electrónico al generar una caída de tensión en la impedancia de la línea. Además de su uso en la protección contra sobretensiones, los varistores también se emplean en la prevención de descargas electrostáticas y en la mitigación de efectos de fragmentación.

1. Prevención de Descargas por Electricidad Estática

Los equipos electrónicos con terminales de interfaz externos, como teléfonos móviles, reproductores de música y dispositivos USB, que se utilizan en la vida cotidiana, son difíciles de proteger de la electricidad estática y, por lo tanto, requieren el uso de componentes para evitarla. Esto se debe a que la sofisticación técnica y la dificultad de fabricación de estos dispositivos los hace susceptibles a las descargas electrostáticas, lo que los hace vulnerables a la destrucción.

Hasta ahora, como método de prevención de la electricidad estática se utilizaba un elemento de tensión estable y constante denominado diodo Zener, pero el desarrollo de varistores multicapa para chips de pequeño tamaño y bajo coste ha propiciado el uso de varistores.

2. Antidispersión

Los motores conmutadores son un término genérico para motores eléctricos y equipos de potencia con un conmutador mecánico y escobillas que conmutan la corriente que fluye según la fase de rotación y mantienen la potencia del eje giratorio en una dirección constante.

Un tipo de motor con conmutador es el motor de CC de escobillas, que tiene una parte llamada escobilla por la que fluye directamente la corriente, pero el conmutador, que gira intermitentemente, genera alta tensión y chispas, lo que provoca el desgaste de las escobillas y genera ruido. Para evitarlo, se utilizan varistores.

Principio del Varistor

Un varistor está formado por dos electrodos intercalados entre dos semiconductores cerámicos, cuyo componente principal es el óxido de zinc. Las características de los varistores pueden expresarse como I=KV^α, donde I es la corriente y V es la tensión. donde K es una constante específica del elemento y α es el coeficiente de no linealidad de la tensión (factor α).

El coeficiente de no linealidad de la tensión es un coeficiente que expresa la curvatura después del punto de refracción, el punto en el que se produce la transición de baja resistencia a alta resistencia. El circuito equivalente de un varistor consiste en dos diodos Zener invertidos conectados en paralelo con un condensador.

De ello se deduce que el varistor tiene un componente de condensador, lo que significa que la tensión a través del varistor es baja y que el varistor tiene una pequeña cantidad de capacitancia cuando tiene una resistencia alta.

Hasta un cierto voltaje, la estructura no permite que fluya la corriente debido a la alta resistencia, pero cuando se aplica una carga por encima de un cierto voltaje, el voltaje es mayor que la resistencia, por lo que fluye una gran corriente debido al efecto túnel mecánico cuántico. Por lo tanto, cuando se aplica una carga de alto voltaje a un elemento o dispositivo electrónico, el varistor desempeña la función de liberar la electricidad estática a tierra, etc.

Más Información sobre Varistores

Características de los Varistores

Los varistores tienen una vida útil. Es necesario seleccionar un varistor cuya vida útil pueda determinarse correctamente en función de la tensión aplicada al varistor, la capacidad de resistencia del varistor y un gráfico lineal que muestre los resultados de la forma de onda de sobretensión, que se define como la salida liberada y en cortocircuito. Si se supera ampliamente lo estipulado, el producto puede romperse o hacerse añicos, provocando lesiones.

Otra estructura similar es el diodo zener, que difiere ligeramente porque tiene características simétricas de corriente-tensión y, por tanto, no tiene polaridad.

¿Qué es un Tiristor?

Los tiristores, también conocidos como SCR (Silicon Controlled Rectifier) o rectificadores controlados por silicio, son dispositivos semiconductores con acción rectificadora. La acción rectificadora se refiere a la conversión de corriente alterna en corriente continua. Un componente electrónico común con acción rectificadora es el diodo.

La principal diferencia entre un diodo y un tiristor radica en la presencia del terminal de puerta. Los tiristores poseen un terminal adicional denominado compuerta, y solo exhiben acción rectificadora cuando la corriente fluye a través de dicho terminal de compuerta. Esto significa que los tiristores pueden controlarse mediante la aplicación de una señal en el terminal de compuerta, lo que los hace útiles para aplicaciones que requieren un control más preciso sobre la rectificación de corriente.

Usos de los Tiristores

Los tiristores encuentran diversas aplicaciones en la industria, como la producción de sosa y el recubrimiento electrolítico. En la industria de la sosa, se utiliza la electrólisis del agua salada con tiristores para generar sosa cáustica e hidrógeno. La sosa cáustica es un producto químico fundamental en la fabricación de jabón y detergentes.

En nuestra vida cotidiana, los tiristores también se emplean en aplicaciones como la regulación de la iluminación LED. Los tiristores controlan la corriente que llega a los LED, y esta función se encuentra en los controladores LED, los cuales suelen contener tiristores. De esta manera, los tiristores permiten controlar la intensidad luminosa y el brillo de los LED de manera eficiente.

Principio del Tiristor

Los tiristores están compuestos por una estructura cuádruple PNPN, formada por semiconductores de tipo p y n. Los terminales de puerta se conectan a los semiconductores intermedios de tipo n o p, conocidos como puerta N y puerta P, respectivamente.

Debido a su estructura cuádruple, los tiristores presentan tres uniones. Cuando se observa desde el lado del ánodo (ánodo) hacia el lado del cátodo (cátodo), la primera y tercera unión están polarizadas hacia adelante, mientras que la segunda unión está polarizada inversamente. En este estado, si se intenta hacer pasar corriente del ánodo al cátodo, fluirá muy poca corriente.

Sin embargo, si se aplica una tensión directa al tiristor y fluye corriente hacia el terminal de puerta, se produce un fenómeno conocido como ruptura de avalancha, lo que permite la conducción entre el ánodo y el cátodo. Esto se denomina “encendido” o “arco puntual” del tiristor.

Una vez que el tiristor se ha encendido, la conducción se interrumpe cuando la corriente que fluye hacia el ánodo llega a cero. Esto se conoce como “apagado” o “extinción”. El apagado del tiristor ocurre de manera espontánea debido a que la corriente alterna tiene períodos regulares de tensión cero.

Más Información sobre los Tiristores

Aplicaciones de los Tiristores

Los tiristores se pueden utilizar para controlar altas potencias. Los tiristores se utilizan en la sección de potencia de equipos que controlan grandes cantidades de potencia. A continuación se enumeran ejemplos concretos.

1. Rectificador
La rectificación es la conversión de corriente alterna en corriente continua. Como rectificadores se utilizan diodos y tiristores, que son piezas clave de los circuitos rectificadores. Los rectificadores de tiristores son más pequeños y ligeros que los de diodos, pero las altas frecuencias generan ruido en el sistema de alimentación. En los últimos años, se han desarrollado rectificadores con transistores para suprimir los armónicos.

2 Control del Motor de CA
El equipo que controla la velocidad de rotación de los motores de CA se denomina dispositivo VVVF; dentro de un dispositivo VVVF hay una sección de convertidor y una sección de inversor. La sección del convertidor convierte la corriente alterna en corriente continua. En la sección del convertidor se utilizan principalmente diodos.

La sección del inversor es un dispositivo que convierte la alimentación de CC en alimentación de CA mediante la operación inversa de rectificación. Dentro del inversor, la alimentación de CA se convierte una vez en alimentación de CC. La corriente alterna se genera conmutando la fuente de alimentación de CC a alta velocidad mediante tiristores u otros dispositivos.

¿Qué es una Línea de Retardo Programable?

Una línea de retardo programable es un tipo de circuito electrónico utilizado para retrasar el tiempo de propagación de una señal eléctrica.

Estas líneas de retardo permiten ajustar el tiempo de retardo mediante programación. Existen dos tipos principales: las líneas de retardo pasivas, compuestas únicamente por elementos pasivos, y las líneas de retardo activas, que pueden ser controladas por circuitos integrados externos.

Al retrasar la señal durante un tiempo determinado, es posible sincronizar la temporización con otras señales o generar retrasos intencionales. Estas líneas de retardo se emplean en una amplia variedad de dispositivos electrónicos, incluyendo equipos de telecomunicaciones, donde la precisión y el control temporal son fundamentales.

Usos de las Líneas de Retardo Programables

Las líneas de retardo programables son ampliamente utilizadas para sincronizar señales de datos y de reloj. Es de suma importancia poder ajustar con precisión la temporización, ya que las pequeñas desviaciones en la temporización a altas velocidades pueden ocasionar problemas significativos.

Además de la sincronización de señales, las líneas de retardo programables encuentran aplicación en la conversión del ancho de pulso de una señal, circuitos osciladores, multiplicadores de frecuencia y discriminadores de frecuencia. Estos dispositivos se utilizan en diversos campos, como medicina, radiodifusión, sector militar y espacial. Son componentes fundamentales en dispositivos de detección y comunicación que requieren una temporización precisa.

Principio de las Líneas de Retardo Programable

La línea de retardo programable se basa en el principio básico de retrasar la propagación de señales eléctricas mediante el uso de inductancias (L) y capacitancias (C). Sin embargo, lograr un tiempo de retardo preciso en condiciones variables, como el proceso, la temperatura y la tensión, puede resultar desafiante.

Una manera de mejorar la precisión es mediante el uso de realimentación. Se determina el error en relación al tiempo de retardo especificado y se retroalimenta a la línea de retardo para reducir dicho error. Se puede controlar el tiempo de retardo ajustando la tensión de alimentación, de manera que un incremento en la tensión puede acortar el tiempo de retardo.

Un enfoque para determinar el error de retardo es convertir la tensión en una frecuencia. Al invertir la salida de la línea de retardo y redirigirla hacia la entrada, se obtiene una frecuencia con un tiempo de retardo de 1/2. Este mecanismo se conoce como oscilador controlado por tensión (VCO, por sus siglas en inglés) y se utiliza en el control del retardo de la línea de retardo programable.

Estructura de una Línea de Retardo Programable

Una línea de retardo programable consta de una línea de retardo que retarda la señal y un multiplexor que selecciona el tiempo de retardo deseado. Existen varias formas de construir una línea de retardo, siendo la más utilizada hoy en día una red de transmisión tipo escalera con inductancia L y capacitancia C.

El tiempo de retardo para un circuito tipo escalera de N etapas es √(L x C) por sección y N x √(L x C) en total. Otra configuración consiste en utilizar líneas de retardo controladas por tensión (VCDL), en las que el tiempo de retardo de propagación de las puertas lógicas está controlado por la tensión de alimentación.

El tiempo de retardo deseado puede obtenerse seleccionando cualquier etapa del circuito tipo escalera con una señal de dirección en un multiplexor. Cuando se utilizan líneas de retardo programables, es importante tener en cuenta características como un tiempo de retardo preciso, buenas características de frecuencia y fase, bajas pérdidas y buenas características de temperatura, y asegurarse de que se cumplen el rendimiento y el número de bits requeridos para la aplicación.

Más Información sobre las Líneas de Retardo Programable

1. Impedancia Característica

Las líneas de retardo son líneas de transmisión como los cables coaxiales y tienen una impedancia de transmisión inherente. La impedancia característica es un parámetro que depende de la inductancia y la capacidad del circuito. Es importante que la impedancia característica sea uniforme dentro de la línea de retardo para transmitir con baja distorsión de onda.

2. Tiempo de Subida

El tiempo de subida inherente a la línea de retardo limita la anchura mínima del impulso de transmisión. Los anchos de pulso estrechos tienen un componente de alta frecuencia y, por lo tanto, requieren un tiempo de subida rápido.

La anchura de pulso que puede atravesar la línea de retardo sin dificultad debe ser al menos tres veces el tiempo de subida inherente a la línea de retardo.