月: 2023年3月

¿Qué es un Sensor de Proximidad?

Los sensores de proximidad son dispositivos que permiten activar o desactivar un punto de contacto sin necesidad de un contacto físico directo con el objeto a detectar. A diferencia de los interruptores mecánicos, estos sensores utilizan métodos de detección sin contacto.

Existen tres métodos principales de detección utilizados en los sensores de proximidad: inductivo, capacitivo y magnético. Estos métodos permiten la detección sin necesidad de contacto físico con el objeto. Al ser sensores sin contacto, no hay riesgo de dañar o desgastar el objeto que se está detectando.

Usos de los Sensores de Proximidad

Los sensores de proximidad son ampliamente utilizados en diversos entornos de producción para detectar la presencia o ausencia de piezas de trabajo y para determinar su posicionamiento. Estos sensores son especialmente útiles debido a su capacidad de detectar objetos tanto metálicos como no metálicos sin necesidad de contacto físico directo.

En particular, los sensores de proximidad capacitivos son ideales para aplicaciones que implican la medición de líquidos o polvos almacenados en un depósito, o el control del flujo de fluidos en un pulverizador. A diferencia de los sensores de proximidad inductivos y magnéticos, que se centran principalmente en la detección de metales, los sensores de proximidad capacitivos son capaces de detectar tanto metales como no metales, lo que los hace versátiles en diversas situaciones.

Tipos de Sensores de Proximidad

Los sensores de proximidad son sensores que no entran en contacto con el objeto a detectar. Como resultado, cuando el objeto a detectar se acerca al sensor de proximidad, éste emite energía, que se detecta de diferentes maneras dependiendo del tipo de sensor.

Los sensores de proximidad pueden detectar objetos convirtiendo el cambio de energía reflejado en ese momento en una señal eléctrica. Por tanto, los sensores de proximidad pueden clasificarse a grandes rasgos en tres tipos principales, en función del método de detección.

1. Sensores de Proximidad Inductivos

En los sensores de proximidad inductivos se utilizan campos magnéticos y corrientes inducidas para detectar objetos. Se genera un campo magnético de alta frecuencia en la bobina de detección de la unidad de detección del sensor de proximidad.

Cuando un objeto metálico como hierro, cobre, aluminio o latón se acerca a este campo magnético, se genera una corriente inducida por inducción electromagnética. A continuación, se genera una pérdida de energía debido a la resistencia del objeto metálico de detección. Los sensores de proximidad inductivos detectan los cambios en la impedancia de la bobina de detección debidos a esta corriente.

2. Sensores de Proximidad Magnéticos

Los sensores de proximidad magnéticos utilizan la fuerza de un imán para detectar objetos. El elemento sensor de un sensor de proximidad magnético consiste en un imán y un interruptor de láminas.

Cuando un imán o un objeto ferromagnético se acerca a la unidad de detección del sensor, el interruptor de láminas del sensor de proximidad magnético se abre y se cierra, detectando así el objeto. 3. sensores de proximidad capacitivos

3. Sensores de Proximidad Capacitivos

Los sensores de proximidad capacitivos emplean cambios en la capacitancia para detectar objetos. Estos sensores están equipados con un electrodo de medición en su parte de detección.

Cuando un objeto se acerca al electrodo de medición, se produce un cambio en la capacitancia entre el electrodo y el objeto detectado. Los sensores de proximidad capacitivos son capaces de detectar tanto líquidos y polvos como metales y no metales al detectar los cambios en la capacitancia que se generan.

Más Información sobre los Sensores de Proximidad

1. Fallos de Funcionamiento de los Sensores de Proximidad

Cuando se utilizan sensores de proximidad pueden producirse diversos fallos de funcionamiento, como no detectar correctamente los objetos detectados o no volver de un estado detectado. Un problema concreto que ha ido en aumento en los últimos años es el mal funcionamiento de los sensores de proximidad de los teléfonos inteligentes.

Muchos smartphones están diseñados para apagar la pantalla cuando el teléfono se acerca a la oreja al contestar una llamada. El sensor de proximidad permite apagar la pantalla. Esto se debe a que el sensor de proximidad detecta la proximidad de un objeto detectable (en este caso, la cara, la oreja, etc. de una persona). Por lo tanto, si el sensor de proximidad funciona mal, la pantalla no se apagará aunque la cara esté cerca, o aunque el teléfono no esté en una llamada.

Las causas específicas del mal funcionamiento del sensor de proximidad incluyen:

• Suciedad o residuos en la sección del sensor
• Chirrido durante la salida
• Influencia del metal circundante
• Golpes fuertes
• Cableado erróneo

Los sensores de proximidad se caracterizan porque la parte sensora se ve fácilmente afectada por el entorno. Por esta razón, la parte sensora del sensor de proximidad debe mantenerse segura y limpia y libre de objetos extraños. Los ruidos como el parloteo también pueden tener un efecto adverso, por lo que es necesario tomar medidas como una toma de tierra exhaustiva o la inserción de aislantes al realizar el cableado.

2. Distancia de Detección de los Sensores de Proximidad

La “distancia de detección” de un sensor de proximidad es la distancia desde la posición de referencia hasta la detección de la señal cuando el objeto detectado se mueve según un método y en unas condiciones determinadas. Su longitud varía con cada especificación, siendo algunas de las más largas de hasta 30 mm.

Sin embargo, el entorno en el que se utilizan los sensores de proximidad no siempre es el ideal. Por ejemplo, los sensores de proximidad utilizados en máquinas herramienta pueden verse afectados por el metal circundante, las virutas, el refrigerante, etc. La distancia de detección también puede reducirse debido a la influencia de la temperatura y la tensión alrededor del sensor de proximidad, por ejemplo.

La “distancia de ajuste” es la distancia a la que el sensor de proximidad puede utilizarse de forma estable, teniendo en cuenta el entorno ambiental. La distancia de ajuste suele ser del 70-80% de la distancia de detección. Al considerar el uso de sensores de proximidad, la selección debe tener en cuenta la distancia de detección necesaria para la detección de objetos y el entorno del lugar de instalación.

¿Qué es un Sensor de Nivel de Líquido?

Los sensores de nivel de líquido son dispositivos de medición utilizados para determinar la altura del líquido en depósitos y contenedores. Estos sensores permiten conocer la cantidad de líquido que queda en un depósito o contenedor. Algunos sensores solo detectan la presencia o ausencia de líquido, mientras que otros realizan mediciones continuas para calcular el porcentaje de líquido restante. También se les conoce como sensores de nivel en ocasiones. Algunos sensores de líquido también pueden detectar partículas sólidas como la arena.

Usos de los Sensores de Nivel de Líquido

En entornos industriales, es común almacenar líquidos en contenedores herméticos y no visibles. Para controlar el volumen restante de estos depósitos, se utilizan ampliamente los sensores de nivel de líquido. Estos sensores son especialmente utilizados en instalaciones de gran tamaño, como refinerías de petróleo, plantas de tratamiento de agua, plantas de producción de alimentos y bebidas, así como en la fabricación de papel y pasta. La ventaja es que no es necesario abrir los contenedores para verificar el nivel de líquido, lo que permite un monitoreo más eficiente. Además, estos sensores también pueden evaluar el deterioro y la calidad de los líquidos, brindando información adicional importante.

Principios de los Sensores de Nivel de Líquido

Existen distintos tipos de sensores de nivel de líquido, cada uno de los cuales funciona según un principio diferente. Los cuatro tipos más comunes son:

1. Tipo Flotador

Se fija un tubo con un cable incorporado a la parte superior e inferior del depósito y un flotador magnetizado, que sube y baja junto con el nivel de líquido a lo largo del tubo, flota en la superficie del líquido. El nivel del líquido se mide a partir de la distancia recorrida por el flotador y el cable dentro del tubo. 

2. Tipo Ultrasónico

La distancia del sensor a la superficie del líquido se mide enviando una onda ultrasónica hacia la superficie del líquido, haciéndola reflejar y midiendo el tiempo que tarda en recibirla.

3. Tipo Capacitivo

El sensor capacitivo de nivel de líquido funciona midiendo la capacitancia entre el sensor y la pared del depósito. Cuando hay líquido presente, la capacitancia aumenta, mientras que disminuye cuando el tanque está vacío.

En el caso de líquidos no conductores, como se asume en el diagrama, la capacitancia depende de la altura de la superficie del líquido. Debido a que los líquidos no conductores tienen una mayor permitividad relativa que el aire, la capacitancia controlada es mayor a medida que aumenta la altura del líquido y menor cuando disminuye. Conociendo esta relación como una función predefinida, es posible determinar la altura de la superficie del líquido a partir de las mediciones reales del sensor.

Por otro lado, si el líquido es conductor, no se produce una contribución capacitiva. En este caso, se puede utilizar un aislante (dieléctrico con una permitividad relativa constante) para cubrir los electrodos del sensor y detectar las variaciones en la componente capacitiva del aire en función de los cambios en la altura de la superficie del líquido. De esta manera, también es posible determinar la altura del líquido.

4. Tipo Óptico

Compuesto por un LED infrarrojo y un receptor, el sistema óptico está diseñado para que la luz infrarroja llegue al receptor cuando no hay líquido. Cuando el sensor está sumergido en líquido, la luz no puede llegar al receptor debido a la refracción, etc., de modo que se puede detectar un aumento del nivel de líquido.

Sensores de Nivel de Líquido sin Contacto

Los sensores de nivel de líquido sin contacto conocidos incluyen sensores ultrasónicos, de ondas de radio, láser, de radiación, gravimétricos y de visión directa.

El tipo ultrasónico mide el tiempo que tardan las ondas ultrasónicas en reflejarse en la superficie del líquido. Aunque la medición es independiente del tipo de líquido, es vulnerable a la condensación y las obstrucciones.

Los sistemas de ondas de radio miden el tiempo que tardan las ondas electromagnéticas en reflejarse en la superficie del líquido. Aunque se caracteriza por una gran resistencia al medio ambiente, también es caro y presenta los inconvenientes de un equipo grande y pesado.

El tipo láser utiliza un láser semiconductor para medir la reflexión de la luz desde la superficie del líquido. Se caracteriza por tener un diámetro de punto pequeño, por lo que no se ve afectado por los obstáculos del tanque. Por otro lado, es caro y requiere un control de seguridad del láser.

El tipo de radiación utiliza la transmisión y absorción de rayos gamma para realizar mediciones. Pueden utilizarse en entornos tóxicos, calientes y corrosivos, pero requieren controles de seguridad debido al riesgo potencial para la salud humana.

Los sistemas gravimétricos miden el nivel de líquido pesando todo el depósito. Aunque tiene la ventaja de no verse afectado por el interior del tanque, es vulnerable a los cambios en la gravedad específica del líquido, como las burbujas.

El método visual directo es un método de comprobación visual del nivel. Es el más barato de aplicar, pero tiene las desventajas de requerir limpieza cuando está sucio y de ser difícil de automatizar.

Sensores de Nivel de Líquido Tipo Electrodo

Los sensores de nivel de líquido tipo electrodo (interruptores de nivel) son sensores de nivel eléctricos sin piezas móviles y se utilizan ampliamente para el control de nivel de líquido de uso general en diversas industrias como la siderúrgica, alimentaria, química, farmacéutica y de semiconductores, aguas agrícolas, plantas de tratamiento de aguas y tratamiento de aguas residuales.

Durante la medición, se aplica una tensión alterna entre el electrodo de masa y el electrodo de detección. Si los electrodos no están en contacto con el líquido, no fluye corriente, pero si los electrodos están en contacto con el líquido, fluye corriente. Según este principio, sólo pueden detectarse líquidos conductores.

El dispositivo consta de un portaelectrodos, una conexión de proceso, una varilla de electrodos y una unidad de relé. Aparte de la unidad de relé, no hay componentes electrónicos ni piezas móviles, por lo que se trata de una configuración sencilla.

¿Qué es un Contador de Frecuencia?

Un contador de frecuencia es un dispositivo digital para medir las frecuencias que se producen en los circuitos electrónicos.

Las señales eléctricas pueden expresarse en términos de tres parámetros: frecuencia, amplitud y fase. También es posible determinar el periodo mediante el recíproco de la frecuencia, por lo que la medición de la frecuencia es un parámetro importante en la medición básica de señales eléctricas.

Un contador universal es aquel que tiene varias funciones adicionales además del recuento de frecuencia, como la medición del ciclo de trabajo, el tiempo de subida del impulso y el intervalo de tiempo.

Usos de los Contadores de Frecuencia

Los contadores de frecuencia se utilizan como instrumentos de medida básicos en la medición de señales eléctricas, al igual que los amperímetros y voltímetros. Aunque algunos productos están disponibles como contadores de frecuencia independientes, se han desarrollado muchos productos con funcionalidad de contador de frecuencia como parte de la funcionalidad de dispositivos con muchas funciones, como multímetros digitales, osciloscopios y analizadores de espectro óptico.

Los contadores de frecuencia se caracterizan porque su principio es muy sencillo. Como es posible fabricarlos uno mismo, también existen kits. Varias empresas ofrecen kits de contadores de frecuencia para frecuencias de varias decenas de MHz. Esto se debe a que los contadores de frecuencia directos se caracterizan por su sencillo funcionamiento.

Algunos multitesters también están equipados con un rango que permite medir frecuencias, y estos tipos son especialmente útiles en lugares donde no se pueden llevar grandes equipos de medición, ya que son fáciles de manejar. Sin embargo, aunque tienen la ventaja de ser fáciles de usar, su desventaja es que no son adecuados para aplicaciones en las que se requieren altas frecuencias o un gran número de dígitos significativos.

La mayoría de los kits están basados en LSI, por lo que no es posible aprender toda su estructura, pero sí hacerse una idea.

Principio de los Contadores de Frecuencia

Un contador de frecuencia se compone de un circuito formador de onda, una puerta, un oscilador de cristal y un circuito contador.

1. Circuito de Conformación de Onda

Este convierte la señal de entrada en un “tren de impulsos”.

2. Oscilador de Cristal

Este genera impulsos con una anchura de tiempo fija. Genera una ventana de tiempo (tiempo de puerta) para medir el mencionado tren de impulsos, y la ventana de tiempo actúa como ventana para medir la frecuencia. 

3. Circuito de Medida

La frecuencia de la señal original se mide contando el número de impulsos en la ventana de tiempo. La resolución de la medida de frecuencia viene determinada por la anchura temporal de la ventana de tiempo generada por el oscilador de cristal. La resolución es proporcional a la inversa de la anchura temporal de la ventana temporal, por ejemplo, una ventana temporal de 1 segundo se visualiza en unidades de 1 Hz, una ventana temporal de 0,1 segundos se visualiza en unidades de 10 Hz y así sucesivamente.

En los contadores de frecuencia, el mayor error se produce en el punto en el que se genera el tren de impulsos, especialmente si la señal de entrada contiene ruido, lo que puede provocar que el flanco ascendente del impulso sea inestable o genere impulsos adicionales que no deberían estar ahí. 

Un método que se ha ideado para evitar la generación de errores es realizar mediciones repetidas y promediar los componentes de ruido. Esto reduce los errores que se producen al generar el tren de impulsos.

Métodos de Medición del Contador de Frecuencia

Un contador de frecuencia es un dispositivo que mide la frecuencia de una señal de entrada y muestra el resultado. Existen dos métodos de medición: el método directo, que es fácil de implementar y se ha utilizado durante mucho tiempo, y el método recíproco, que es más caro pero puede obtener un elevado número de dígitos significativos.

1. Método Directo

Medición Cruzada del Punto Cero
El contador de frecuencia de método directo mide el número de veces que la frecuencia de la señal de entrada cruza en el punto cero. Si la señal de entrada es una curva sinusoidal, se cuenta el número de veces que cruza hacia abajo o hacia arriba el punto cero.

La ventaja del contador de frecuencia por método directo es que puede implementarse fácilmente utilizando sólo hardware. Por esta razón, este método se ha utilizado durante mucho tiempo y su número de cruces del punto cero por segundo se muestra como una medida de frecuencia.

El contador de frecuencia del método directo se caracteriza por el hecho de que se realiza un reloj de referencia preciso dentro del dispositivo y el número de cruces de punto cero se mide abriendo una ventana de tiempo para esa cantidad de tiempo.

Número de Dígitos Significativos de la Medición
El número de dígitos significativos en un contador de frecuencia de método directo viene determinado por la amplitud temporal de la ventana de tiempo y la frecuencia de entrada.

Por ejemplo, si la frecuencia de entrada es de 1 GHz y la ventana de tiempo es de 1 segundo, el valor medido es 1×10^9 y el número de dígitos significativos es 10. Si la frecuencia de entrada es de 1 kHz, el número de dígitos significativos es 4, ambos con una resolución de 1 Hz.

Si se aumenta la anchura de tiempo de la ventana temporal, la resolución aumenta, por ejemplo, si la anchura de tiempo de la ventana temporal se aumenta a 100 s, el número de dígitos significativos es 6 a 1 kHz y la resolución es 0,01 Hz.

Sin embargo, tomar al menos 100 segundos para una sola medición es poco práctico y reduce significativamente la viabilidad. Además, debe utilizarse teniendo en cuenta que las mediciones siempre están sujetas a un error cuántico de ±1.

Si sólo se van a medir señales de alta frecuencia, los contadores de frecuencia de método directo pueden utilizarse sin problemas, pero para aumentar la precisión con el método directo, debe aumentarse la anchura de tiempo de la ventana temporal.

Sin embargo, la desventaja es que el aumento de la anchura de tiempo de la ventana temporal en el método directo también aumenta el tiempo necesario para cada medición, lo que resulta en una eficiencia extremadamente baja. Los contadores de frecuencia “recíprocos” son la alternativa en estas circunstancias.

2. Método Recíproco

Los contadores de frecuencia recíprocos cuentan la forma de onda de entrada tal cual o la dividen por un reloj de referencia interno. La ventaja es que se puede obtener un elevado número de dígitos significativos, especialmente cuando se miden frecuencias bajas. El número de dígitos significativos en un contador de frecuencia recíproco viene determinado por el reloj de referencia interno y el tiempo de puerta, y no se ve afectado por la frecuencia de entrada.

Por ejemplo, si el reloj de referencia interno es de 10 MHz y el tiempo de puerta es de 1 s, el número de dígitos significativos es siete; si se utiliza el mismo reloj de referencia y el tiempo de puerta es de 10 s, el número de dígitos significativos es ocho. Aunque el método recíproco permite obtener un elevado número de dígitos significativos en mediciones en el rango de baja frecuencia, el funcionamiento del contador en sí es complejo y tiene la desventaja de ser costoso.

¿Qué es una Fuente de Alimentación Lineal?

Las fuentes de alimentación lineales convierten la corriente alterna comercial en corriente continua y utilizan fuentes de alimentación reguladas lineales o conmutadas para estabilizar el circuito y reducir las fluctuaciones de tensión.

Las fuentes de alimentación lineales son un método que existe desde los tiempos en que se utilizaban tubos de vacío. Se incorpora al circuito una resistencia variable o un circuito integrado de tres terminales para controlar continuamente la potencia de la entrada y regular la tensión de salida. Funciona bajo control analógico.

La precisión de la tensión de salida es buena, pero el dispositivo es grande y pesado, y tiene las características de baja eficiencia debido a la alta pérdida de potencia interna y la alta generación de calor por la resistencia variable.

Usos de las Fuentes de Alimentación Lineales

Hoy en día se suelen utilizar fuentes de alimentación conmutadas ligeras y compactas, pero las fuentes de alimentación lineales se suelen utilizar para fuentes de alimentación de salida pequeña y cuando se quiere suprimir el ruido.

Aunque son más grandes, son menos ruidosas y se utilizan en instrumentos de medición, equipos médicos y audio de gama alta. También se utilizan en teléfonos inalámbricos, altavoces de ordenadores de sobremesa, herramientas eléctricas, etc. Las fuentes de alimentación lineales que utilizan circuitos integrados de tres terminales son especialmente populares por su tamaño relativamente pequeño y su facilidad de uso.

Principios de las Fuentes de Alimentación Lineales

Las fuentes de alimentación lineales tienen una estructura de circuito sencilla y poco ruido. Se extrae una fuente de alimentación de CA comercial y se coloca una resistencia variable en serie para eliminar el exceso de tensión y formar una fuente de alimentación de CC. La tensión eliminada se convierte en energía térmica en la resistencia, lo que aumenta la cantidad de calor generado. Por lo tanto, se requiere un disipador de calor en el regulador.

El circuito tiene una estructura sencilla ya que sólo utiliza resistencias, pero el calor no se puede controlar.

Existen reguladores en serie y reguladores en derivación, pero los reguladores en serie se utilizan generalmente y los reguladores en derivación se utilizan en aplicaciones limitadas. Se utilizan diodos Zener y circuitos integrados de tres terminales.

Dependiendo de la aplicación, es necesario considerar si se puede soportar el calor generado por la fuente de alimentación lineal. Además, el ruido de una fuente de alimentación lineal puede suprimirse a un nivel menor que el de una fuente de alimentación conmutada y la calidad del sonido puede mejorarse, por lo que si usted es particular sobre los equipos de audio, puede fabricar su propia fuente de alimentación lineal para conseguir la calidad de sonido que desea.

Conexión a Tierra de los Transformadores con Corte de Ruido

Existen medidas para evitar el ruido entre la tierra de un circuito eléctrico y la toma de tierra, incluso cuando los potenciales son diferentes o cuando la toma de tierra no está conectada a tierra. Incluso en estos casos, pruebe primero a instalar un transformador de corte de ruido. Si esto no parece funcionar, lo primero es asegurarse de que la zona donde se instala el transformador de corte de ruido está en contacto con el suelo en una superficie lo más amplia posible. La segunda es hacer que los cables de entrada y salida sean cables apantallados que puedan apantallar el ruido, e instalar este cable apantallado y la carcasa del transformador de corte de ruido en una zona amplia. Se espera que las operaciones anteriores mejoren el rechazo del ruido.

Estructura de un Transformador de Corte de Ruido

Esta sección describe la estructura de un transformador de corte de ruido. Antes, cuando se desea cortar el ruido, la medida que se suele tomar es aislar la fuente del ruido. Aislando la fuente, el ruido no tendrá casi ningún efecto sobre ella. Las medidas reales de aislamiento que se toman son, en la mayoría de los casos, un fotoacoplador en el circuito. Otro método para los casos en los que no se utiliza un fotoacoplador es utilizar un transformador de aislamiento. Desde el punto de vista de los costes y el espacio, es preferible utilizar un fotoacoplador en la placa, pero si no se puede utilizar una placa, se utiliza un transformador de aislamiento.

Sin embargo, los transformadores de aislamiento no son la panacea, y el devanado secundario también se ve afectado por el ruido del devanado primario. Aquí es donde entran en juego los transformadores con corte de ruido. Este transformador no es sólo un transformador de aislamiento, sino un transformador de bloqueo de ondas de defecto. Aquí se omiten los detalles de su principio y funcionamiento, pero se presenta su estructura.

Las características estructurales del transformador de corte de ruido son, además de la estructura convencional de un transformador aislado, una placa de blindaje electromagnético envolvente múltiple en la circunferencia exterior del transformador de bobina. Esta es la característica más significativa. Además, la disposición de la bobina, el material del núcleo y la forma están hechos de tal manera que el flujo magnético de ruido de alta frecuencia no se entrelaza entre sí, lo que impide la transmisión de ruido por acoplamiento de capacitancia distribuida e inducción electromagnética, convirtiéndolo en un transformador extremadamente superior para el apantallamiento de ruido.

¿Qué es una Tarjetas de Evaluación?

Es una placa electrónica con circuitos integrados, circuitos con funciones específicas y terminales de entrada/salida.

También se denominan placas de referencia. Existen tarjetas de evaluación de CPU de fabricantes de semiconductores y tarjetas de desarrollo de microordenadores (target boards) de fabricantes de microordenadores.

Usos de las Tarjetas de Evaluación

Se utilizan para comprobar el rendimiento de los circuitos integrados montados y la compatibilidad de los circuitos, así como para el desarrollo de hardware y software. Es necesario seleccionar una tarjetas de evaluación con circuitos integrados y componentes electrónicos adecuados para el uso previsto.

Ejemplos de uso de las tarjetas de evaluación:

• Fabricantes de Equipos (Evaluación)
  Para evaluar el rendimiento de circuitos integrados y circuitos montados y comprobar la compatibilidad.
• Fabricantes de Equipos (Desarrollo)
  Para desarrollar nuevos productos y software en poco tiempo y a bajo coste utilizando Tarjetas de Evaluación.
• Instituciones Educativas, Estudiantes, Público en General
  Para el aprendizaje educativo de electrónica, circuitos eléctricos, programación, etc.

Los fabricantes de semiconductores ofrecen una gran variedad de tarjetas de evaluación.

• Sistemas de automoción
• Cámaras de vídeo
• Robots industriales
• Comunicaciones terrestres/satélite
• Terminales de comunicaciones móviles
• Aeroespacial

Se utilizan para la evaluación en una amplia gama de productos, desde los cercanos a los electrodomésticos familiares hasta los relacionados con robots y satélites.

Principios de las Tarjetas de Evaluación

El principio de funcionamiento es que cuando se suministra alimentación, el microcontrolador funciona según el programa escrito en la memoria del microcontrolador. El programa puede reescribirse a voluntad, y el código fuente del programa creado en un PC se escribe en la zona de memoria del microcontrolador mediante un software denominado “escritor”.

El hardware utilizado para apoyar el proceso de depuración es un emulador. Los emuladores se conectan a una tarjetas de evaluación.

Configuración de las Tarjetas de Evaluación

Una tarjeta de evaluación suele ser una única placa de circuito impreso con chips IC, dispositivos de comunicación, sensores, terminales de entrada/salida, etc. Existen varios tipos de tarjetas de evaluación en función de los componentes montados en ellas, pero las tarjetas de evaluación de microcontroladores vendidas por los fabricantes de microcontroladores son las más utilizadas.

Las tarjetas de evaluación de microcontroladores se utilizan para evaluar y experimentar con las funciones y características de los circuitos del microcontrolador sobre el que van montadas.

1. Microcontrolador

Un microcontrolador es una LSI que permite escribir programas y combinarlos con otros circuitos para realizar operaciones arbitrarias. Consta de una CPU que realiza diversos procesos, y de memoria flash y SRAM para escribir programas.

2. Circuito Integrado de Alimentación

Un CI que produce la tensión necesaria para que un microcontrolador funcione a partir de una tensión de alimentación de 100 V CA.

3. Reloj

Oscilador con una frecuencia específica que hace funcionar el microcontrolador. A veces está integrado en el microcontrolador.

4. Dispositivos de Comunicación

Terminales USB y LAN para la comunicación con PC externos en la programación.

5. Terminales de Entrada/Salida

Clavijas USB para comunicación/alimentación y clavijas de entrada/salida (E/S) para enviar datos a interfaces externas.

Las funciones de depuración incluyen LED y botones de reinicio para comprobar visualmente el estado del microcontrolador, interruptores para conmutar el funcionamiento, sensores para medir información externa y una pantalla de 7 segmentos para mostrar los datos recopilados.

Más Información sobre la Tarjetas de Evaluación

1. ICE (Emulador en Circuito)

Puede asumir las funciones de una CPU y puede acoplarse a la placa en desarrollo en lugar de la CPU para permitir la verificación del funcionamiento del programa. Como no hay microcontrolador en la placa de destino, el propio ICE tiene un chip de emulación y memoria, y la placa de destino se encarga del correcto funcionamiento de los circuitos periféricos. Pueden utilizarse funciones avanzadas de depuración, como el trazado en tiempo real.

Generalmente, se suelen incluir programas de ejemplo para el funcionamiento de la placa de evaluación del microcontrolador.

2. Cómo Utilizar la Tarjeta de Evaluación

Las tarjetas de evaluación suelen conectarse a un PC con fines de evaluación. La interfaz suele ser USB, RS232C u otros terminales con los que esté equipado el PC.

La placa puede alimentarse mediante un adaptador de CA que puede enchufarse a una toma de corriente doméstica general de 100 V, o mediante un cable que se conecta a una fuente de alimentación, como una fuente de alimentación regulada, en lugar de un adaptador de CA, con vistas a la evaluación debida a los cambios de tensión.

El entorno del PC de evaluación suele proporcionarlo el fabricante de la tarjeta de evaluación, utilizando un paquete de software específico para esa tarjeta de evaluación. No obstante, el fabricante u otra parte que haya recibido la entrega también puede preparar su propio software de evaluación.

Además, como las formas de onda suelen medirse con equipos de medición como osciloscopios y analizadores logísticos, algunas placas de evaluación pueden disponer de terminales para conectar previamente dichos equipos.

3. Precio de las Tarjetas de Evaluación

Los precios varían mucho en función del fabricante de semiconductores y de la finalidad, pero algunas pequeñas placas dedicadas exclusivamente al desarrollo de tecnologías inalámbricas como la RFID cuestan menos de 4.000 yenes. Básicamente, muchas de estas placas pueden adquirirse hasta por unos 100.000 yenes, lo que permite preparar el coste de introducción con fines de aprendizaje dentro de un margen razonable.

Tenga en cuenta que si un fabricante realiza un pedido totalmente a medida para el desarrollo de sus propios productos, dependerá de la cotización del fabricante de semiconductores.

¿Qué es un Relé de Control?

Es un componente que recibe una señal eléctrica y emite una señal digital para controlar una máquina.

Se llaman así porque la forma en que una entrada origina e influye en otra salida recuerda a un relé de bastón.

Usos de los Relés de Control

Son uno de los componentes más utilizados en la industria y en la vida cotidiana. Los siguientes son ejemplos de aplicaciones de los relés de control:

• Para controlar equipos de transporte automático
• Dentro de PLC (controladores lógicos programables)
• En ordenadores personales
• En electrodomésticos como aparatos de aire acondicionado y aspiradoras automáticas
• En vehículos de transporte como coches y motos

Se utilizan principalmente para pasar señales de entrada de sensores y pulsadores a otro dispositivo. Como se utilizan donde se lleva a cabo el control, no sólo se emplean en equipos industriales, sino también en electrodomésticos.

Si el sistema de control es complejo, se necesitan varios cientos de puntos para reproducirlo mediante relés de control, lo que resulta complicado, por lo que se utilizan PLC y PC para calcular la salida. Sin embargo, si sólo se utilizan unos pocos relés, resulta más barato y sencillo introducir el control mediante relés electromagnéticos.

Principios de los Relés de Control

Existen dos tipos de relés de control, que pueden dividirse en relés con contactos y relés sin contactos.

1. Relés con Contacto

Los relés con contactos son relés que accionan mecánicamente sus contactos para emitir una señal de contacto. Debido a su principio de funcionamiento, también se denominan relés mecánicos. Constan de bobinas electromagnéticas y contactos.

Cuando se recibe una señal de tensión de entrada, se excita la bobina electromagnética interna. La bobina electromagnética excitada actúa como un electroimán y acciona el contacto móvil, que se mueve junto con la banda de hierro móvil. El contacto móvil se pone en contacto o se separa del contacto fijo y emite una señal eléctrica de contacto.

Cuando se suprime la tensión de entrada, los contactos vuelven a su posición al ser empujados hacia atrás por un muelle de retorno interno. La bobina electromagnética está formada por alambre de cobre enrollado alrededor de un núcleo de hierro, que se barniza para aislarlo.

También se utilizan aleaciones de plata u oro en los contactos para reducir la resistencia eléctrica. Suelen estar protegidos por una carcasa o similar para evitar un contacto humano fácil.

2. Relés sin Contacto

Los relés sin contacto son componentes que utilizan semiconductores para emitir una señal de contacto sin accionar físicamente los contactos. Debido a su principio de funcionamiento, también se denominan relés de estado sólido. El componente principal de un relé de estado sólido es el fotoacoplador.

En primer lugar, cuando se aplica una tensión al terminal de entrada, se excita el LED del interior del fotoacoplador; el LED genera luz que se dirige hacia un elemento interno sensible a la luz. El elemento receptor de luz utiliza un fototransistor conductor de luz, que emite una señal de contacto por medio de la luz del LED.

La característica de los relés sin contacto es que no hay contacto mecánico como en los relés de contacto, por lo que no hay desgaste metálico debido a las operaciones de apertura y cierre. La velocidad de transmisión también es alta, por lo que son adecuados para aperturas y cierres de alta velocidad y alta frecuencia. Otras características son el buen aislamiento, la no necesidad de supresión de ruido, la facilidad de miniaturización y la ausencia total de ruido de funcionamiento.

Sin embargo, una desventaja es que el elemento semiconductor se rompe rápidamente si se aplica una tensión o corriente superior al valor nominal. Son vulnerables al calor y requieren medidas adecuadas de disipación térmica. También son más caros que los relés de contacto.

Tipos de Relés de Control

Existen tres tipos de contactos de relés de control:

1. Contacto A

El contacto A es un contacto que está abierto cuando no se introduce ninguna señal en el terminal de entrada y conduce cuando se recibe una entrada. También se denomina contacto normalmente abierto o contacto de cierre. Es el contacto más común que sólo proporciona aislamiento de señal.

2. Contacto B

El contacto B es un contacto que conduce cuando no se recibe ninguna señal en el terminal de entrada y se abre cuando se recibe una señal. También se denomina contacto normalmente cerrado o contacto de apertura.

Se caracteriza por un movimiento opuesto al del contacto a y puede invertir la señal de entrada. Se utiliza a menudo en circuitos de enclavamiento y circuitos de interrupción de fallos.

3. Contacto C (Contacto de Transferencia)

El contacto C es un contacto de tres terminales que combina un contacto a y un contacto B. Tiene tres terminales: un terminal común, un terminal de contacto a y un terminal de contacto B. Cuando no se introduce ninguna señal en los terminales de entrada, hay continuidad entre los terminales de contacto común y B y el terminal de contacto común-a está abierto.

Cuando se introduce una señal en los terminales de entrada, el terminal de contacto común-b está abierto y el terminal de contacto común-a es conductor. Se utiliza, por ejemplo, en circuitos para conmutar entre rotación hacia delante y hacia atrás. Otra característica es que el contacto c sólo es aplicable a relés de contacto.

¿Qué es un Motor de Inducción?

Son motores que funcionan con corriente alterna y son accionados por la fuerza generada por la inducción electromagnética.

Por este motivo, también se denominan motores de corriente alterna (AC), ya que AC significa corriente alterna. Los motores de inducción se encuentran entre los motores más antiguos y tienen una estructura sencilla y funcionan simplemente conectándolos a una fuente de alimentación de CA, sin necesidad de una conversión de potencia especial.

Como resultado, combinan una gran fiabilidad y una larga vida útil, y todavía se utilizan mucho hoy en día. Otra ventaja es que no utilizan imanes que contengan metales raros, por lo que proporcionan una rotación muy eficaz a bajo coste.

Usos de los Motores de Inducción

Los motores de inducción se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, desde electrodomésticos como lavadoras y ventiladores hasta grandes equipos de producción en fábricas, ya que tienen la característica de que a mayor capacidad, mayor eficiencia.

Cambiando las características del motor, también puede utilizarse como fuente de energía para elementos que requieren un alto par de arranque, como las puertas automáticas, o para elementos que requieren un alto par de parada, como las trituradoras.

Principios de los Motores de Inducción

Los motores de inducción pueden dividirse en dos categorías principales, motores trifásicos y motores monofásicos, en función de la corriente alterna.

1. Motores Trifásicos

Los motores de inducción constan de un “estator”, denominado estator, y un “rotor”, denominado rotor. El estator tiene bobinados que conducen la corriente alterna trifásica, y el rotor tiene un cableado en forma de jaula que conduce la corriente debido a la inducción electromagnética del campo magnético giratorio.

Cuando este campo magnético atraviesa el cableado en forma de jaula incorporado en el rotor, que es un conductor, se genera una tensión de acuerdo con la inducción electromagnética. Esto hace que fluya una corriente en el cableado de la jaula, que a su vez interactúa con el campo magnético giratorio del estator para producir par. La rotación del rotor se aproxima asintóticamente, pero nunca iguala, la velocidad del campo magnético giratorio generado por el estator.

La relación entre las velocidades del campo magnético giratorio del rotor y del estator en este momento se denomina “deslizamiento” y es uno de los principales factores que determinan las características de par de los Motores de Inducción.

2. Motores Monofásicos

Para hacer girar un motor con corriente alterna monofásica, es necesario generar un campo magnético giratorio. Por lo tanto, se incorpora un condensador en el devanado auxiliar del motor, con el devanado principal conectado directamente a la fuente de alimentación y el devanado auxiliar conectado a la fuente de alimentación a través de un condensador para generar el campo magnético giratorio.

Cuando se conecta una corriente alterna monofásica al devanado principal y al auxiliar a través de un condensador, la corriente del devanado auxiliar se adelanta 90° con respecto a la corriente del devanado principal. Estas dos corrientes desfasadas 90° generan un campo magnético giratorio y el motor gana potencia de rotación.

Otros Datos sobre los Motores de Inducción

1. Velocidad de los Motores de Inducción

La velocidad nominal de rotación de un motor de inducción se obtiene de la siguiente fórmula

N (rpm) = 120/p (número de polos) × f (Hz)

donde p es el número de polos del motor y f es la frecuencia de alimentación. Cuanto menor sea el número de polos, más rápido girará el motor, y cuanto mayor sea la frecuencia de alimentación, mayor será la velocidad de rotación. 

Además, los motores de inducción tienen deslizamiento, lo que significa que la velocidad de rotación disminuye gradualmente en función del par de carga, y la velocidad de rotación real viene dada por

N(1-s) (rpm)

2. Control de Velocidad de Motores de Inducción

La velocidad nominal de un motores de inducción depende de la frecuencia de alimentación y del número de polos, como se ha mencionado anteriormente. Sin embargo, dependiendo del tipo de motor y de la fuente de alimentación, la velocidad de rotación puede modificarse. El control de velocidad de los motores de inducción se realiza de las siguientes formas

Uso de Motores de Cambio de Polos
El cambio de polos es un motor en el que el número de polos puede determinarse mediante el método de cableado. Las desventajas son que el propio motor se hace más grande y menos versátil. Además, la velocidad de rotación sólo puede variar en pasos en función del número de polos.

Control de la Resistencia de los Motores Bobinados
Los motores de inducción bobinados permiten controlar la velocidad. El principio es que el motor tiene bobinados en lugar de cableado de jaula en el rotor, y haciendo pasar una corriente a través de una resistencia en el bobinado (bobinado secundario), se aumenta el deslizamiento y se puede reducir la velocidad más allá del valor nominal. Sin embargo, esto tiene la desventaja de que se necesita una resistencia.

También requiere un anillo colector independiente para hacer pasar la corriente a través del devanado del rotor giratorio, lo que aumenta el número de componentes y los costes de mantenimiento. Las pérdidas de energía también son significativas debido al calor emitido por la resistencia.

Control de la Velocidad de Rotación Mediante Acoplamientos Hidráulicos
La aceleración suave, por ejemplo en el arranque, puede lograrse utilizando un acoplamiento de fluido, que conecta los ejes motriz y conducido mediante presión hidráulica.

Como los ejes motriz y conducido están conectados mediante fluido, el acoplamiento de fluido absorbe grandes fluctuaciones de carga. Sin embargo, la desventaja es que los ejes motriz y conducido no están conectados rígidamente, por lo que el aceite se agita, lo que provoca el calentamiento del aceite y la aparición de pérdidas.

Control de la Velocidad de Rotación Mediante Inversor
En la actualidad, los motores de inducción se controlan generalmente mediante variadores de velocidad. Una fuente de alimentación de CA trifásica con tensión y frecuencia fijas se controla mediante la conmutación de un puente trifásico que utiliza dispositivos de potencia como los IGBT para variar la velocidad del motor. Variando la tensión y la frecuencia, el motor puede funcionar con un par constante.

La pérdida de energía también es extremadamente baja, de sólo unos pocos por ciento de la energía de accionamiento, gracias a las mejoras en la tecnología de semiconductores y de control, y se utiliza más ampliamente para controlar la velocidad de rotación de motores de inducción en un momento en que los ODS se están pidiendo activamente.