月: 2023年3月

¿Qué es un Fusible Rearmable?

Un fusibles rearmable es un componente electrónico que puede utilizarse repetidamente a la vez que actúa como fusible para evitar sobrecorrientes.

También se conoce como poliswitch o polifusible. Son termistores PTC fabricados con polímeros conductores y difieren de los fusibles en su principio básico. Los fusibles interrumpen el circuito rompiendo el elemento debido al calentamiento cuando circula por él una sobrecorriente.

En cambio, los fusibles rearmables limitan la corriente al aumentar la temperatura en el interior del elemento debido a la sobrecorriente, lo que aumenta la resistencia. Muchos productos son más pequeños que los fusibles, lo que ahorra espacio, y su estructura es menos propensa a la rotura y más resistente a golpes y vibraciones.

Aplicaciones de los Fusibles Rearmables

Los fusibles rearmables se utilizan para proteger circuitos sometidos a sobrecorrientes repetitivas. También se utilizan para cortocircuitos deliberados en montajes de alta densidad. Los siguientes son ejemplos de aplicaciones para fusibles rearmables:

• Pequeños motores y fuentes de alimentación conmutadas
• Receptores de satélite
• Alarmas contra incendios
• Alfombras eléctricas
• Equipos de telecomunicaciones como teléfonos inteligentes y tabletas
• Ordenadores

Sin embargo, los fusibles rearmables utilizan componentes electrónicos, por lo que no son adecuados para circuitos de alta intensidad. Los fusibles con elemento fusible se utilizan, por ejemplo, en fusibles limitadores de corriente para la protección de circuitos de alta tensión.

Principios de los Fusibles Rearmables

Los fusibles rearmables están formados por un polímero conductor intercalado entre láminas metálicas de electrodos. Los conductores se sueldan o sueldan para conectarse a la lámina del electrodo – el mismo principio que los termistores PTC, que tienen la propiedad de aumentar la resistencia con el aumento de la corriente.

Los polímeros conductores están formados por partículas conductoras, como carbono o níquel, dispersas en un polímero aislante. La resistencia puede ajustarse variando la cantidad y el material. Las variaciones de resistencia pueden alcanzar valores de 10.000 a 1.000.000 de veces.

Si la temperatura interna del fusibles rearmables aumenta debido a una sobrecorriente, el valor de la resistencia aumenta, limitando la corriente. A diferencia de los fusibles, los fusibles rearmables no se funden y el flujo de corriente vuelve a la normalidad cuando baja la temperatura interna. Por tanto, pueden utilizarse repetidamente.

Cuando aumenta el valor de la corriente y cambia la temperatura, el valor de la resistencia tiene la propiedad de aumentar rápidamente. Este fenómeno se produce debido a la fusión del polímero conductor. Sin embargo, la reactividad puede ser baja con aumentos mínimos de la corriente.

Cómo Seleccionar un Fusible Rearmable

Los fusibles rearmables se seleccionan en función de la tensión nominal, la intensidad nominal y el método de montaje.

1. Tensión Nominal

La tensión asignada es la altura de tensión a la que un fusible rearmables soportará el uso. Si se utiliza por encima de la tensión nominal, existe el riesgo de que el circuito se dañe o se queme.

Por lo general, existen productos de alrededor de 72 V CC. También existen en el mercado productos con una tensión nominal superior, de 240 V CA. Por lo tanto, si se necesitan productos con una tensión soportada del sistema de 400 V o superior, deberán encargarse especialmente.

2. Corriente Nominal

La corriente asignada es la altura de la corriente a la que un fusible rearmable puede soportar el uso. Si se sobrepasa la corriente nominal, un valor de resistencia superior limita el valor de la corriente.

Generalmente, muchos productos se venden con una corriente nominal de unos pocos A. Los productos comerciales están limitados a un máximo de unos 20 A.

3. Método de Montaje

El método de montaje consiste en instalar los fusibles rearmables. Existen productos de montaje en superficie y de montaje en terminal enchufable.

Montaje en Superficie
El montaje en superficie es un método de montaje en el que el fusible se fija a la placa con soldadura, etc. y tiene la ventaja de ocupar menos espacio que el montaje en terminal enchufable. Sin embargo, muchos elementos electrónicos de montaje en superficie son pequeños, y la soldadura manual requiere conocimientos y habilidades adecuados.

Algunos fabricantes no suelen garantizar el rendimiento de la soldadura manual.

Montaje de Terminales Enchufables
El montaje de terminales enchufables es un método de montaje en el que los cables se conectan a la placa de circuito impreso. Para facilitar el montaje de los componentes, la placa de circuito impreso dispone de orificios para el montaje de los cables, y el montaje se realiza insertando los cables en estos orificios. Además, es habitual soldar los orificios de montaje para fijar el componente en su sitio.

El montaje con terminales enchufables permite montar componentes con facilidad, pero requiere mucho espacio. Sin embargo, si tiene previsto montar los componentes manualmente, es más seguro seleccionar el montaje con terminales enchufables.

¿Qué son los Transformadores de Audio?

Es un transformador utilizado para amplificar el sonido en equipos de audio.

Suelen estar situados en la etapa de salida de un amplificador y se encargan de realizar la conversión y el filtrado necesarios de la señal de salida del amplificador antes de enviarla a los altavoces. Muchos productos están diseñados para minimizar los efectos del ruido y otros campos electromagnéticos.

Por ello, suelen utilizarse para transmitir señales microanalógicas a larga distancia, como las señales de micrófono.

Usos de los Transformadores de Audio

Se utilizan para mejorar los equipos de audio. Se utilizan a la entrada de equipos amplificadores y pueden emplearse para amplificar señales de audio. La elección del transformador de audio tiene un impacto significativo en la calidad del sonido, especialmente en amplificadores de un solo extremo y push-pull.

Seleccionar el transformador adecuado puede mejorar la claridad y el equilibrio del sonido. También se utilizan para enviar la señal de salida del amplificador a los altavoces.

Se coloca entre la fuente de alimentación, los circuitos de la etapa de salida y el altavoz, y convierte y filtra la señal de salida. Mejora la eficacia y precisión del altavoz y hace que la textura del sonido sea más realista.

A veces se utiliza en circuitos amplificadores para filtrar y adaptar la impedancia. Sobre todo en amplificadores de búfer y amplificadores de micrófono, contribuyen a la estabilidad de la señal y a la calidad del sonido.

Principios de los Transformadores de Audio

Los transformadores de audio son transformadores para transmitir señales de audio. Un transformador es un dispositivo para transmitir energía eléctrica a través de un circuito magnético, que transmite energía mediante el acoplamiento magnético de dos bobinas.

En los transformadores de audio, la señal de audio se introduce en la bobina de entrada y la señal transformada se extrae de la bobina de salida. Cuando la señal de audio pasa por la bobina de entrada, genera un flujo magnético en la bobina. Cuando este flujo magnético llega a la bobina del lado de salida, se convierte de nuevo en una señal eléctrica.

En los transformadores de audio, las propiedades magnéticas de los componentes desempeñan un papel importante. En concreto, la calidad del material del núcleo del transformador y de los bobinados influye en la calidad del sonido. Además, los devanados del transformador pueden diseñarse adecuadamente en cuanto a inductancia y capacitancia para garantizar una conversión de la señal de audio de mayor calidad.

Tipos de Transformadores de Audio

Existen varios tipos de transformadores de audio, cada uno de los cuales se utiliza para distintas aplicaciones en función de sus características. A continuación se enumeran los transformadores de audio típicos.

1. Transformadores de Salida

Se utilizan en la etapa de salida de los amplificadores para transmitir señales de alta tensión o alta corriente a los altavoces. Suelen utilizarse transformadores grandes y de gran potencia.

2. Transformador de Entrada

Se utiliza en la etapa de entrada de los amplificadores para amplificar las señales de bajo nivel. Suele estar fabricado con materiales de alta calidad para garantizar una transmisión clara de la señal de audio.

3. Transformadores de Adaptación

Conectados entre los transformadores de entrada y salida para proporcionar una adaptación de impedancias adecuada. Estos transformadores se utilizan para mejorar la calidad de transmisión de la señal y reducir el ruido y la distorsión.

4. Transformador de C.A.

Los transformadores de potencia de CA son transformadores utilizados para suministrar potencia a los amplificadores. Se instalan con el objetivo de eliminar el ruido, etc. de la alimentación de CA. Puede mejorar la calidad de la potencia suministrada al amplificador.

5. Transformador Enchufable

Los transformadores de enchufe son transformadores utilizados para el cableado de equipos de audio. Suelen ser pequeños, baratos y se utilizan en una amplia gama de aplicaciones.

Cómo Elegir un Transformador de Audio

A la hora de elegir un transformador de audio, hay que tener en cuenta la aplicación, la impedancia, la calidad y el tamaño.

En primer lugar, se selecciona el tipo de transformadores de audio en función de la aplicación. A continuación, se ajusta la impedancia. Al seleccionar un transformador de salida o entrada, es importante que la impedancia del transformador coincida con la impedancia de las etapas de salida y entrada del amplificador.

También hay que prestar mucha atención a la calidad de la selección. Seleccionar productos fabricados con materiales y tecnologías de alta calidad mejorará la calidad del sonido.

El tamaño y la forma también son factores importantes. Si se necesita un tamaño más pequeño o una forma especial, hay que seleccionar un transformador adecuado.

¿Qué es una Sala Limpia?

Son salas en las que se controla la limpieza del aire.

Se refiere a un espacio en el que las partículas y microorganismos transportados por el aire se controlan por debajo de un nivel de limpieza limitado. También se mantiene la limpieza necesaria de los materiales suministrados, los productos químicos, el agua, etc. y, en caso necesario, se controlan las condiciones ambientales como la temperatura, la humedad y la presión.

La limpieza del aire puede comprobarse contando el tamaño y el número de partículas en el aire mediante sensores de partículas. Las Salas Limpias se utilizan para la fabricación de productos en los que el polvo y las partículas son un problema importante. Las Salas Limpias reciben varios nombres en función de su uso, como salas a prueba de polvo, salas de esterilización y salas de biolimpieza.

Usos de las Salas Limpias

Las salas limpias se utilizan en la fabricación de productos industriales como semiconductores, cristales líquidos y componentes electrónicos. Esto se debe a que incluso las partículas de polvo más pequeñas pueden tener un impacto significativo en la calidad del producto.

En particular, las salas limpias con el mayor grado de limpieza se utilizan en los procesos frontales de semiconductores. Las fábricas que fabrican equipos de precisión, como componentes electrónicos y maquinaria óptica, así como las que manipulan productos químicos y alimentos, requieren salas limpias de clase ISO 5 a 7.

También se utilizan ampliamente en otras industrias, como las de impresión, pinturas, lentes y películas.

Principios de las Salas Limpias

1. Prevención de Partículas Procedentes de Seres Humanos

Mantienen la limpieza controlando las partículas de origen humano que entran en su interior y capturándolas con filtros de alto rendimiento. Para mantener la limpieza de una sala limpia, en primer lugar es necesario reducir el polvo, la suciedad y las bacterias, como el sudor y el pelo, procedentes de las personas.

En función del nivel de limpieza requerido, los empleados se ponen ropa y calzado blanco especial antipolvo, guantes y gorros para evitar que salga pelo. Además, pueden utilizar gafas de seguridad y mascarillas. A continuación, al entrar en las salas limpias, se utiliza una ducha de aire para eliminar los residuos de todo el cuerpo.

2. Purificación del Aire Interior

El aire que entra por los orificios de admisión de las salas limpias circula y se purifica de partículas y otros contaminantes mediante filtros de alto rendimiento denominados filtros HEPA instalados en las salidas de aire. La limpieza de salas limpias puede controlarse mediante sensores de partículas.

También son herméticas y están diseñadas para evitar la entrada de un exceso de partículas desde el exterior mediante la regulación de la presión del aire en la sala.

Tipos de Salas Limpias

Pueden dividirse en dos categorías principales: las utilizadas para la fabricación de equipos de precisión, o las utilizadas para la producción de alimentos y la investigación médica y en ciencias de la vida. Las salas limpias utilizadas en establecimientos de investigación médica y de ciencias de la vida se denominan específicamente salas biolimpias o salas estériles.

En las aplicaciones industriales, se supone que hay que eliminar el polvo del aire, pero en las salas limpias biológicas, además de esto, también hay que evitar la contaminación de microorganismos como bacterias y virus.

Más Información sobre Salas Limpias

1. Normas de las Salas Limpias

Se clasifican a su vez en función del número de partículas por unidad de volumen que contiene el aire. 

2. Métodos de Salas Limpias

Existen dos tipos de sistemas de salas limpias en función de cómo se hace circular el aire, es decir, cómo se crea el flujo de aire: sistemas de flujo unidireccional y sistemas de flujo turbulento.

Sistema de Flujo Unidireccional
En el sistema de flujo unidireccional, las salidas y entradas de aire se instalan enfrentadas para crear un flujo de aire uniforme. Si se instala una salida en el techo y una entrada en el suelo, se puede crear un flujo de aire uniforme verticalmente, y si se instala una salida en una pared y una entrada en la pared opuesta, se puede crear un flujo de aire uniforme horizontalmente.

Los sistemas de flujo unidireccional pueden mantener un alto grado de limpieza, ya que el flujo de aire circula constantemente.

Sistemas de Flujo Turbulento
El sistema de flujo de aire turbulento tiene una salida por el techo y una entrada por la pared. Como hay zonas en las que el flujo de aire se estanca, la limpieza es inferior a la del sistema de flujo unidireccional, pero la ventaja es que puede instalarse y funcionar con un coste relativamente bajo.

¿Qué es una Cabina Limpia?

Es un sistema de limpieza de espacios que mantiene una presión positiva en un espacio sencillo e impide la entrada de polvo del exterior.

A diferencia de las salas limpias, que requieren un control estricto, las cabinas limpias se utilizan en situaciones en las que se necesita un entorno de limpieza de espacios sencillo y localizado.

Usos de las Cabinas Limpias

Las salas limpias eliminan el polvo y otras partículas del aire a un nivel microscópico, al tiempo que controlan la temperatura y la humedad dentro de un rango determinado. 

Las cabinas limpias, por su parte, se utilizan cuando se requiere un cierto nivel de limpieza a nivel local, sin necesidad de controlar la limpieza de una amplia zona de trabajo. Por ejemplo, se utilizan en plantas de fabricación de semiconductores, plantas de fabricación de paneles de cristal líquido, instalaciones de fabricación de productos farmacéuticos, instalaciones de fabricación de cosméticos y plantas de fabricación de alimentos.

Las cabinas limpias también pueden utilizarse junto con salas limpias cuando se requiere una mejora adicional del entorno de limpieza del espacio.

Principios de las Cabinas Limpias

En las salas blancas generales, el entorno de limpieza del espacio se controla estrictamente mediante paneles de aislamiento que permiten controlar la humedad y la temperatura, aire acondicionado, equipos de presión positiva que permiten ajustar la presión de la sala, compuertas de presión diferencial y otros equipos de limpieza.

Por otra parte, en las cabinas limpias generales, un pequeño espacio formado por un bastidor y otros componentes se cubre con láminas de cloruro de vinilo para aislar el espacio del exterior, y el aire limpio se suministra mediante una unidad de filtro de ventilador (FFU) instalada en el techo de la cabina limpia para mantener un entorno limpio. La presión dentro de la cabina limpia está controlada por la FFU. La presión en el interior de la Cabinas Limpias se mantiene positiva gracias a la FFU, impidiendo que entre polvo del exterior. Dependiendo del tamaño de las cabinas limpias a instalar, lo más importante es seleccionar una FFU para mantener una presión positiva en el espacio interior.

Cómo utilizar Cabinas Limpias

A la hora de utilizar una cabina limpia deben tenerse en cuenta los siguientes puntos

Es esencial asegurarse de que el polvo, la suciedad y los microorganismos no se introducen en las cabinas limpias ni se generan en ella. Es peligroso confiar únicamente en el rendimiento de las cabinas limpias, por lo que deben establecerse de antemano normas y procedimientos de uso de la cabina para concienciar a los propios usuarios.

La limpieza de la FFU también es importante. En particular, la limpieza de la cabina puede reducirse si la entrada de aspiración no se limpia correctamente, por lo que es necesario establecer procedimientos de limpieza periódicos.

Las cabinas limpias son sistemas sencillos y tienen un hueco en la parte inferior. Aunque el interior de las cabinas limpias está controlado a presión positiva, pueden entrar insectos y otros bichos, por lo que el suelo alrededor de la cabinas limpias debe mantenerse limpio con regularidad.

La frecuencia y el método de limpieza, así como la frecuencia de los cambios de filtro, dependerán del nivel de limpieza requerido. Dependiendo de las condiciones del entorno operativo, es necesario considerar de antemano qué tipo de gestión se requiere.

Tipos de Cabinas Limpias

1. De Suelo y de Sobremesa

Las cabinas limpias de suelo son grandes cabinas limpias instaladas en el suelo y atendidas por personal. Se utilizan para operaciones a gran escala. Generalmente, los trabajadores que entran en la cabina deben llevar ropa limpia para evitar que entren objetos extraños. Las cabinas limpias de suelo se utilizan principalmente en fábricas y otros centros de producción.

Las cabinas limpias de sobremesa son pequeñas cabinas limpias instaladas sobre mesas. Generalmente, sólo se permiten las manos dentro de la cabinas limpias, por lo que los trabajadores no necesitan llevar ropa limpia y pueden utilizarla fácilmente. Las cabinas limpias de sobremesa son más pequeñas y compactas que otros tipos de cabinas limpias, por lo que son adecuadas para su uso en laboratorios y fábricas con espacio limitado. También suelen ser fáciles de instalar y mantener y su coste es relativamente bajo, por lo que son utilizadas por muchas empresas e instituciones de investigación.

2. Tipo Cerrado y Abierto

Las cabinas limpias de tipo cerrado, que crean un espacio cerrado, son el tipo más común de cabina limpia, pero también existen cabinas limpias de tipo abierto. Una cabinas limpias de tipo abierto es un tipo de equipo en el que se genera un flujo constante de aire limpio entre pares de unidades de flujo de aire, y el trabajo se lleva a cabo en este espacio. En comparación con las cabinas limpias cerradas, son más portátiles y se utilizan cuando es necesario mantener un espacio de trabajo localizado en un entorno altamente limpio a nivel de Clase 1.

3. Tipos Estándar y Personalizados

Los fabricantes de cabinas limpias venden cabinas limpias de tamaños y especificaciones estándar, pero también aceptan la personalización por parte del usuario. Los tipos estándar están disponibles en una amplia gama de tamaños y, por lo tanto, son menos caros que los tipos personalizados. Las cabinas personalizadas pueden fabricarse en cualquier tamaño y se les pueden añadir varias opciones, como un anemómetro FFU.

Más Información sobre Cabinas Limpias

1. Cortinas para Cabinas Limpias

Las cortinas para cabinas limpias están disponibles con diversas características y se seleccionan en función de las condiciones del entorno operativo.

Las funciones de las cortinas incluyen protección contra incendios, protección contra insectos, antiestática, apantallamiento térmico y apantallamiento contra la luz. Las cortinas con función antiestática son eficaces porque la electricidad estática crea un entorno en el que el polvo y la suciedad se adhieren fácilmente.

2. Cabinas Limpias con Marco de Aluminio

Algunas cabinas limpias están fabricadas con marcos de aluminio. Las ventajas de utilizar marcos de aluminio incluyen

• Ligereza
  El aluminio es un metal muy ligero, con un peso específico de aproximadamente 2,7 para el aluminio y 7,8 para el acero. El aluminio pesa aproximadamente 1/3 del hierro.
• Se Pueden Reducir los Costes y el Tiempo de Fabricación
  Los marcos de aluminio suelen anodizarse en la superficie. Esto reduce procesos como el chapado y la pintura, con el consiguiente ahorro de costes y tiempo.
• El Diseño Puede Modificarse Fácilmente
  Como el aluminio es un metal blando, es más fácil de procesar que otros metales. También es relativamente fácil de taladrar y cortar posteriormente.

¿Qué es un Analizador de Impedancia?

Los analizadores de impedancia son instrumentos diseñados para medir y analizar la impedancia de un circuito. La impedancia es una medida de la oposición al flujo de corriente en un circuito de corriente alterna (CA). Se representa como una cantidad vectorial en el plano complejo, con la parte imaginaria representando la reactancia y la parte real representando la resistencia.

Cuando la corriente es continua, solo existe resistencia y se puede aplicar la ley de Ohm (V = IR) para calcularla. Sin embargo, en circuitos de corriente alterna, surgen dos tipos principales de reactancia: la reactancia inductiva (representada por la letra L) asociada a bobinas e inductores, y la reactancia capacitiva (representada por la letra C) asociada a condensadores. El analizador de impedancia es una herramienta que permite medir y analizar la impedancia eléctrica de un circuito que contiene componentes de CA, incluyendo tanto la resistencia como las componentes reactivas.

Usos de los Analizadores de Impedancia

Los analizadores de impedancia son ampliamente utilizados para examinar y obtener información detallada sobre la impedancia eléctrica, que incluye componentes de corriente alterna.

Estos analizadores presentan los resultados del análisis en una pantalla, generalmente en forma de gráficos. En estos gráficos, el eje horizontal representa la frecuencia y el eje vertical muestra los parámetros seleccionados por el usuario, como la tensión y la corriente. Es importante destacar que existe un dispositivo similar llamado medidor LCR, que proporciona resultados numéricos precisos. Sin embargo, a diferencia del medidor LCR, un analizador de impedancia ofrece la capacidad de representar gráficos con varios parámetros en un amplio rango de frecuencias.

Esto significa que un analizador de impedancia permite una visualización más completa y detallada de la respuesta del circuito en diferentes frecuencias, proporcionando una representación gráfica de los parámetros medidos. Esta capacidad de visualización gráfica en diversas bandas de frecuencia hace que los analizadores de impedancia sean herramientas valiosas en el análisis y diseño de circuitos eléctricos.

Principio del Analizador de Impedancia

Los analizadores de impedancia tienen la capacidad de medir tanto la resistencia como la reactancia de la impedancia mediante la aplicación de señales de corriente alterna a diferentes frecuencias. Estos analizadores utilizan diversos métodos de medición, como el método de resonancia, el método I-V y el método de puente equilibrado automático.

El método de puente equilibrado automático es un ejemplo comúnmente utilizado. En este método, se emplea una fuente de señal, dos voltímetros y un convertidor de corriente a tensión. La medición de la impedancia de la muestra se realiza comparando la tensión que atraviesa la muestra con la tensión que atraviesa una resistencia de referencia.

Este método de puente equilibrado automático permite medir una amplia gama de frecuencias, hasta aproximadamente 110 MHz. Para frecuencias más altas, como en el caso de mediciones de impedancia en radiofrecuencia (RF), se utiliza el método RF I-V.

Los datos obtenidos pueden ser analizados y representados gráficamente utilizando diferentes diagramas. Por ejemplo, se puede trazar un diagrama de Bode, donde la frecuencia se ubica en el eje horizontal y la impedancia en el eje vertical. También se puede utilizar un diagrama de Cole-Cole, donde la resistencia se representa en el eje horizontal y la reactancia en el eje vertical. Estos diagramas permiten analizar y diseñar circuitos, así como identificar componentes de resistencia, como los electrodos, de manera precisa.

Más Información sobre los Analizadores de Impedancia

1. Diferencias entre Analizadores de Impedancia y Analizadores de Redes

Tanto los analizadores de impedancia como los analizadores de redes son dispositivos que miden los componentes de impedancia de un DUT (DUT bajo prueba) introduciendo señales en el DUT y comparando la intensidad y la fase de la señal que aparecen en el lado de salida con la entrada.

Los analizadores de impedancia se utilizan para medir con precisión impedancias elevadas de 10 kΩ o más. Sin embargo, el rango de frecuencias que pueden medir está limitado a unos 100 MHz.

Los analizadores de redes pueden medir hasta unos 10 GHz y son adecuados para medir impedancias inferiores a 10 kΩ. Los dispositivos para equipos de telecomunicaciones requieren mediciones de características hasta altas frecuencias, por lo que se utilizan analizadores de redes.

2. Cómo Utilizar un Analizador de Impedancia

Para las medidas de impedancia se utilizan cuatro terminales: el terminal para aplicar la corriente de entrada, el terminal para medir la tensión del lado de entrada, el terminal para medir la corriente del lado de salida y el terminal para medir la tensión del lado de salida.

El objeto que se va a medir (DUT) se coloca entre los lados de entrada y salida, pero para realizar mediciones más precisas se utiliza una plantilla de medición denominada fixture. La fijación es un dispositivo de medición importante que se utiliza para mantener estable el objeto a medir, reducir el ruido extraño y evitar la atenuación de la propagación de la señal.

3. Precios de los Analizadores de Impedancia

Existe una gama de precios en función de la gama de frecuencias y de la impedancia que se puede medir. Un instrumento sencillo para medir la impedancia aproximada puede obtenerse por unos $100 aproximadamente.

Los modelos de alta precisión, como los utilizados en experimentos y desarrollo, cuestan entre $20,000 a $50,000. Además, una plantilla de sujeción del DUT y un cable para la medición cuestan alrededor de 1 millón de yenes.

¿Qué es un Microscopio de Sonda de Barrido?

Un microscopio de sonda de barrido (SPM, por sus siglas en inglés) es un tipo de microscopio que utiliza una sonda afilada, como una aguja, para examinar las irregularidades de la superficie de una muestra a nivel nanométrico. Este tipo de microscopio es ampliamente utilizado en la investigación y caracterización de materiales a escala atómica y molecular.

El SPM se utiliza comúnmente en entornos de alto vacío para lograr una alta resolución y limpiar la superficie de la muestra. Sin embargo, también existen microscopios de sonda de barrido que pueden operar en aire y, más recientemente, se han desarrollado algunos modelos que pueden utilizarse en líquidos, lo que amplía sus aplicaciones en campos como la biología y la química.

Entre los diferentes tipos de microscopios de sonda de barrido se encuentran el microscopio de barrido en túnel (STM) y el microscopio de fuerza atómica (AFM). El STM es capaz de capturar imágenes de átomos individuales mediante la medición de la corriente eléctrica que fluye a través de un pequeño espacio entre la sonda y la muestra. Por su destacada contribución al avance de la ciencia y la tecnología de las nanoestructuras, el inventor del STM fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1986.

Estos microscopios de sonda de barrido han revolucionado nuestra capacidad para visualizar y manipular la materia a nivel atómico, abriendo nuevas posibilidades en la investigación de materiales, la nanotecnología y otras áreas relacionadas. Su alta resolución y capacidad para explorar superficies con gran detalle los convierten en herramientas indispensables en la ciencia y la tecnología de los materiales a escala nanométrica.

Usos de los Microscopios de Sonda de Barrido

Los microscopios de sonda de barrido son herramientas fundamentales para observar y medir las características de la superficie de diversos materiales. Su capacidad para examinar superficies a nivel nanométrico los convierte en instrumentos indispensables en numerosos campos científicos y tecnológicos.

Estos microscopios son especialmente útiles para analizar semiconductores, vidrio, cristales líquidos y otros materiales donde la precisión en la medición de la rugosidad de la superficie es crucial. Pueden revelar detalles estructurales y morfológicos a nivel atómico, permitiendo la observación de la disposición atómica en monocristales de silicio y grupos fenilo en compuestos orgánicos.

Además, los microscopios de sonda de barrido encuentran aplicaciones en la investigación biológica, donde pueden ser utilizados para la observación y manipulación del ADN en muestras biológicas como microorganismos, bacterias y membranas biológicas.

Estos microscopios han experimentado un rápido desarrollo desde su introducción en la década de 1980. Se han logrado avances significativos en las técnicas de observación a nivel atómico, y se han desarrollado modelos capaces de medir parámetros adicionales, como la fricción, la viscoelasticidad y el potencial de superficie. Además, la capacidad de operar en líquidos ha ampliado su campo de aplicación en áreas como la electroquímica y la bioquímica, permitiendo mediciones más cercanas a las condiciones reales del entorno.

Principios de los Microscopios de Sonda de Barrido

Las imágenes y la información posicional se adquieren mediante la punta de una sonda fina en forma de aguja que explora la superficie de la muestra. La sonda es delgada y escanea a nivel atómico, por lo que no es adecuada para medir muestras con demasiada irregularidad.

1. Microscopía de Barrido en Túnel (STM)

El microscopio de barrido de túnel (STM, por sus siglas en inglés) aprovecha el fenómeno del efecto túnel para realizar mediciones a nivel atómico de la superficie de una muestra. Se basa en la intensidad de corriente que se genera cuando se establece un efecto túnel entre la punta de una sonda metálica y la muestra, la cual está separada por una fina capa de aislante, generalmente vacío.

El STM es capaz de medir con alta precisión la altura local de la superficie de la muestra, permitiendo discernir entre átomos vecinos y obtener una resolución espacial muy alta. Esto se logra mediante el movimiento de barrido de la sonda sobre la superficie de la muestra. La sonda, fabricada con materiales como tungsteno o platino, presenta una punta puntiaguda.

Cuando la sonda y la muestra se acercan lo suficiente, se establece un solapamiento de sus nubes de electrones y se aplica una pequeña tensión de polarización. Esto da lugar a una corriente de efecto túnel que fluye entre la sonda y la muestra. En el STM, se mantiene constante esta corriente de tunelización al mover la sonda horizontalmente (en las direcciones X e Y) sobre la superficie de la muestra y mediante el control de retroalimentación de la distancia entre la sonda y la muestra (en la dirección Z).

El movimiento vertical de la sonda se logra mediante el uso de elementos piezoeléctricos, los cuales pueden controlar la distancia con una precisión menor al tamaño de un átomo. Esto permite detectar interacciones entre átomos individuales y lograr una resolución atómica en tres dimensiones. Los elementos piezoeléctricos son dispositivos pasivos que aprovechan el efecto piezoeléctrico, que genera un voltaje cuando se aplica presión sobre ellos.

2. Microscopía de Fuerza Atómica (AFM)

La AFM mide y escanea las diferencias en las fuerzas interatómicas microscópicas (fuerzas de cohesión débiles entre átomos que no están unidos químicamente) entre la sonda y la superficie de la muestra para observar la superficie. Se ha desarrollado una amplia gama de aplicaciones que utilizan la tecnología AFM para medir las fuerzas de fricción, la viscoelasticidad, la constante dieléctrica y el potencial superficial.

Una sonda unida al extremo de un voladizo (cantilever) se pone en contacto con la superficie de la muestra mediante una pequeña fuerza. La distancia (Z) entre la sonda y la muestra se controla por realimentación para garantizar que la fuerza (deflexión) que actúa sobre el cantilever sea constante, mientras se explora horizontalmente (X, Y) para producir una imagen de la topografía de la superficie.

Más Información sobre los Microscopios de Sonda de Barrido

Tipos de Sondas

El AFM y el SPM, que son ejemplos típicos de microscopios de sonda de barrido, utilizan sondas, pero de distintos tipos. Además, existen muchos tipos diferentes de AFM solo, en términos de material, longitud, etc., y es importante seleccionar el adecuado para el objeto que se va a medir.

Además del modo de contacto descrito en el principio, los AFM también tienen un modo de golpeteo, que se utiliza cuando se miden muestras orgánicas frágiles y utiliza una sonda específica. Las sondas son consumibles y deben ser sustituidas por el usuario.

¿Qué es un Resolvedor?

Los resolvedores son dispositivos utilizados para medir con precisión los ángulos de rotación en diversas aplicaciones. Funcionan mediante la detección de los cambios en el campo magnético generado por un rotor en movimiento. Un resolvedor típico consta de una bobina de estator y un rotor magnético que responde al movimiento rotativo.

A medida que el rotor gira, el resolvedor genera señales eléctricas proporcionales al ángulo de rotación. Estas señales pueden ser utilizadas por una variedad de equipos giratorios, como motores, máquinas herramientas, robots y sistemas de control, para determinar con precisión la posición angular.

Usos de los Resolvedores

Los resolvedores tienen una amplia aplicación en equipos industriales, siendo los servomotores su principal objetivo en términos de medición de ángulos de rotación. La realimentación precisa es esencial para el funcionamiento preciso de los servomotores, y los resolvedores se utilizan en combinación con ellos para lograr un posicionamiento de alta precisión.

En los últimos años, también se ha observado el uso de resolvedores en vehículos eléctricos. Se aplican en el control de la conducción y en la dirección asistida eléctrica para lograr un control avanzado del motor. Esto permite un ahorro de energía y un control preciso, lo que ha contribuido a su creciente popularidad en el sector automotriz.

Principio de los Resolvedores

El principio básico de un resolvedor es similar al de un transformador y se compone de dos núcleos con bobinas enrolladas alrededor de ellos.

La rotación del resolvedor provoca un cambio en la posición relativa de los núcleos primario y secundario, lo que resulta en una desalineación entre ellos. El resolvedor detecta el ángulo de rotación midiendo el valor de la corriente alterna. Por ejemplo, cuando el ángulo de rotación es de 0°, las posiciones relativas de los núcleos permanecen iguales y no hay desplazamiento en la tensión de entrada-salida; mientras que a 180°, la fase de la tensión de entrada-salida se invierte.

En un resolvedor, la parte que gira junto con el objeto se denomina rotor, mientras que la parte que contiene la bobina se llama estator. Si el rotor es concéntrico al estator, se obtiene una salida constante para cada rotación del rotor. Sin embargo, una forma elíptica del rotor puede proporcionar el doble de salida, y una forma triangular puede proporcionar el triple.

La forma del rotor puede ajustarse para aumentar la señal de salida según sea necesario. Esta estructura simple de núcleo y bobina hace que los resolvedores sean resistentes al uso en entornos adversos y ofrece varias ventajas en términos de durabilidad y confiabilidad.

Más Información sobre los Resolvedores

1. Cómo Utilizar los resolvedores

Las señales emitidas por los resolvedores son convertidas en ángulo rotacional y velocidad angular rotacional mediante un convertidor digital de resolvedores (RDC), el cual transforma estas señales en señales digitales que pueden ser procesadas por la unidad central de procesamiento (CPU).

El RDC también puede compensar las variaciones de fabricación de los resolvedores al digitalizar la señal del ángulo rotacional. En los servomotores y motores utilizados en vehículos, se suele emplear un control proporcional integral derivativo (PID). La cantidad de energía que se debe suministrar al motor se determina comparando la velocidad objetivo con el ángulo de rotación y la velocidad angular de rotación detectados por los resolvedores.

Para lograr un posicionamiento y control más preciso, es necesario minimizar la diferencia de tiempo entre la detección del ángulo de rotación y el momento de determinar la cantidad de energía, lo cual está limitado por la frecuencia de funcionamiento máxima de la CPU. En consecuencia, se busca reducir al mínimo la latencia entre la detección y el procesamiento de las señales para garantizar un control eficiente y preciso del motor.

2. Futuro de los Resolvedores

Los resolvedores tienen una configuración básica sencilla pero su costo es elevado. Esto se debe no solo a los costos de los componentes, sino también a la necesidad de mantener una producción estable de resolvedores con una alta precisión garantizada. Los resolvedores cuentan con múltiples bobinados en el estator, y es crucial que todos los hilos de cobre estén enrollados de manera uniforme. Cualquier variación en el bobinado puede afectar la señal de salida y reducir la precisión en la detección de posición.

En los últimos años, se han introducido sensores magnéticos como una alternativa a los resolvedores. Hay diferentes tipos de sensores magnéticos disponibles, pero la mayoría utiliza el efecto magnetorresistivo, que es un fenómeno en el cual la resistencia eléctrica cambia en función de la intensidad y dirección de un campo magnético externo. Dependiendo de la aplicación, se pueden seleccionar diferentes tipos de sensores magnéticos, como dispositivos AMR (efecto magnetorresistivo anisotrópico), dispositivos GMR (efecto de magnetorresistencia gigante) y dispositivos TMR (efecto de magnetorresistencia de túnel).

Los sensores magnéticos ofrecen ventajas, como la posibilidad de integrarse en los anillos de los rodamientos y no requerir circuitos de procesamiento de señales como los RDC. Se espera que estos sensores sean más compactos, ligeros y económicos en comparación con los resolvedores tradicionales.

¿Qué es un Interruptor de Caudal?

Los interruptores de caudal son dispositivos diseñados para detectar y medir el caudal instantáneo de fluidos, ya sean líquidos o gases.

Existen diferentes métodos de medición utilizados en los interruptores de caudal. Uno de ellos es el tipo impulsor, que determina el caudal midiendo el número de revoluciones de un impulsor en el flujo del fluido. Este método es efectivo para medir caudales en líquidos y gases. Otro método es el tipo volumen/masa, que es especialmente adecuado para medir líquidos viscosos, y se basa en la medición del volumen o la masa del fluido que fluye en un tiempo determinado. Además, existe el tipo electromagnético, que puede detectar incluso pequeñas cantidades de fluido y se basa en la detección de cambios en el campo electromagnético causados por el flujo del fluido.

Los caudalímetros de vórtice son un tipo específico de interruptores de caudal que se caracterizan por tener una caída de presión relativamente baja. Estos caudalímetros son capaces de medir el caudal de una amplia gama de fluidos, incluyendo líquidos, gases y aquellos mencionados anteriormente. Debido a su capacidad para detectar y medir con precisión diferentes tipos de fluidos, se espera que los caudalímetros de vórtice se vuelvan cada vez más populares en el futuro.

Usos de los Interruptores de Caudal

Los interruptores de caudal se utilizan en procesos de fabricación de maquinaria industrial, en aplicaciones de gestión de bienes de consumo y en instituciones médicas. Los interruptores de caudal son sensores que miden el caudal instantáneo de un líquido o gas. La precisión de la medición depende en gran medida del producto y del mecanismo de detección.

Los productos de alta precisión tienen aplicaciones en maquinaria industrial para controlar los cambios minúsculos en los niveles de fluidos durante el proceso de fabricación. Otra aplicación es la medición de fluidos lubricantes, como el aceite utilizado en transmisiones para aplicaciones de automoción, la medición de propiedades de fluidos en vehículos y la gestión de sistemas de aire acondicionado para productos de consumo.

Principio de los Interruptores de Caudal

Los interruptores de caudal están disponibles con varios métodos de detección. Los tres métodos más comunes son el termistor, el vórtice de Kalman y los MEMS.

1. Interruptores de Caudal de Termistor

Los interruptores de caudal de termistor tienen un termistor calentado en el recorrido del caudal, que absorbe calor del termistor cuando el fluido fluye a través de él. La velocidad de aumento de la resistencia debida a la reducción del calor en el termistor guarda cierta relación con la velocidad del caudal, que se utiliza para medir la velocidad del caudal.

2. Interruptor de Caudal de Vórtice Kalman

El interruptor de flujo de vórtice de Kalman utiliza el fenómeno de oscilación del fluido. Cuando se coloca un objeto con forma de varilla en el flujo, se convierte en un generador de vórtices y se generan vórtices alternos aguas abajo.

Estos vórtices son muy estables en determinadas condiciones y su frecuencia es proporcional a la velocidad del flujo, por lo que el caudal puede calcularse a partir de la evaluación de la frecuencia.

3. Método MEMS

Los interruptores de caudal MEMS tienen un método de medición de caudal principalmente para gases: la dependencia de la ubicación de la resistencia del MEMS con respecto al caudal es proporcional a la velocidad de flujo del fluido, por lo que la dirección y la velocidad del caudal pueden medirse calculando a partir del valor de la resistencia.

Más Información sobre los Interruptores de Caudal

1. Interruptores de Caudal y Bombas

Los interruptores de caudal, que funcionan de forma similar a los interruptores de flujo, son interruptores que funcionan detectando el flujo de líquido. Los interruptores de caudal se utilizan cuando se desea detectar el estado ON u OFF del líquido, ya que cuando la bomba funciona, el líquido fluye, y cuando la bomba se detiene, el flujo también se detiene.

En la mayoría de los casos, el sistema se controla observando el estado del flujo de líquido, por lo que se utilizan conjuntamente una bomba, que crea el flujo de líquido, y un interruptor de caudal, que detecta el flujo. Los interruptores de caudal y las bombas están diseñados para utilizarse como un conjunto y, por lo tanto, funcionan bien juntos.

2. Diferencia entre Interruptores de Caudal y Caudalímetros

Los interruptores de caudal son dispositivos que funcionan de manera binaria, es decir, tienen dos estados: encendido o apagado, representados como ON u OFF. Estos interruptores detectan el caudal de un líquido y su funcionamiento se basa en esta detección. Desde el punto de vista eléctrico, se pueden considerar como niveles de tensión bajos (L) o altos (H), y desde la perspectiva de un microcontrolador que procesa la información, se representan como valores digitales, 0 o 1. Los interruptores de caudal se utilizan principalmente en aplicaciones que requieren un funcionamiento digital.

Por otro lado, los caudalímetros son dispositivos analógicos que miden la velocidad o el caudal de un líquido de forma continua. Los resultados de medición que proporcionan son valores numéricos, como el caudal expresado en litros por minuto. Los caudalímetros utilizan diferentes métodos de detección, como el método de presión diferencial, además del método de flotador utilizado en los interruptores de caudal. La elección del método de detección adecuado depende de la precisión requerida y de las condiciones específicas de medición.

¿Qué es un Sensor de Detección de Agua?

Los sensores de detección de agua son dispositivos diseñados para detectar la presencia de agua utilizando luz de longitud de onda larga que es absorbida por las moléculas de agua.

A diferencia de los sensores fotoeléctricos generales, que pueden detectar diversos líquidos, la detección de agua transparente presenta desafíos debido a la baja atenuación de la luz al atravesarla, lo que dificulta su detección. Además, el agua coloreada o con diferentes densidades de color resulta aún más complicada de detectar debido a los cambios en la atenuación.

En contraste, los sensores de detección de agua utilizan luz de longitud de onda larga que es específicamente absorbida por las moléculas de agua. Esto les permite detectar agua transparente, agua coloreada y agua con diferentes densidades de color de manera efectiva.

Usos de los Sensores de Detección de Agua

Los sensores de detección de agua son utilizados para detectar la presencia de agua en diversas aplicaciones. Estos sensores utilizan luz de longitud de onda larga que es absorbida por las moléculas de agua, lo que les permite detectar tanto agua transparente como agua coloreada con diferentes densidades de color.

Algunos ejemplos de uso de los sensores de detección de agua incluyen el control del agua en entornos de producción donde se utiliza agua, la detección del nivel de líquido en depósitos de almacenamiento de agua, y la detección del nivel de líquido en botellas de plástico o recipientes de cristal transparente para determinar si están llenos de líquido.

Además, estos sensores también se utilizan para controlar el lavado con agua mediante pulverización en establecimientos donde el agua es utilizada, ya que son capaces de detectar de forma estable incluso agua atomizada.

Principio de los Sensores de Detección de Agua

Los sensores de detección de agua utilizan una técnica similar a los sensores fotoeléctricos para detectar la presencia o ausencia de agua. Estos sensores emiten luz a través de un proyector y la reciben en el sensor. Utilizan una luz de longitud de onda larga, específicamente una longitud de onda de 1,45um (1450nm), que es especialmente absorbida por las moléculas de agua.

La utilización de luz de longitud de onda larga permite que los sensores de detección de agua sean capaces de detectar de manera estable la presencia de agua, incluso en situaciones donde el agua es transparente, coloreada o presenta diferentes densidades de color. Esto se debe a que la luz es absorbida y bloqueada por las moléculas de agua, lo que permite su detección. Incluso cuando el agua se presenta en forma de gotas, burbujas de aire o burbujas acumuladas, situaciones en las que los sensores fotoeléctricos pueden tener dificultades, los sensores de detección de agua pueden detectarlas, ya que la luz es absorbida por las moléculas de agua y, por lo tanto, bloqueada.

Más Información sobre los Sensores de Detección de Agua

1. Sensores de Detección de Agua con Foto Refracción o Detección de Capacitancia

Los sensores de detección de agua funcionan dividiendo un emisor y un receptor de luz, por lo que básicamente es necesario instalar cada uno de estos dispositivos a ambos lados de la zona a detectar. Aunque esto no es un problema en entornos en los que se dispone de espacio para la instalación, no es adecuado para detectar agua en tuberías o conductos en espacios reducidos.

En tales casos, resultan adecuados los sensores de detección de agua foto-refractivos de instalación compacta o los sensores de detección de agua capacitivos. El método de refracción de la luz detecta el agua basándose en la diferencia entre la luz LED que atraviesa o se refleja en la tubería en función de la presencia o ausencia de agua. La detección por capacitancia, por su parte, detecta la presencia o ausencia de líquido leyendo el cambio en la constante dieléctrica.

Ambos tienen la característica de que sólo se necesita un dispositivo y pueden instalarse de forma compacta en un lado de una tubería o conducto, y pueden utilizarse en entornos en los que es difícil instalar tipos de luz de longitud de onda larga.

2. Diferencias entre los Sensores de Detección de Agua y los Sensores de Humedad

Los sensores de detección de agua son sensores que utilizan luz de longitud de onda larga para determinar y detectar la presencia de agua, mientras que los sensores de humedad utilizan una membrana sensible a la humedad para detectar eléctricamente los cambios de resistencia y capacitancia electrostática causados por las gotas de agua entre los electrodos en forma de peine y corregirlos en función de la humedad.

La principal diferencia entre los sensores de detección de agua y los sensores de humedad es que, mientras que el objetivo principal de los sensores de detección de agua es detectar la presencia o ausencia de agua, los sensores de humedad pueden, en principio, detectar diminutas gotas de agua debido a su configuración, por lo que se puede calcular la proporción de gotas de agua en la atmósfera y convertirla en humedad.

3. Sensores de Detección de Agua en Smartphones

Recientemente, cuando las gotas de agua se adhieren al cable de alimentación USB de los smartphones, algunos modelos advierten al usuario de la posibilidad de corrosión o deterioro de los electrodos debido a las gotas de agua durante la carga. Este principio también detecta cambios de resistencia o capacitancia entre los electrodos convirtiéndolos en cambios de tensión eléctrica.

Sin embargo, todavía no hay muchos modelos que dispongan de un sensor de este tipo que detecte realmente la humedad. Muchos de los indicadores de temperatura y humedad que suelen verse en los smartphones se basan en la identificación de la ubicación actual a partir de la función GPS, y se obtiene y muestra la información sobre la temperatura y la humedad en esa ubicación.