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Fundamentos De Electricidad
y Electrónica Caterpillar
Exposi tor : Ju an Carlos Cuba
Departam ent o Mecáni ca
Electrons
Protons
Neutron
++
+
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ENERGÍA
ACCIÓN
Mecánica Frotamiento
Química
Reacción química
Luminosa Por luz
Calorífica
Calor
Magnética
Por magnetismo
Mecánica Por presión
Hidráulica
Por agua
Eólica
Por aire
Solar Panel solar
• La electricidad se puede definir como una forma de energía originadapor el movimiento ordenado de electrones. Otros tipos de energía son la
mecánica, calorífica, solar, etc.
• Dependiendo de la energía que se quiera transformar en electricidad,será necesario aplicar una determinada acción. Se podrá disponer deelectricidad por los siguientes procedimientos:
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Fundamentos Electricos
4
Electron Nucleo
Orbita
Electrons
Protons
Neutron
++
+Electron
Detalle de la Estructura del Atomo
Estructura del Atomo
Estructura del Atomo
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Estructura Atómica
+ ++ +
-
-
-
-
+ ++ +
-
-
-+ ++ +
-
-
-
• Como los electrones que giran en la órbita más apartada del núcleo son los menosligados al átomo, ocurre a veces, que algunos de ellos escapan, acaso por el choque deun electrón libre que se acerca a ellos a gran velocidad. Entonces prepondera la carga
positiva existente en el núcleo; el átomo se ha convertido en un ión positivo.
• A la inversa, la envoltura de electrones puede captar adicionalmente electrones libres.Entonces prepondera la carga negativa de la envoltura de electrones; el átomo se haconvertido en un ión negativo.
nº e- = nº p+ nº e- nº p+ nº e- > nº p+
CUERPO ELECTRICAMENTENEUTRO
CUERPO CON CARGAPOSITIVA
CUERPO CON CARGANEGATIVA
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undamentos Electricos
• Conductor y Aislante – Material Conductor:
• Material con una gran cantidad de electroneslibres
• Flujo de electrones facil
• Ejemplos: Cobre, Plata, Oro, Agua de Mar
7
-- -
-
--
-
--
-
--
-
--
-
--
-
-
Conductor
Electron: Flujo de electrones libres
Potencial Negativo Potencial Positivo+-
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8
Fundamentos Electricos
Conductor y Aislante
Material Aislante: Material con un poca o ninguna cantidad de electrones libres
Flujo de electrones dificil
Ejemplos: plastico, cristal, goma
- +-- -
-
--
-
--
-
--
-
--
-
--
Aislante
Electron: no hay flujo de electrones, ya que no hay electrones libres
Potencial Negativo Potencial Positivo
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Voltaje
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Voltaje
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Componentes del CircuitoSimbolos de un Circuito Electrico
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Bateria Fusible Interruptor Lampara
Tierra Resistencia Resistencia Variable Rele
Motor Diodo Transistor NPN Transistor PNP
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Voltaje / Corriente / Resistencia
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Circuitos eléctrica
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Voltaje / Corriente / Resistencia
Meta:
Diferenciar entre voltaje, corriente yresistencia
ObjectivosDefinir voltaje y caida de voltajeDefinir AmperageDefinir Resistencia
TENSION VOLTAJE O DIFERENCIA DE
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P
0
• Es la fuerza eléctrica con que son empujados los electrones a través de un conductor.
La tensión aparece en los circuitoseléctrico bajo dos formas distintas:
Fuerza electromotriz inducida (f.e.m.): Es la tensión que genera una fuente deenergía eléctrica, tal como puede ser unabatería, un generador, etc...
Caída de tensión: Es la tensión que sepierde en los receptores.
• Comparando el término con un circuito hidráulico,
la tensión correspondería a la presión que se aplicaa un fluido para que éste se desplace por unconducto.
V
TENSION, VOLTAJE O DIFERENCIA DEPOTENCIAL
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19
Voltaje: Presion que Empuja los Electrones a
traves del conductor.
-
--
-
-
-
-- -
-
--
-
-
--
-
-
Electron
Voltaje
Conductor
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Voltaje
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Diferencia en
Nivel de agua
(Diferencia
Potencial)Nivel de Agua“12”(Potencial)Nivel Agua“0” (Tierra)
Tanque Agua A
(Terminal Positivo)Tanque Agua B(Terminal Negativo)
Corriente Agua(Corriente Electrica)
Potencial Electrico
Cuando hay potencial electrico entre A y B, fluye la corriente.- Tanque Agua A (Potencial Positivo) : 12- Tanque Agua B (Potential Negativo) : 0
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Voltaje / Corriente / Resistencia (Ejercicio)
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E
F
+(Positivo)
12 VoltBATTERY
A B
C D
-(Negativo)
Interruptor
Lampara
Posicion de medida devoltaje Interruptor cerrado(Lampara ON) Interruptor abierto(Lampara OFF)A ~ B
B ~ C
C ~ D
D ~ E
E ~ F
F ~ A
C ~ E
C ~ F
D ~ F
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Voltaje / Corriente / Resistencia
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E
F
+(Positivo)
12 VoltBATTERY
A B
C D
-(Negativo)
Interruptor
Lampara
Posicion de medida devoltaje Interruptor cerrado(Lampara ON) Interruptor abierto(Lampara OFF)A ~ B
B ~ C
C ~ D
D ~ E
E ~ F
F ~ A
C ~ E
C ~ F
D ~ F
12 12
0 0
12 0
0 0
0 12
0 0
12 0
12 12
0 12
V lt j
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Voltaje
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Tanque Agua A(Terminal Positivo)
Tanque Agua B(Terminal Negativo)
Flujo de
Corriente
Diferencia
Nivel de Agua
(Diferencia
Potencial)
Turbina de Aguarota
LamparaON
El Flujo de Corriente es la transferencia de electrones libres .
• Cuando hay un potencial electrico.
La corriente fluye .
• Energia Electrica: Cantidad de
transferencia de electrones libres
• Si el paso de electrones libres
aumenta, la energia electrica
aumenta.
• Si la cantidad de corriente es alta la
accion del actuador aumenta.
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Voltaje / Corriente / Resistencia
24
Tanque A Tanque B
Mismo nivel
agua
No diferenciapotencial
No flujo
corrienteTurbina de
Agua noRota
LamparaOFF
Si no hay flujo de correinte, no hay transferencia de electrones libres .
• Cuando no hay potencial electrico
la corriente no fluye.
• Energia Electrica: Debido a que no
hay trasnferencia de electrones
libres, no se genera energia electrica.
• Como no hay flujo de corriente, el
actuador no funciona.
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• Su unidad de medida es el Amperio.
• El amperio (A) tiene como submúltiplos el miliamperio (mA) y elmicroamperio ( µA).
1 A = 1.000 mA 1 mA = 0,001 A
1 A = 1.000.000 µA 1 µA = 0,000001 V
• El aparato capaz de medir la intensidad de una corriente eléctricase llama amperímetro y se conecta en el circuito en serie, esdecir, de manera que la corriente eléctrica pase en su totalidad porél. El circuito debe estar funcionando.
C i t
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Corriente
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Efectos de la Corriente
Generacion de Calor
• Encendedor de cigarrillos, estufa electrica, etc
Generacion de Magnetismo
• Solenoide
Reaccion Quimica• Bateria
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RESISTENCIA ELECTRICA
• Se llama resistencia a la oposición que presenta un cuerpo al paso de la corrienteeléctrica, es decir, la dificultad que encuentran los electrones para desplazarse.
• Su unidad de medida es el Ohmio ( ).
• El aparato utilizado para medir resistenciases el Ohmímetro.
• Conexión: en paralelo cuando se vaya aefectuar la medida de una resistencia, sedeberá aislar y dejar sin corriente elcircuito.
• Como múltiplo del Ohmio se emplea el kilohmio (K) y el megaohmio (M), comosubmúltiplo se emplea el miliohmio (m) y el microhmio (µ).
1 M = 1.000.000 Ohmios 1 =1.000 m
1 K
= 1.000 Ohmios 1 =
R i t i
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Resistencia
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Resistencia: Opo sic ion al f lujo de electrones .
La Resistencia Electrica de un Material depende de lo siguiente:
- Tipo de material - Area seccional del cable - Largo del cable -
Temperatura
R: ResistenciaV: Voltaje
C: Corriente
• Como múltiplo del Ohmio se emplea el kilohmio (K) y el megaohmio (M), como
submúltiplo se emplea el miliohmio (m) y el microhmio (µ).
1 M = 1.000.000 Ohmios 1 =1.000 m
1 K
= 1.000 Ohmios 1 =
0,000001 µ
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Circuitos Electricos
ASOCIACION DE RESISTENCIAS (I)
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ASOCIACION DE RESISTENCIAS (I)
• ASOCIACION EN SERIE
R1 R2 R3
• Un circuito serie es el formado por diferentes componentes montados en cascada, esdecir la salida de un componente conectada a la entrada de otro, así para todos loscomponentes.
• La intensidad de corriente que circula por un componente, es del mismo valor que lade los otros, ya que no hay ninguna derivación hacia otra parte del circuito.
• La resistencia total de un circuito en serie, es igual a la suma de las resistencias
parciales de sus componentes.
Rt = R1 + R2 + R3
ASOCIACION DE RESISTENCIAS (II)
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ASOCIACION DE RESISTENCIAS (II)
• ASOCIACION EN PARALELO
• Un circuito en paralelo es cuando se conectan dos o más componentes, haciendo dospuntos comunes, es decir, en uno irá un terminal y en el otro irá el otro terminal de cadacomponente.
• El voltaje de este tipo de montaje tiene el mismo valor en todas las ramas. Lacorriente suministrada por el generador, se repartirá en cada una de las ramas delmontaje.
• La resistencia total que dicho montaje ofrezca siempre será menor que la resistenciamás e ueña ue esté en el circuito.
1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
R1
R2
R3
Rt =R1 x R2R1 + R2
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Conexión en Serie / Paralelo / Combinada
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Diagrama Eléctrico
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Ley de Ohm
E
I R
VOLTAJE (V ) CORRIENTE (A ) RESISTENCIA ( )
Superior Superior Igual
Igual Superior Inferior
Igual Inferior Superior
I
R1 R2
I1 I2
E1 E2
Fig. 4-3: 1a Ley devoltaje de Kirchoff
I1 =Entrada
I5 = Salida I2 = Salida
I3 = SalidaI4=Entrada
Fig. 4-1: 1a Ley decorriente de Kirchoff
Ley de Kirchhoff
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Componentes del Circuito y Arreglos
Componentes del Circuito y Arreglos
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Componentes del Circuito y Arreglos
Meta: Utilizando los fundamentos, armar un circuito y describir la fuente
de voltaje, paso de corriente y carga del circuito. Diferenciar entre los tipos de arreglos en los circuitos
Objectivos Definir cada componente del circuito y su funcion Definir un circuito en serie y sus caracteristicas Definir un circuito en paralelo y sus caracteristicas
Componentes del Circuito y Arreglos
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Componentes basicos de un circuito electrico
Fuente: Provee el potencial (voltaje), ejemplo bateria
Fuente12 V +
Paso: conexion entre el potencial positivo y el potencial negativo, ejemplo cables,fusibles, interruptores.
Paso / Cable Paso / Cable
Paso / Interruptor
Paso / Fusible
Carga: componente el cual transforma la enegia electrica en otra forma deenegia (calor, mecanica, etc.), ejemplo luces, motor de arranque.
Carga
Tierra: Potencial mas bajo, necesario para poder tener el flujo de electrones,ejemplo chassis del auto.
Tierra (-)
Componentes del Circuito y Arreglos
Componentes del Circuito y Arreglos (Ejercicio # 2)
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Componentes del Circuito y Arreglos (Ejercicio # 2)
Componentes del Circuito y Arreglos
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FUSE F85A
C224
BATTERYCOMPARTMENTFUSE BOX# 1
0.5R/L
0.5R/L
0.5R/L
0.5 B
ROOMLAMPSWITCH
C40-1
C40-2
CR02
R25
R26
ROOM LAMP
G09
12 VoltBattery
Battery earth
Battery +Battery -
Componentes del Circuito y Arreglos
Componentes del Circuito y Arreglos (Ejercicio # 3)
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Componentes del Circuito y Arreglos (Ejercicio # 3)
Conectando cargas en Serie
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Componentes del Circuito y Arreglos
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12 V
R 1
R 2
2 Ω
3 Ω
¿ Cuanto es la resistencia total en este circuito?
R1 = 2 Ω
R2 = 3 Ω
R1 = 2 Ω
+R2 = 3 Ω Resistencia Total 5 Ω
Componentes del Circuito y Arreglos
Componentes del Circuito y Arreglos
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48
12 V
R 1
R 2
2 Ω
3 Ω
3 Ω R 3
R1 = 2 Ω
R2 = 3 Ω
R3 = 3 Ω
¿ Cuanto es la resistencia total en este circuito?
R1 = 2 Ω +
R2 = 3 Ω +
R2 = 3 Ω
Resistencia Total 8 Ω
Componentes del Circuito y Arreglos
Componentes del Circuito y Arreglos (Ejercicio # 4)
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p y g ( j )
Conectando cargas en Paralelo
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Componentes del Circuito y
Arreglos
Caracteristicas de una conexion en paralelo en un circuito.
⊙ La resistencia total del circuito disminuirá al añadir más en paralelo.
⊙ La corriente será diferente en cada rama, dependiendo de la resistencia
⊙ El voltaje en cada rama, sera el igual al de la fuente.
⊙
Si una rama es interrumpida, la corriente seguira fluyendo a otras ramas. ⊙ La corriente total del circuito sera la suma de las corrientes de cada ram
R2R1 I 1E1I 2E2
Circuito en Paralelo
12 Volt
Componentes del Circuito y Arreglos
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¿ Cuanto es la resistencia total en este circuito?
R 1 R 22 Ω 3 Ω 3 Ω R 3
R1 = 2 Ω
R2 = 3 Ω
R3 = 3 Ω
1 ______1 + 1 + 1__R1 R2 R3
1 + 1 + 1__ =2 Ω 3 Ω 3 Ω
.5 + .333 + .333 = 1.166 _1_ = .86 Ω
Componentes del Circuito y Arreglos
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Medida de Voltaje / Corriente / Resistencia
Medida de Voltaje/Resistencia/Corriente
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j
Meta: Medir voltaje, amperage y resistencia utilizando un Multimetro
digital
Objectivos Describir el uso y operacion de un Multimetro digital. Definir la diferencia entre voltaje y caida de voltaje Describir como conectar el Multimetro digital para la medida de
amperaje. Describir el requisito para la medida de resistencia.
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Medida de
Voltaje/Resistencia/CorrienteIndicador deRango Manual
Indicador dePolaridad
Selector de
ModoBoton de RangoManual/Automatico
Terminal de fusible
de 10 Amp
Terminal de fusiblede 300 mAmp
Pantalla Digital
Indicador de Modo
Rangos y
Funciones
Terminal deVoltaje/Ohms
Terminal Comun(TIERRA)
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Medida de Voltaje/Resistencia/Corriente
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Para medir Voltaje en un circuito utilizando el Multimetro, primero debe de conectarlos cables de prueba en lo lugares correctos.
El cable de Prueba Rojo ira conectado al conector de V Ω
El cable de Prueba egro
ira conectado al conector de Tierra COM
Debe de seleccionar la escala de Voltaje DC
Medida de Voltaje/Resistencia/Corriente
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Esta medida es conocida como Voltaje Disponible
Para medir voltaje en un circuito utilizando el Miltimetro Digital, debe de conectarlode forma paralela al circuito
•Hay dos formas de conectarlo de forma paralela
Conectando a una tierra común Conectando a través del carga
Esta medida es conocida como Caída de Voltaje
Medida de Voltaje/Resistencia/Corriente
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FUSE F85A
C2240.5R/L
0.5R/L
0.5R/L
0.5 B
ROOMLAMPSWITCH
C40-1
C40-2
CR02
R25
R26
ROOM LAMP
G09
12 VoltBattery
Battery earth
Battery +Battery
-
0.012.0
Midiendo Voltaje Disponible con el Multimetro
Medida de Voltaje/Resistencia/Corriente
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59
FUSE F85A
C2240.5R/L
0.5R/L
0.5R/L
0.5 B
ROOMLAMPSWITCH
C40-1
C40-2
CR02
R25
R26
ROOM LAMP
G09
12 VoltBattery
Battery earth
Battery +Battery
-
Midiendo Caída de Voltaje con el Multimetro
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Medida de Voltaje/Resistencia/Corriente
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FUSE F85A
C2240.5R/L
0.5R/L
0.5R/L
0.5 B
ROOMLAMPSWITCH
C40-1
C40-2
CR02
R25
R26
ROOM LAMP
G09
12 VoltBattery
Battery earth
Battery +Battery
-
Encontrando un circuito abierto porVoltaje Disponible con el Multimetro enun Circuito en Serie
Medida de Voltaje/Resistencia/Corriente
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FUSE F85A
C224
BATTERYCOMPARTMENTFUSE BOX# 1
0.5R/L
0.5R/L
TAILLIGTHSWITCH
C40-1
C40-2
G09
12 VoltBattery
Battery earth
Battery +Battery -
Encontrando un circuto abierto porVoltaje Disponible con el Multimetro enun Circuito en Paralelo
Medida de Voltaje/Resistencia/Corriente
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FUSE F85A
C224
BATTERYCOMPARTMENTFUSE BOX# 1
0.5R/L
0.5R/L
HEADLIGTHSWITCH
C40-1
C40-2
G09
12 VoltBattery
Battery earth
Battery +Battery -
6 . 0
1 2 . 0
Encontrando una alta resistencia porCaida de Voltaje con el Multimetro en unCircuito en Paralelo
Medida de Voltaje/Resistencia/Corriente
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FUSE F85A
C224
BATTERYCOMPARTMENTFUSE BOX# 1
0.5R/L
0.5R/L
0.5R/L
0.5 B
ROOMLAMPSWITCH
C40-1
C40-2
CR02
R25
R26
ROOM LAMP
G09
12 VoltBattery
Battery earth
Battery +Battery -
Verificando condicion de Tierra en uncircuto en Serie por Caida de Voltaje conel Multimetro.
Medida de Voltaje/Resistencia/Corriente
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FUSE F85A
C224
BATTERYCOMPARTMENTFUSE BOX# 1
0.5R/L
0.5R/L
0.5R/L
0.5 B
ROOMLAMPSWITCH
C40-1
C40-2
CR02
R25
R26
ROOM LAMP
G09
12 VoltBattery
Battery earth
Battery +Battery -
Verificando condicion de Tierra en uncircuto en Serie por Caida de Voltaje conel Multimetro
Medida de Voltaje/Resistencia/Corriente
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Para medir Corriente (Amperes) en un circuito utilizando el Multimetro, primerodebe de conectar los cables de prueba en lo lugares correctos.
El cable de Prueba Rojo ira conectado al conector de A (Amps)
El cable de Prueba egro ira conectado al conector de Tierra COM
Debe de seleccionar la escala de Amperes DC
Medida de Voltaje/Resistencia/Corriente
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Para medir Corriente en un circuito utilizando el Miltimetro Digital, debe deconectarlo de forma en Serie al circuito.
Debe seguir los siguientes pasos:
• No debe de medir un circuito quetenga mas de 10 Amperes. Si el cicuito tienemas de 10 Amperes debe de usar un Clamp de Corriente
• Retire el fusible del circuito o desconecteel componente del conector
• Toda la corriente del circuito fluira a traves delMultimetro.
Motor deVentilador
Medida de Voltaje/Resistencia/Corriente
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FUSE F85A
C2240.5R/L
0.5R/L
0.5R/L
0.5 B
ROOMLAMPSWITCH
C40-1
C40-2
CR02
R25
R26
ROOM LAMP
G09
12 VoltBattery
Battery earth
Battery +Battery -
1.8570.0
Midiendo Corriente con el Multimetro (Amperes)
Medida de Voltaje/Resistencia/Corriente
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Para medir Resistencia (Ohmios Ω) en un circuito utilizando el Multimetro, primerodebe de conectar los cables de prueba en lo lugares correctos.
El cable de Prueba egro ira conectado al conector de Tierra COM
Debe de seleccionar la escala de Ohmios Ω
El cable de Prueba Rojo ira conectado al conector de V Ω
Medida de Voltaje/Resistencia/Corriente
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FUSE F85A
C224
BATTERYCOMPARTMENTFUSE BOX# 1
0.5R/L
0.5R/L
0.5R/L
0.5 B
ROOMLAMPSWITCH
C40-1
C40-2
CR02
R25
R26
ROOM LAMP
G09
12 VoltBattery
Battery earth
Battery +Battery -
Midiendo Resistencia de un componentecon el Multimetro
Medida de Voltaje/Resistencia/Corriente
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FUSE F85A
C224
BATTERYCOMPARTMENTFUSE BOX# 1
0.5R/L
0.5R/L
0.5R/L
0.5 B
ROOMLAMPSWITCH
C40-1
C40-2
CR02
R25
R26
ROOM LAMP
G09
12 VoltBattery
Battery earth
Battery +Battery -
0 .1
Ω
0 .L
Midiendo Resistencia de un componentecon el Multimetro
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Magnetismo
Magnetismo y fuerza magnética
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Un imán puede tenermuchos polos, pero elmínimo son dos: unnorte y un sur
Interacción entre imanes
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Interacción entre imanes
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¿Cómo lograr que un imán pierda sus propiedades magnéticas?
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Imán
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Modelo magnético de la materia
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Material que presentapropiedades magnéticas:un imán.
Material que No presentapropiedades magnéticas.
¿Se enfriará un material en presencia de un imán?
Líneas de campo magnético
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Líneas de campo magnético
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Efectos magnéticos de la corriente eléctrica
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Efectos magnéticos de la corriente eléctrica
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Efectos magnéticos de la corriente eléctrica
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Fuerza magnética sobre cargas eléctricas en movimiento
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¿Qué pasa si ingresamos una espira donde existe campomagnético?
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MAGNETISMO
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• Se llama magnetismo a la propiedad que tienen algunos cuerpos de atraer al hierro ysus derivados.
• Un imán es un trozo de acero que debido a un tratamiento especial, ha adquirido laspropiedades de: atraer al hierro, ser orientado por la tierra y atraer o rechazar a otrosimanes; se le asignan dos polos, uno NORTE y otro SUR que se sitúan cerca de losextremos del imán.
• Se supone la existencia de una líneas de fuerza denominadas líneas d e inducc ión , queestablecen un circuito, partiendo desde el polo sur del imán, le recorren por su interior y
salen al exterior por el polo norte, de donde regresan otra vez al polo sur.
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MAGNETISMO
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• No todos los cuerpos se comportan de la mismaforma al introducirlos dentro de un campo magnético.
Algunos de ellos, como el hierro, producen unadeformación del campo magnético concentrando laslíneas de fuerza que pasan a su través. A estoscuerpos se les llama permeables .
• La mayoría de los cuerpos que existen en lanaturaleza, como la madera, el plástico, el cobre,aluminio, etc., son indiferentes al magnetismo yaunque se introduzcan en un campo magnético, noproducen en él alteración alguna. A estos cuerpos seles llama paramagnéti cos .
• Otros cuerpos como el bismuto, tienen lapropiedad de rechazar las líneas de fuerza, es decir,que éstas encuentran mayor facilidad de paso por elaire que a través del cuerpo, produciendo unadeformación del campo. A estos cuerpos se lesllama d iamagnéti cos .
Magnetismo
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92
Definicion: Material o substancia que tiene la capacidad de atraer el acero,
metal u otros materiales megneticos.
S N S N
Material no-magnetizado
Material Magnetizado
N SN S
N S
N SN S
N S
N SN S
N S
N SN S
N S
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Magnetismo
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Induccion La bobina A produce un campo magnetico que sube ycolapsa el cual corta atraves de los conductores en la bobina B. La
bobina B tiene un voltaje inducido por la accion electrica de la bobina A. Este es el principio detras de todos los transformadores, esteprincipio se conoce como induccion mutua.
Si la frecuencia de la fuente de voltaje AC es igual a 60 Hz,
entonces el campo magnetico sube y colapsa 120 veces en unsegundo.
PrimaryCoil A
SecondaryCoil B
g
Magnetismo
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• Transformadores que son utilizados para aumentar o disminuir un voltajese conocen como transformadores de un paso arriba o un paso abajo.
• Transformadores de un paso arriba tienen mas vueltas en el secundarioque en el primario. Por lo que le voltaje aumenta, este sube.
• Transformadores de un paso abajo tienen menos vueltas en elsecundario que en el primario. El voltaje es disminuido, baja un paso..
g
ELECTROMAGNETISMO
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• Cuando un conductor rectilíneo por el que circulauna corriente eléctrica se sitúa cerca de una brújula,ésta se desvía de su posición, “buscando” laperpendicularidad al conductor. Si se aumenta laintensidad de la corriente, la brújula toma cada vezposiciones más perpendiculares.
• Este efecto es debido a que la corriente eléctricacrea a su alrededor un campo magnético análogo
al que forman los imanes y cuya intensidad, esproporcional a la intensidad de la corriente quecircula por el circuito eléctrico.
FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA
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• Faraday demostró que, cuando un conductor corta a las líneas de fuerza producidas por un campomagnético, se genera en él una fuerza electromotriz inducida (f.e.m.i.), que es directamente proporcional al flujo cortado, e inversamente proporcional al tiempo empleado en hacerlo.
Es decir:
• Los mismos efectos se observan si en lugar de aproximar o alejar el imán a la bobina, es esta la quese mueve acercándose o alejándose del imán.
• Cambiando la polaridad del imán, el sentido de la corriente en la bobina es contrario al obtenidoanteriormente.
(Diferencia de flujo)
(Diferencia de tiempo)
FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA
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• Faraday demostró que, cuando un conductor corta a las líneas de fuerza producidas por un campomagnético, se genera en él una fuerza electromotriz inducida (f.e.m.i.), que es directamente proporcional al flujo cortado, e inversamente proporcional al tiempo empleado en hacerlo.
Es decir:
• Los mismos efectos se observan si en lugar de aproximar o alejar el imán a la bobina, es esta la quese mueve acercándose o alejándose del imán.
• Cambiando la polaridad del imán, el sentido de la corriente en la bobina es contrario al obtenidoanteriormente.
(Diferencia de flujo)
(Diferencia de tiempo)
FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA
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• Faraday demostró que, cuando un conductor corta a las líneas de fuerza producidas por un campomagnético, se genera en él una fuerza electromotriz inducida (f.e.m.i.), que es directamente proporcional al flujo cortado, e inversamente proporcional al tiempo empleado en hacerlo.
Es decir:
• Los mismos efectos se observan si en lugar de aproximar o alejar el imán a la bobina, es esta la quese mueve acercándose o alejándose del imán.
• Cambiando la polaridad del imán, el sentido de la corriente en la bobina es contrario al obtenidoanteriormente.
(Diferencia de flujo)
(Diferencia de tiempo)
FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA
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• Supongamos un circuito formado por dos solenoides, el primero, al que denominamos bobinaprimaria, alimentado por una batería y el segundo, al que denominamos bobina secundaria y cuyocircuito está cerrado por un amperímetro, tal como se indica en la figura.
• Al cerrarse el interruptor, la corriente circula por la bobina primaria y el flujo en expansión corta eldevanado secundario e induce en él una f.e.m. provocando una corriente eléctrica. Una vez que elflujo está completamente expandido, es decir, en su valor máximo, no hay variación de flujo en elsecundario, por lo tanto la corriente inducida en este es cero.
FUERZA ELECTROMOTRIZ INDUCIDA
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• Al abrirse el interruptor el campo magnético desaparece, dando lugar a la aparición de una nuevaf.e.m., y provocando una corriente eléctrica de sentido contrario a la anterior. Una vez que el flujoha desaparecido por completo, no hay variación de flujo en el secundario, por lo tanto la corriente es
cero.
Siempre que haya una variación de flujo que corta las espirasde una bobina, se induce en esta una f.e.m. inducida, dando lugar auna corriente eléctrica siempre y cuando el circuito se encuentrecerrado.
FUERZA ELECTROMOTRIZ AUTOINDUCIDA
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• La autoinducción es producida en cualquier bobina que tenga uncorte brusco en la circulación de su corriente. Este efecto es enocasiones producto de interferencias y alteraciones en circuitoselectrónicos.
Magnetismo
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Meta: Definir que es magnetismo y como se genera Demostrar el uso del campo electromagnetico.
Objectivos Definir como se genera el magnetismo Definir campo electromagnetico Demostrar la funcion de un rele y como se aplica el magnetismo
Demostrar como al colapsar un campo electromagnetico genera unpico de voltaje.
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Diagnostico Electrico Basico
C t Ci it
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Corto Circuito: Corto a tierra – Redireccion del flujo de electrones debido a que el
paso es llevado a tierra antes o despues de la
carga o el control.
V
0V
V
0VV
12V
Corto a tierra
Corto a tierra
Diagnostico Electrico Basico
C t Ci it
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Corto Circuito: Corto de Carga – Es un contacto no deseado en la carga el cual
acorta el paso para el flujo de corriente a
traves de la carga.
Corto de carga
Voltaje
12V V
Interruptor cerrado
V12V V0V
Diagnostico Electrico Basico
C t Ci it
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Corto Circuito: Alta Resistencia – Una alta resistencia en el circuito creara una
disminucion de corriente.
Interruptor sucio
R1 = 3Ω R1 = 2Ω
E = 12 voltios
It =2.4 A
R1 = 3Ω R1 = 2Ω
E = 12 voltios
Rint = 1.5Ω
It =1.8 A
C bl d P t F ibl
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Cable de Puente con Fusible
• Los cables de puente se utilizan para
hacerun “by-pass” en una sección del circuito.
• Un cable de puente se compone de pedazosdel cable con un fusible en línea que estánconectados a plomos de prueba(clips de cocodrilo).
• Nunca se debe de utilizar un cable de puentesin un fusible.
• Nunca se debe de usar un fusible de capacidadsuperior a la especificada para el circuito enprueba. El circuito puede sufrir un daño grave.
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Componente de 12 Voltios
12 V.
Cuando utilizar el cable de puente:
• Usted puede conectar a veces energía directade la batería a un componente, pero ustedsiempre debe de cerciorarse de que el
componentefuncione normalmente con energía de batería.
• Si el componente funciona con cualquier cosa con
la excepción de la energía de batería, la energíade batería directa, dañara el componente.
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111
Componente de 5 Voltios
12 V.
5 V.
•
Con un fusible que tenga un grado másalto oun cable de menos diametro que el del
circuito
Cuando NO debe de utilizar el cable de puente:
• Para hacer un “by-pass” las cargas, creando uncortocircuito a la tierra.
Éste sería igual que conectando un alambre depuente delposte de la batería positiva a la tierra. Algo que
ustednunca debe de hacer.
POTENCIA Y TRABAJOELÉCTRICO
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ELÉCTRICO Potencia es la velocidad a la que se consume la energía. Si la energía fuese un
líquido, la potencia sería los litros por segundo que vierte el depósito que lo contiene.La potencia se mide en joule por segundo (J/seg) y se representa con la letra “P”.
Un J/seg equivale a 1 watt (W), por tanto, cuando se consume 1 joule de potencia enun segundo, estamos gastando o consumiendo 1 watt de energía eléctrica.
La unidad de medida de la potencia eléctrica “P” es el “watt”, y se representa con la
letra “W”.
CORRIENTE CONTÍNUA
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Potencia es la velocidad a la cual se entrega o se consume la energíaeléctrica en un aparato o circuito eléctrico. La unidad de potencia
eléctrica es el Vatio - Watt ( W ). La potencia consumida por un circuito o artefacto eléctrico es igual al
voltaje multiplicado por la corriente. La fórmula de potencia puede transformarse para hallar la corriente, si seconoce la potencia y el voltaje, o el voltaje, si se conoce la potencia y lacorriente.
P = I x V
P potencia en watts [ W ] V voltaje en voltios [ V ] I corriente en amperios [ A ]
P V I
El diagrama ¨ PIV ¨ es útil para recordar las fórmulasrelacionadas con potencia.Al tapar el valor desconocido, los dos valores res-
tantes estarán en la posición correcta para la fórmula
CORRIENTE CONTÍNUA
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It
Va = 10 v
+
FLUJO DEELECTRONES
A
10
APLICACIONES DE LA FÓRMULA DE POTENCIA :
En la figura para hallar la potencia consumida por el resistor, primero
hubo que hallar la corriente total.
It = Va / R = 10 v / 10 = 1 amp
La potencia consumida por el resistor luego puede hallarse así :
P = I x V = 1 amp x 10 v = 10 watt
CORRIENTE CONTÍNUA
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APLICACIONES DE LA FÓRMULA DE POTENCIA :
En la figura la resistencia permanece igual en 10 ohm, mientras que
el voltaje aplicado se duplica a 20 volt. La potencia consumida por el
resistor es :
I = V / R P = I x V
I = 20 / 10 P = 2 x 20I = 2 amp P = 40 watt
Va = 20 v
I = 2 A
+
FLUJO DEELECTRONES
A
10
CORRIENTE CONTÍNUA
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2 2
APLICACIONES DE LA FÓRMULA DE POTENCIA :
En la figura al doblar el voltaje aplicado, la potencia del resistor aumentócuatro veces. Esto es debido a que al doblar el voltaje, también se doblala corriente en el circuito.Reemplazando en la ley de Ohm la fórmula de potencia, se pueden obte-ner otras fórmulas :
P = I x R P = V / R
Va = 20 v
I = 2 A
+
FLUJO DEELECTRONES
A
10
P = 40 watt
CORRIENTE CONTÍNUA
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APLICACIONES DE LA FÓRMULA DE POTENCIA ( En la figura ) :
La potencia se puede hallar usando corriente y la resistencia del
circuito.
Va = 20 v
I = 2 A
+
FLUJO DEELECTRONES
A
10
La potencia se puede hallar usando el voltaje y la resistencia delcircuito
V= 20 v P = V / R = 20 / 10 = 40 watt2 2
P = I x R = 2 x 10 = 40 watts 2 2
CORRIENTE CONTÍNUA
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KILOVATIOS :
La unidad de potencia en sistemas mecánicos es el Caballo Fuerza ( HP )
Un caballo de fuerza es igual a 0.746 kW. Para convertir caballos de fuerzaa kilowatt, multiplique los caballos de fuerza por 0.746 kW.
Por ejemplo, un motor eléctrico de 50 HP consumirá 37.3 kW de potencia
WATTÍMETROS :
La potencia se mide con un aparato llamado wattímetro ( Vatímetro).
Este instrumento tiene dos terminales para el voltaje y dos para lacorriente.En la mayoría de los wattímetros los terminales de corriente son deaspecto más fuerte que los de voltaje.El wattímetro reemplaza al voltímetro y al amperímetro en el
circuito.
P = HP x 0.746 = 50 HP x 0.746 kW = 37.3 kW
COMPONENTES ELÉCTRICOS
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Para comprender cómo se usa la
electricidad, es necesario conocer los
componentes eléctricos. Un circuito
puede tener resistores, capacitores,
inductores o combinaciones de los
tres.
Todo circuito es afectado por la
resistencia. Los circuitos de CA se
ven más afectados por los inducto-
res y capacitores que por las
resistencias.
CA = Corriente Alterna
¿Cuánta energía gastamos en la casa?
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Relé Electromagnético
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Una gran cantidad de las instalaciones eléctricas existentes en un automóvil sonmandadas por componentes electromagnéticos llamados relés o telerruptores. Elrelé permite mandar, por medio de un circuito de baja corriente (circuito deexcitación) otro circuito que funciona con corrientes más elevadas (circuito depotencia).
La bobina electromagnética estáinsertada en el circuito de excitación, conun consumo muy débil del orden demiliamperios: al pasar la corriente por ella
crea un campo magnético tal queproduce el desplazamiento de la armaduradesde la posición de reposo a la posiciónde trabajo.
La armadura de mando actúa sobre laapertura y cierre de los contactos,permitiendo el paso de corriente hacia losconsumidores correspondientes.
Un muelle de retorno devuelve a laarmadura a la posición de reposo cuandola corriente de excitación desaparece.
Consumidor30
Bobina deexcitación
Necesidad de los Relés
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Si en una instalación con granconsumo la gobernamos con la únicaayuda de un simple interruptor, debido aque sus contacto internos no suelen estardimensionados para soportar unaintensidad de corriente elevada, estosse deteriorarían rápidamente conconsecuencia graves por elcalentamiento al que estarían sometidos
y dando lugar a notables caídas detensión en la instalación.
Para evitar esto se utilizan los relés, de
forma que la corriente se dirige por la víamás corta desde la batería a través delrelé hasta los faros. Desde el interruptor enel tablero hasta el relé es suficiente unconductor de mando de sólo 0,75 mm2, yaque el consumo es de unos 150 mA.
Faros
Batería
Interruptor
Faros
ReléBatería
Interruptor
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En este tipo de relé la salida de corriente se produce por dos terminales a la
Relé doble de trabajo
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En este tipo de relé la salida de corriente se produce por dos terminales a lavez al ser excitado el relé.
85 ó 2
87 ó 5
86 ó 1
30 ó 3
30 ó 3 87 ó 5
86 ó 1
85 ó 2
Tipo B:
Tipo A:
85 ó 2
87 ó 5
86 ó 1
30 ó 330 ó 3: Entrada de potencia.
87 ó 5: Salida de potencia.
87b ó 5: Salida de potencia.
85 ó 2: Negativo excitación.
86 ó 1: Positivo excitación.
87b ó 5
87b ó 5
87b ó 5
Actúa alternativamente sobre dos circuitos de mando o potencia. Uno es
Relé de conmutación
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pcontrolado cuando los elementos de contacto se encuentran en la posición detrabajo, mientras que el otro lo es cuando los elementos de contacto se encuentranen la posición de reposo.
85 ó 2
87 ó 5
86 ó 1
30 ó 3
30 ó 3 87 ó 5
86 ó 1
85 ó 2
Tipo B:
Tipo A:
85 ó 2
87 ó 5
86 ó 1
30 ó 330 ó 3: Entrada de potencia.
87a ó 4: Salida de potencia en reposo.
87 ó 5: Salida de potencia activado.
85 ó 2: Negativo excitación.
86 ó 1: Positivo excitación.
87a ó 4
87a ó 4
87a ó 4
Existen una serie de relés especiales, para usos muy concretos, o con
Relés especiales
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p p ydisposición de los terminales específica. En este pequeño estudio presentamos losrelés con resistencia o diodo de extinción y diodo de bloqueo.
Relé con resistencia Relé con diodo de
extinción y de bloqueo
Relé con diodo
de extinciónEl objeto de la resistencia y del diodo es proteger al elemento de mando del relé
de posibles corrientes autoinducidas, generadas en la propia bobina de excitación,que podrían dar lugar al deterioro de este.
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Códigos de ColoresAl observar una resistencia comercial en la mayoría de los casos se observa que
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Al observar una resistencia comercial, en la mayoría de los casos se observa queel valor óhmico de la resistencia, como la tolerancia de fabricación vienenindicadas mediante un código de colores , que se lee de izquierda a derecha.
• El primer paso para determinar el valor de resistencia es leer su tolerancia, que es
indicada por la última franja.• Posteriormente, se observa el color de la primera franja de la izquierda que nos
indica el valor de la primera cifra significativa; la segunda franja, la segunda cifrasignificativa y la tercera, el número de ceros que van detrás de las dos primerascifras.
1ª Franja
2ª Franja 3ª Franja
4ª Franja
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Resistencias FijasSe fabrican con un valor óhmico fijo determinado y estándar que viene
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Se fabrican con un valor óhmico fijo, determinado y estándar , que vieneindicado, como ya se ha visto anteriormente, en el propio cuerpo de la resistencia.
Según su fabricación, se pueden diferencias resistencias aglomeradas,resistencias de película de carbón, resistencias de película metálica o resistenciasbobinadas. Todas ellas presentan unas particularidades en su funcionamiento que lashacen ser utilizadas en determinados circuitos
Soporte cerámicoCapa de pintura
Resina de carbónTerminal
Resistencia de aglomerado
Resistencia de bobinados
Resistencia de resina de carbón
Ejemplo de Aplicación en el AutomóvilExisten variables aplicaciones de resistencia en el automóvil, no solo en están
presentes internamente en las diversas unidades de mando sino que también forman
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presentes internamente en las diversas unidades de mando, sino que también formanparte de determinados circuito eléctricos.
MOT
Mando selector
Conjunto resistencia y motor
Alimentación batería
Circuito selector de velocidad del ventiladorhabitáculo.
La selección del los distintosacoplamientos de resistencias, haceque la tensión de alimentación del
motor varíe, consiguiendo variar lavelocidad de giro del mismo.
Resistencias VariablesEstos tipos de resistencias se denominan potenciómetros, siendo posible
modificar el valor óhmico mediante un dispositivo móvil llamado cursor Estos valores
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modificar el valor óhmico mediante un dispositivo móvil llamado cursor. Estos valoresvarían entre cero y un máximo, en función de las características propias del materialresistivo utilizado y de las características constructivas.
Representación esquematizada
Valor variable Valor variable
Valor Fijo
Se suele utilizar como reostato, produciendo caídas de tensiones variables ocomo divisor de tensión, siendo la tensión de salida del cursor proporcional a laresistencia que representa su posición.
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Resistencias EspecialesModifican sus características resistivas con la variación de determinadas
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Modifican sus características resistivas con la variación de determinadasmagnitudes físicas, como la temperatura, la luz , la tensión, etc.
Resistencias sensibles a la luz:Comúnmente son conocidas como LDR
(light dependent resistor), resistenciadependiente de la luz. Están construidas conmateriales que se transforman enconductores, al incidir energía luminosa sobre
ellos (sulfuro de cadmio). Así pues, cuantomayor es la energía luminosa, menor es elvalor óhmico de la resistencia.
Las resistencias LDR
tienen un valor de variosmegaohmios (10 MΩ) . Alexponerlos a la luz, suresistencia baja a unos pocosohmios (75-300 Ω ).
Existen dos tipos de resistencias sensibles a la temperatura: las de coeficiente detemperatura negativo (NTC) y las de coeficiente de temperatura positivo (PTC)
Resistencias sensibles a la temperatura
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temperatura negativo (NTC) y las de coeficiente de temperatura positivo (PTC).
NTCPTC
Varios tipos determistencias
Las resistencias PTC se caracterizan por variar su valor óhmico en razón directa ala temperatura. Así, a menor temperatura presentan mayor resistencia.
Las resistencias NTC se caracterizan por variar su valor óhmico en razón inversa a la temperatura. Así, a mayor temperatura presentan menor resistencia.
Automóvil
La principal aplicación de las resistencia sensibles a la temperatura es como
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Sensor Temperaturamotor.
Sensor temperaturaaire
Sensor posiciónacelerador
La principal aplicación de las resistencia sensibles a la temperatura, es comosensores de temperatura de agua, combustible, aire, etc. Se utilizan en cualquier tipode circuito tanto de climatización, de inyección, suspensión, etc.
También se utilizan PTC como resistencia de caldeo de sondas lambda, caja demariposas, colector de admisión, etc.
PTC de caldeo
La abreviatura de las resistencias sensibles a latensión es VDR (voltage dependent resistor) Están
Resistencias sensibles a la tensión
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tensión es VDR (voltage dependent resistor). Estánconstruidos normalmente con gramos de carburo desilicio, moldeados en pequeños cilindros o discos.
Estos elementos son resistencias no lineales cuyovalor óhmico disminuye cuando aumenta la tensiónaplicada en bornes.
Se utilizan habitualmente como elementosestabilizadores de tensión y especialmente para proteger
contactos móviles, como los de los interruptores, relés,etc.
Varios tipos de varistores o VDR
Se trata de una resistencia magneto-resistivo cuya característica es que varía suvalor óhmico en función de las líneas del campo magnético (flujo magnético) que
Resistencias magnetorresistivas
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p g ( j g ) qla atraviesa.
En el automóvil este tipo de resistenciano actúa por si sola, sino que estáintegrada en un sensor, que a su vezengloba una electrónica de sensor .
Un ejemplo de esto es el sensor
magnetorresistivo utilizado como sensorde régimen de ruedas en el sistema defrenado ABS. Se implanta una ruedageneratriz de impulsos, dotada de unapista de exploración.
Ω
o
Ω
o
Diodo SemiconductorEl diodo es un componente electrónico realizado con material semiconductor
( i ili i ) i l id d l d j l i lé i
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(germanio o silicio), y cuya particularidad es que solo deja pasar la corriente eléctricaen un único sentido.
Su símbolo es el indicado, y consta de un terminal positivo denomina ánodo yotro negativo denominado cátodo. Exteriormente tienen una franja para indicar elsentido de paso.
Ánodo Cátodo
Si
No
Ánodo Cátodo
Si
No
Dentro de un símil hidráulico, el diodo se comporta como una válvulaantirretorno.
Si conectamos el borne positivo de una pila al ánodo y el negativo al cátodo de undiodo, se dice que el diodo se ha polarizado directamente. Si se aumenta la
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diodo, se dice que el diodo se ha polarizado directamente. Si se aumenta lapolarización directa, aumenta la corriente de paso por el diodo, pero si dichapolarización llega a ser excesiva, se rompe la estructura cristalina quedando
inutilizado el diodo.
Si conectamos el borne positivo de la pila al cátodo y el negativo al ánodo deldiodo, se dice que el diodo se ha polarizado inversamente. Si se aumenta lapolarización inversa este se puede perforar y destruir.
Para establece el paso de corrientees necesario establecer unatensión mínima, de unos 0,6 a 0,75V, denominada tensión umbral ode barrera.
Si a un diodo se le somete a una
tensión inversa, deja circular unapequeña intensidad de corriente,que se la denomina corriente defuga que es despreciable
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Diodo ZénerAl igual que un diodo normal deja pasar la corriente cuando está directamente
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Al igual que un diodo normal, deja pasar la corriente cuando está directamentepolarizado. Pero cuando se le polariza inversamente, el diodo conduce, dejandopasar toda la corriente inversa al llegar a una cierta tensión, denominada tensión de
zéner y manteniendo constante dicha tensión.
Ante una polarización directa, el diodo zéner funciona como un diodo normal.
Ánodo Cátodo
SiSolo a partir de VZ
Tensión zéner
Ánodo Cátodo
Si
6,8 V
Solo a partir de VZ
Al conectar el diodo zéner polarizado inversamente, el diodo se comporta como undiodo normal, siempre y cuando la tensión aplicada sea inferior a la tensión zéner .
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, p y p
Vz: 6,8 VV: 4 V
Si mantenemos la polarización inversa del zéner y aumentamos la tensión
aplicada hasta superar el valor de la tensión zéner , observamos como el diodopermite el paso de corriente, intentando que entre sus extremos exista una diferenciade tensión igual al valor de la tensión zéner.
Vz: 6,8 VV: 8 V
Los diodos zéner se utilizan en distintos circuitos electrónicos como limitadores yestabilizadores de tensión.
Diodo Luminoso LedSon diodos que emiten luz al paso de la corriente los hay
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Son diodos que emiten luz al paso de la corriente, los hayde distinto tamaño y color, tenemos que tener la precaución derespetar la polaridad ya que si lo colocamos al revés no lucirá
como diodo que es, para distinguir la polaridad una de laspatillas es mas larga que la otra para indicarnos que es elpositivo.
Ánodo Cátodo
Si + ilumina
No
El diodo LED (DiodeEmisted Light) para su buen
funcionamiento debe estarconectado entre 1,7 a 2,5 V, y letiene que recorrer una corrientede unos 10 mA.
Si está sometido a mastensión termina por fundirse y si
se coloca a una tensión menorla luz que emite es pobre.
Para conectarlo a una fuentede 12 V se coloca unaresistencia en serie deaproximadamente 1 K .
+
-
1 KΩ
12 V
Muescaidentificación
del cátodo
Existen modelos de diodos de dos colores, diferenciando diodos led bicolores dedos patillas y diodos led bicolores de tres patillas
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dos patillas y diodos led bicolores de tres patillas.
En los diodos bicolores de dos patillas, dependiendo de la polaridad que exista en
sus patillas se encenderá el rojo o verde.
En los diodos led de tres patilla elcolor depende del diodo por el cualcircula la corriente eléctrica, si circula
corriente por los dos al mismo tiempoaparece el naranja como mezcla deambos. En realidad tenemos trescolores.
K
RojoVerde
K
RojoVerde
FotodiodoEl fotodiodo es un semiconductor diseñado de manera que la luz que incide sobre
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El fotodiodo es un semiconductor diseñado de manera que la luz que incide sobreél permite una corriente eléctrica en el circuito externo. El fotodiodo es un detectoroptoelectrónico, o fotodetector, que permite conmutar y regular la corriente eléctrica en
un circuito externo en respuesta a una intensidad luminosa variable.El fotodiodo desarrolla una función opuesta a un diodo LED, ya que el fotodiodo
convierte energía óptica en energía eléctrica.
Ante una polarización directa, el
fotodiodo actúa como si se tratase deun diodo semiconductor normal.
Ánodo Cátodo
Si
Depende de la intensidad lumínica
Ante una polarización inversa, el fotodiodo permite un paso de corrienteproporcional a la intensidad lumínica que recibe. Si la intensidad lumínica es
ñ l i t d á i l t i l i t id d l í i
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pequeña, la corriente de paso será menor; si por el contrario la intensidad lumínica esgrande, la corriente de paso será mayor .
El fotodiodo se utiliza en el automóvilcomo sensor de luminosidad para launidad de mando de la climatización.
El sensor informa del grado deincidencia de los rayos del sol en elvehículo, potenciando la climatizaciónsegún la incidencia de estos sobre elvehículo.
TransistorPuede decirse que en general los transistores son dispositivos electrónicos con
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Puede decirse que en general los transistores son dispositivos electrónicos condos uniones y tres terminales, cuya función principal es la de amplificación, es decir,la de poder controlar una corriente elevada mediante la variación de una corrientemucho más débil.
Según la sucesión de los cristales que forman los transistores, nos podemosencontrar dos tipos de transistores diferentes: de tipo NPN y PNP. Tanto un tipo comoel otro constan de tres terminales llamados base, colector y emisor .
Emisor
P P N Colector
Base
Emisor Colector
Base
Transistor tipo
PNP
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En el símil hidráulico el flujo de aguapor el conducto E-C (emisor-colector)
Principio de funcionamiento
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p ( )depende del posicionamiento de latrampilla, que a su vez es accionada por el
flujo E-B (emisor-base), luego el flujo entreel conducto E-C (IC )es proporcional alque existe entre el conducto E-B (IB).
Para que circule corriente por laBase la presión en el Emisor tieneque tener más potencial (mas presión)que en la Base. Cuanto mayor sea elpotencial (presión) en E mayor será lacorriente de la base y mayor será lacorriente que pasa por E-C .
CE
B
IC
IB
CE
B
+
+
Principio de funcionamiento
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Si el potencial (presión) de la Base
fuera mayor que en el Emisor la trampillase cerraría impidiendo el paso por E-C.
Observamos que ha un pequeño aumento de corriente por la base produceun gran aumento de la corriente que pasapor E-C.
CE
B
+
+
El Emisor es donde está la flecha y por él circula toda la corriente IE= I C + I B .
Tipo
Funcionamiento transistor
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P N P Emisor
Colector
Base
N P N
Emisor
Colector
Base
Emisor Colector
Base
IE IC
IB
Emisor Colector
Base
IE IC
IB
TipoPNP:
TipoNPN:
Cuando el transistor funciona en saturación, su funcionamiento se asemejamucho a un relé. Al accionar el pulsador, se crea una corriente de base, limitada por
Funcionamiento transistor
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p pla resistencia, que hace que el transistor conduzca y encienda la lámpara.
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Tipo PNP
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Tipo NPN
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Cuando el transistor funciona en conducción activa se dice que está trabajandoen amplificación, es decir, se determina la corriente entre emisor y colector ,
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regulando la corriente de base:
TipoPNP:
IC = b * IB IC : Corriente colector
IB : Corriente de base.
B : Ganancia del transistor.
Tipo NPN
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El transistor “Darlington”, en su aspecto externo, no difiere mucho de untransistor normal ya que posee los tres electrodos: emisor, colector y base.Interiormente presenta dos transistores montados en cascada es decir que la
Transistor Darlington
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Interiormente, presenta dos transistores montados en cascada, es decir, que lasalida del primer transistor es la entrada del segundo transistor, con sus respectivas
resistencias de polarización.
La ventaja de este transistor es debida a su gran ganancia, ya que la corrientede base necesaria para hacer conducir el circuito emisor-colector, es mucho máspequeña que en el caso del montaje de un solo transistor. De esta forma, se aplicaprácticamente toda la corriente del emisor a la carga a través del colector.
El interruptor establece lacorriente por la base de T21,creando una corriente decolector que polariza la baseT22 y provocando el paso de lacorriente principal entrecolector y emisor del darlington.
Ejemplo Aplicación de Transistores
ReguladorElectrónico
L i t d it ió t l
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La corriente de excitación se controlamediante el transistor (T3) que cierra o abre el
circuito dejando pasar o anulando dichacorriente.
El control de tensión regulada se efectúamediante el transistor (T1), el diodo zéner(Dz) y un divisor de tensión formado por laresistencias (R1) y (Rz).
Estando el alternador parado, al cerrar elinterruptor (I), la tensión en los bornes delalternador será la del acumulador, y la tensiónen el punto “B” con respecto al punto “A” seráinferior a la del zener (Dz), no existiendoconducción en él, y en consecuencia tampoco
en el transistor (T1), esta situación da lugar aque se establezca una corriente de signo (+)en la base del transistor (T2), permitiendo elpaso de la corriente a través del mismo. Laintensidad que circula por el transistor (T2) esla corriente de base del transistor (T3), por loque éste también conduce.
Ejemplo Aplicación de Transistores
15
Cortacorrientes tactil
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30 87b
87a
8586e c
b
e c
b
15
31
ec
b
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EL OSCILOSCOPIO
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• El osciloscopio es un instrumento de
medida que presenta en una pantallauna imagen grafica de una señalelectrica. Esta imagen muestra comocambia la señal a medida que transcurreel tiempo
• La imagen es trazada sobre unapantalla en la que se reproduce un ejede coordenadas (Tensión/tiempo).
• Esto permite determinar los valoresde tiempo y tensión de una señal, asicomo la frecuencia, tipos de impulso,ciclos de trabajo (DWELL, RCO odusty cicle), etc.
TIPOS DE OSCILOSCOPIO
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OSCILOSCOPIO ANALOGICO:
Funciona mediante la aplicacióndirecta de la tensión que se mide aun haz de electrones que recorre lapantalla
OSCILOSCOPIO DIGITAL:
Toma muestras de la señal a intervalosdiscretos de tiempo, almacenandolas en sumemoria como puntos de la forma de onda.Mediante esta información el osciloscopioreconstruye la forma de onda en la pantalla.
Osciloscopio delaboratorio
Osciloscopio
Digital
LOS CONTROLES • Una serie de controles situados en el panel frontal permiten
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• Una serie de controles situados en el panel frontal permitenajustar el tamaño de la imagen, controlar su desplazamiento y
medir su valor
Base de Tiempos. Actúan sobre lavelocidad de barrido delpunto luminoso sobre la
pantalla.
CONTROLHORIZONTAL Ajustan la escala detensión, es decir, lasensibilidad deentrada.
Atenuar o amplificar la señal y modificar el tamaño de la imagenpara que pueda adaptarse a la pantalla y sea perfectamente visible.
CONTROL
VERTICAL
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LAS SONDAS• Una sonda es una punta de pruebas de alta calidad, diseñada
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p p ,para transmitir una señal sin captar ruido ni interferencias.
• Suelen ser cables blindados con malla metalica y estancompensados internamente con una baja capacidad, ya que delo contrario distorsionarian las medidas de señales de alta
frecuencia.• Existen sondas atenuadoras que reducen la tensión deentrada por un factor 10, 100 ó 1000 veces, de modo que elosciloscopio pueda registrar tensiones muy superiores a lasque directamente puede medir.
CONEXIONES DE ENTRADA•Los osciloscopios, normalmente,proporcionan dos entradas (canales) de
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proporcionan dos entradas (canales) deseguridad para clavija apantallada de 4 mm
(entrada A roja y entrada B gris) y unaentrada de seguridad para clavija banana de4 mm común (COM).
Panel de conexionado de lassondas
Entrada A: Siempre se puede utilizar laentrada A roja para todas mediciones deentradas únicas que son posibles con elinstrumento de medida.
Entrada B: Para realizar mediciones endos señales diferentes se puede utilizar laentrada B gris junto con la entrada A roja.
COM: Se puede utilizar el terminal negroCOM como masa única para medicionesde baja frecuencia y para mediciones decontinuidad, capacidad y diodos.
Te he dicho unay otra vez ¡Queme trates conmucho cuidado!
¡UUH! Es cierto,lo he vuelto a
olvidar
LAS SONDAS
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Para evitar descargas eléctricas o
incendios, utilizar únicamente unaconexión COM (común), o asegurarsede que todas las conexiones al COMestán al mismo potencial (referencia ala misma masa)
CONCEPTOS DE SEÑAL
TensiónONDA
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Tensión
Tiempo
Señal que se repite a lo largo
del tiempo
FORMA DE ONDA
Representación gráfica deuna señal que muestra el
tiempo sobre el ejehorizontal y la tensiónsobre el eje vertical
CICLO DE ONDA
Porción de onda que se repite
FORMAS MAS COMUNES DE ONDAS
ONDA SENOIDAL:
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Es la tensión de la red electrica de uso domestico, la creada por unalternador antes de ser rectificada o por una sonda Lambda.
Onda Senoidal Onda Senoidal Amortiguada
FORMAS MAS COMUNES DE ONDASONDA CUADRADA:
E l f d ñ l d d H ll
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Es la forma de señal que puede generar un captador Hall,
sensor de fase, cuentakilometros, etc.
V
t
Onda generada por uncaptador Hall de encendido
FORMAS MAS COMUNES DE ONDASONDA COMPLEJA:
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Son las que pueden ser una combinación de varias, como
las dadas en el primario y secundario de un encendido.
V
t
Onda generada por elsecundario de encendido
Conceptos: PERIODO• El Periodo de una señal, es el tiempo que tarda una onda
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El Periodo de una señal, es el tiempo que tarda una ondaen realizar un ciclo completo.
• PERIODO
10 mseg x 4 divisiones = 40mseg
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Conceptos: FRECUENCIA• La Frecuencia es el numero de ciclos de onda que tienen
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qlugar en un tiempo dado, generalmente en 1 segundo.
PERIODO10 mseg x 4 divisiones =
40 mseg
Frecuencia = 1/Periodo
• Primero calculamos el“Periodo”
• Sustituimos el Periodo en laformula de Frecuencia:
f=1/p f=1/0.040 seg
Frecuencia = 50 Hz
es decir:
UNIDADES DE FRECUENCIA
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• La unidad de Frecuencia es el Hertzio (Hz).
• Un Hertzio equivale a un ciclo por segundo (1ciclo/seg).
• El Hertzio tiene a su vez múltiplos y submúltiplos, siendolos multiplos de mayor utilización el Kilohertzio (KHz) y el
Megahertzio (MHz).
1 KHz = 1.000 Hz
1 MHz = 1.000.000 Hz
1 Hz = 0.001 KHz
1 Hz = 0.000001 MHz
EJERCICIO 2 • Calcular la frecuencia de las siguientes formas de onda
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3divisiones
5divisiones
Periodo =2 ms x 3 div = 6ms
Periodo = 5 ms x 5 div = 25ms
Frecuencia = 1/0.006seg = 166.6Hz
Frecuencia = 1/0.025seg = 40Hz
UNIDADES DE FRECUENCIA
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¿Has observadoqué......?
• Del Periodo en segundos, resulta lafrecuencia en Hertzios
• Del Periodo en milisegundos, resultala frecuencia en Kilohertzios
• Del Periodo en microsegundos, resultala frecuencia en Megahertzios
EJERCICIO 3
• Dibuja la forma de onda de la pantalla de la izquierda, enla de la derecha teniendo en cuenta la base de tiempos
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la de la derecha, teniendo en cuenta la base de tiempos
Conceptos: AMPLITUD (I)
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• La Amplitud de una señal es la altura o distancia que
tenga la forma de onda con respecto a la linea de cero dereferencia.
• Amplitud:
2 voltios x 6 divisiones = 12Voltios
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EJERCICIO 5 • Indicar en la siguiente forma de onda sus distintos parametros.
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Tensión Pico a Pico
Tensión Pico máximo
Tensión Pico mínimo
Tensión Eficaz
Frecuencia
2 voltios x 6 div. = 12 voltios
2 voltios x 3 div. = 6 voltios
2 voltios x 3 div. = 6 voltios
6 voltios x 0.707 = 4.2
voltios
f = 1/p = 1/0,004seg = 250 Hz
EJERCICIO 6
CONEXIONADO DEL OSCILOSCOPIO
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El circuito representado en la figura, tiene una cadencia de funcionamiento de
1mseg, es decir, el interruptor cambia de posicion en ese intervalo de tiempo.
Dibuja la señal que detectaria el osciloscopio, en la conexión que indica eldibujo. Determina la escala de tension y tiempo, para poder observar la señal conexactitud.
EJERCICIO 7
CONEXIONADO DEL OSCILOSCOPIOEl i i d l fi i d i d f i i d
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El circuito representado en la figura, tiene una cadencia de funcionamiento de
1mseg, es decir, el interruptor cambia de posicion en ese intervalo de tiempo.
Dibuja la señal que detectaria el osciloscopio, en la conexión que indica eldibujo. Determina la escala de tension y tiempo, para poder observar la señalcon exactitud
EJERCICIO 8
CONEXIONADO DEL OSCILOSCOPIOEl i it t d l fi ti d i d f i i t
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El circuito representado en la figura, tiene una cadencia de funcionamiento
de 1mseg, es decir, el interruptor cambia de posicion en ese intervalo detiempo.
Dibuja la señal que detectaria el osciloscopio, en la conexión que indica eldibujo. Determina la escala de tension y tiempo, para poder observar la señalcon exactitud
EJERCICIO 9
CONEXIONADO DEL OSCILOSCOPIOEl i it t d l fi ti d i d f i i t d
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El circuito representado en la figura, tiene una cadencia de funcionamiento de
1mseg, es decir, el interruptor cambia de posicion en ese intervalo de tiempo.
Dibuja la señal que detectaria el osciloscopio, en la conexión que indica eldibujo. Determina la escala de tension y tiempo, para poder observar la señalcon exactitud
Conceptos: PULSO• Se produce cuando se detecta la activación momentanea de
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un elemento, por ejemplo, el destello de una lampara
• Muchos actuadores en el automovil reciben un tren deimpulsos a frecuencia fija, para modular su funcionamiento.
• La modulación se obtiene variando el ciclo de trabajo (DWELL)de una señal a frecuencia fija, es decir, modificando el tiempo deactivación y desactivación dentro del periodo.
12V
0V
V
t/ms
60%
40%
10 ms 20 msPeriodo =100%
f = 1/p
f = 1/0,01 seg
f = 100 Hz
OSCILOSCOPIOS PARA AUTOMOCION
En los osciloscopios utilizados enautomoción normalmente en la
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automoción, normalmente, en la
pantalla aparecennuméricamente distintasmagnitudes seleccionadas por
medio de un menú.
EJERCICIO 10• En la siguiente forma de onda indica que Ciclo de Trabajo,Dwell, o RCA tienen.
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% D
% D
25
75
% D
% D
40
60
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SEÑAL LAMBDA ()
Para analizar esta señal
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Para analizar esta señal
seleccionaramos una base detensión pequeña y una base detiempos grande.
La sonda Lambda genera unatensión de 100 a 900 milivoltios, y
su periodo es de aproximadamente
de 1 seg a un régimen de giro deunas 2000 r.p.m.
SEÑAL DE MANDO ACTUADOR DE RALENTI DE DOS BOBINAS
Para analizar esta señal,utilizaremos un osciloscopio de
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utilizaremos un osciloscopio de
dos canales.Observaremos los tiempos deactivación (Dwell) de cada una de
las bobinas; estos deben seropuestos.
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