Instituto tecnológico de ciudad victoria

Electricidad y electrónica industrial

Unidad 3 y 4 Electrónica industrial Básica

Profesor: GARCIA NAVARRO PEDRO ALBERTO

Alumno: Jesús Ángel Moreno Rubalcava

Unidad 3 y 4

3.1. Introducción a la electrónica industrial

(analógica y digital)

3.2. Elementos básicos de electrónica analógico(Diodo, diodo emisor de luz Transistor, SCR y TRIAC,

3.3. Elementos básicos de electrónica Digital

(Compuertas lógicas, tablas de verdad,

temporizadores, contadores, sumadores).

3.4. Aplicación de los conceptos básicos de Electrónica.

Unidad 4 Campo de aplicación de la electricidad yelectrónica industrial

4.1. Sensores y transductores eléctricos.

4.2. Dispositivos de control eléctrico y electrónico.

4.3.Funcionamiento básico del PLC

 UNIDAD 3. ELECTRONICA INDUSTRIAL BASICA3 . 1 I N T R O D U C C I O N A L A E L E C T R O N I C A I N D U S T R I A L ( A N A L O G I C A Y   D I G I T A L ) .

Electrónica analógica.

La electrónica analógica es una parte de la electrónica que estudia los sistemas en los cuales sus variables; tensión, corriente,..., varían de una forma continua en el tiempo, pudiendo tomar infinitos valores (teóricamente al menos). En contraposición se encuentra la electrónica digital donde las variables solo pueden tomar valores discretos, teniendo siempre un estado perfectamente definido. Pongamos un ejemplo: Disponemos de una medida real concreta; la longitud total de un coche, por ejemplo. En un sistema digital esta medida podría ser de 4 metros o de 4 metros y 23 centímetros. Podremos darle la precisión que queramos pero siempre serán cantidades enteras en un sistema analógico la medida seria la real; es decir 4,233648596... en teoría hasta que llegásemos a la mínima cantidad de materia existente (siempre que el sistema de medida sea lo suficientemente exacto).

Electrónica digital.

La electrónica digital es una parte de la electrónica que se encarga de sistemas electrónicos en los cuales la información está codificada en dos únicos estados. A dichos estados se les puede llamar verdadero o falso ;, o más comúnmente 1 y 0, refiriéndose a que en un circuito electrónico digital hay dos niveles de tensión. Electrónicamente se les asigna a cada uno un voltaje o rango de voltaje determinado, a los que se les denomina niveles lógicos, típicos en toda señal digital. Por lo regular los valores de voltaje en circuitos electrónicos pueden ir desde 1.5, 3, 5, 9 y 18 voltios dependiendo de la aplicación, así por ejemplo, en una radio de transistores convencional las tensiones de voltaje son por lo regular de 5y 12 voltios al igual que se utiliza en los discos duros IDE de computadora. Se diferencia de la electrónica analógica en que, para la electrónica digital un valor de voltaje codifica uno de estos dos estados, mientras que para la electrónica analógica hay una infinidad de estados de información que codificar según el valor del voltaje. Esta particularidad permite que, usando Álgebra Booleana y un sistema de numeración binario, se puedan realizar complejas operaciones lógicas o aritméticas sobre las señales de entrada, muy costosas de hacer empleando métodos analógicos.

3.2. Elementos básicos de electrónica analógico(Diodo, diodo emisor de luz Transistor, SCR y TRIAC,

Cada vez con mucha más frecuencia, en iluminación. Presentado como un componente electrónico en 1962, los primeros ledes emitían luz roja de baja intensidad, pero los dispositivos actuales emiten luz de alto brillo en el espectro infrarrojo, visible y ultravioleta. Cuando un led se encuentra en polarización directa, los electrones pueden recombinarse con los huecos en el dispositivo, liberando energía en forma de fotones. Este efecto es llamado electroluminiscencia y el color de la luz (correspondiente a la energía del fotón) se determina a partir de la banda de energía del semiconductor. Por lo general, el área de un led es muy pequeña(menor a 1 mm), y se pueden usar componentes ópticos integrados para formar su patrón de radiación. Los ledes presentan muchas ventajas sobre las fuentes de luz incandescente como un consumo de energía mucho menor, mayor tiempo de vida, tamaño más pequeño, gran durabilidad y fiabilidad. Los ledes que pueden iluminar un cuarto son relativamente costosos y requieren una corriente más precisa y una protección térmica a comparación de las lámparas fluorescentes. Los ledes se usan en aplicaciones tan diversas como iluminación de aviación, iluminación automotriz (específicamente las luces de posición trasera, direccional e indicadores) así como en las señales de tráfico. El tamaño compacto, la posibilidad de encenderse rápido, y la gran fiabilidad de los ledes han permitido el desarrollo de nuevas pantallas de texto y vídeo, mientras que sus altas frecuencias de operación son también útiles en tecnologías avanzadas de comunicaciones. Los ledes infrarrojo también se usan en unidades de control remoto de muchos productos comerciales incluyendo televisores, reproductores de DVD, entre otras aplicaciones domésticas.

El Transistor

es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término "transistor" es la contracción en inglés de ("resistencia de transferencia"). Actualmente se los encuentra prácticamente en todos los aparatos domésticos de uso diario: radios, televisores, grabadoras, reproductores de audio y video, hornos de microondas, lavadoras, automóviles, equipos de refrigeración, alarmas, relojes de cuarzo, ordenadores, calculadoras, impresoras, lámparas fluorescentes, equipos de rayos X, tomógrafos, ecógrafos, reproductores mp3, teléfonos móviles, etc.

SCR Y TRIAC.

SCREs un dispositivo de tres terminales que se comporta como un disco rectificador, conduce en directo y no conduce en inverso, pero adicionalmente para entrar en conducción debe inyectarse en el compuerta una corriente mayor que una corriente de compuerta mínima (IGmin?) que es diferente para cada referencia de SCR, la aplicación de la corriente de compuerta cuando el SCR está en directo para que entre en conducción se llama el disparo del SCR. Una vez que el SCR ha entrado en conducción, se mantiene así todo el tiempo que el circuito externo mantenga una corriente a través del SCR mayor que una corriente mínima de sostenimiento. Cuando la corriente del SCR se hace menor que la corriente de sostenimiento éste deja de conducir, a este proceso se llama conmutación apagado. Conmutación natural: cuando el circuito de carga por los voltajes aplicados hace que la corriente sea menor que la de sostenimiento. Conmutación forzada: Cuando se coloca un circuito adicional que induzca la conmutación, hay tres formas típicas: a. Colocar un interruptor normalmente abierto en paralelo, al cerrarlo la corriente se va por el interruptor y la corriente del SCR se vuelve cero apagándose. Colocar un interruptor normalmente cerrado en serie, al abrirlo la corriente se hace cero y apaga el SCR .c. Un circuito que inyecte una corriente de cátodo hacia ánodo de forma que la suma de las corrientes inyectada y de carga se haga menor que la corriente de sostenimiento. Cuando el voltaje de ánodo a cátodo varía en el tiempo (dv/dt) muy rápido el SCR puede entrar en conducción sin corriente de compuerta, ésta es una situación indeseada y se debe de evitar pues produce estados de conducción no deseados

3.3 ELEMENTOS BASICOS DE LA ELECTRONICA DIGITAL (COMPUERTAS LOGICAS,TABLAS DE VERDAD, TEMPORIZADORES, CONTADORES Y SUMADORES)

Compuertas lógicas.

Las computadoras digitales utilizan el sistema de números binarios, que tiene dos dígitos 0 y 1. Un dígito binario se denomina un

La información está representada en las computadoras digitales en grupos de bits. Utilizando diversas técnicas de codificación los grupos de bits pueden hacer seque representen no solamente números binarios sino también otros símbolos discretos cualesquiera, tales como dígitos decimales o letras de alfabeto. Utilizando arreglos binarios y diversas técnicas de codificación, los dígitos binarios o grupos de bits pueden utilizarse para desarrollar conjuntos completos de instrucciones para realizar diversos tipos de cálculos. La información binaria se representa en un sistema digital por cantidades físicas denominadas señales, Las señales eléctricas tales como voltajes existen a través del sistema digital en cualquiera de dos valores reconocibles y representan una variable binaria igual a 1 o 0. Por ejemplo, un sistema digital particular puede emplear una señal de 3 volts para representar el binario "1" y 0.5volts para el binario "0". La siguiente ilustración muestra un ejemplo de una señal binaria. Como se muestra en la figura, cada valor binario tiene una desviación aceptable del valor nominal. La región intermedia entre las dos regiones permitidas se cruza solamente durante la transición de estado. Los terminales de entrada de un circuito digital aceptan señales binarias dentro de las tolerancias permitidas y los circuitos responden en los terminales de salida con señales binarias que caen dentro de las tolerancias permitidas. La lógica binaria tiene que ver con variables binarias y con operaciones que toman un sentido lógico. La manipulación de información binaria se hace por circuitos lógicos que se denominan

Compuertas.

Las compuertas son bloques del hardware que producen señales en binario 1 ó 0 cuando se satisfacen los requisitos de entrada lógica. Las diversas compuertas lógicas se encuentran comúnmente en sistemas de computadoras digitales. Cada compuerta tiene un símbolo gráfico diferente y su operación puede describirse por medio de una función algebraica. Las relaciones entrada - salida de las variables binarias para cada compuerta pueden representarse en forma tabular en una tabla de verdad. A continuación se detallan los nombres, símbolos, gráficos, funciones algebraicas, y tablas de verdad de las compuertas más usadas

Aplicación de los conceptos básicos de electrónica

Resistencia

La resistencia eléctrica (R) es la oposición que ofrece un cuerpo al paso de la corriente. Es una propiedad de

todos los componentes del circuito, y una magnitud esencial en electrónica, puesto que muchos componentes

soportan poca corriente. Esta magnitud se mide en Ohmios (Ω), aunque en electrónica se usan más

frecuentemente resistores del orden de kiloohmios (kΩ):  . La resistencia de un

componente se mide con el óhmetro o con el polímetro.

Los conductores son aquellos elementos que conducen la corriente eléctrica con relativa facilidad. Se utilizan

para conectar diferentes componentes del circuito.El conductor más utilizado es el cobre. La unidad de

conductividad es el siemens (S), que es el inverso de la unidad de resistencia eléctrica, el ohmio (Ω).

La mayoría de los metales son buenos conductores la resistencia eléctrica de estos viene dada por la

siguiente fórmula:

en la que   es la resistividad propia de cada material que varía con la temperatura.

Condensador

El condensador (C) es un componente capaz de almacenar una carga eléctrica (o energía) mediante un proceso de carga

del condensador, este componente esta formado por dos láminas conductoras paralelas entre sí, con una superficie A,

separadas por un material aislante o dieléctrico a una distancia d entre ambas placas.

La magnitud que caracteriza al condensador es la capacitancia (C):

su unidad son los Faradios (F). Siendo   la carga eléctrica almacenada y   la diferencia de potencial a la que está

sometido.

Otra forma expresión para obtener la capacitancia del condensador (de placas paralelas):

siendo   el área de las placas,   la permitividad eléctrica del medio dieléctrico o aislante entre las placas y  la distancia

entre estas.

Resistencias reales [editar]

Las resistencias de un circuito no son ideales, sin embargo se suele usar esa aproximación

para simplificar los cálculos, sin embargo se tienen que tener en cuenta otros parámetros para

poder realizar esa simplificación:

Valor de la resistencia: Es el valor teórico de la resistencia.

Tolerancia: Desviación máxima sobre el valor teórico, se suele dar en %.

Poténcia: Poténcia máxima que puede dispar la resistencia sin dañarse.

V máx: Tensión máxima que soporta la resistencia sin dañarse. A veces este parámetro

se da en tensión de pico y tensión media que soporta.

Coeficiente de Temperatura: Desviación del valor real de la resistencia con la

temperatura, se suele dar en % o en ppm (partes por millón).

Temperatura máxima de la superficie: Temperatura máxima que puede soportar la

resistencia (en la superficie) sin dañarse (a la temperatura ambiente se le debe sumar el

incremento de la temperatura debido a la disipación de potencia de la resistencia).

Unidad 4 Campo de aplicación de la electricidad y electrónica industrial

4.1. Sensores y transductores eléctricos.

Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas oquímicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas envariables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser porejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración,inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad,movimiento, Áreas de aplicación de los sensores: Industria automotriz, robótica,industria aeroespacial, medicina, industria de manufactura, etc.

Los sensores pueden estar conectados a un computador para obtenerventajas como son el acceso a una base de datos, la toma de valoresdesde el sensor, etcUn sensor es un tipo de transductor que transforma la magnitud que sequiere medir controlar, en otra, que facilita su medida. Pueden ser deindicación directa (e.g. un termómetro de mercurio) o pueden estarconectados a un indicador (posiblemente a través de unconvertidor analógico a digital, un computador y un display) de modo quelos valores detectados puedan ser leídos por un humano.Por lo general, la señal de salida de estos sensores no es apta para sulectura directa y a veces tampoco para su procesado, por lo que se usaun circuito de acondicionamiento, como por ejemplo un puente deWheatstone, amplificadores y filtros electrónicos que adaptan la señal a los niveles apropiados para el resto de los circuitos.La resolución de un sensor es el menor cambio en la magnitud deentrada que se aprecia en la magnitud de salida. Sin embargo, laprecisión esel máximo error esperado en la medida.

DISPOSITIVO DE CONTROL ELECTRICO

Un dispositivo de control eléctrico que de una caja, una pareja de terminales separados en la, reja, uno de vallas terminales contiene un contacte fijo dentro de la un de contacto móvil conectado al otro terminal, y que se extiende desde ser movible a las posiciones de contacto cerrado tacto abierto respecto al contacto fijo, una corriente que es movible dentro de la caja entre una. posición enganchada y una posición tiene sobre ella los medios de empestillado para enganche, la corredera en la posición enganchada de la misma, está solicitada por resorte hacia dicha posición suelta, y contiene medios de accionamiento de contacto en cooperación con el miembro de contacto movible para efectuar el movimiento del mismo desde una posición normal a una posición de accionamiento cuando la corredera se mueve desde la posición enganchada a la posición suelta de la misma; miembros de reposición accionables a mano para rectangular la corredera desde la posición suelta a la posición enganchada y con ello permitir el retorno del miembro de contacto movible a su posición normal por lo menos una unidad polar que se desde por el paso de una sobre corriente por la unidad polar; y medios asociados a los medios de enganche para efectuar el desenganche de la corredera por a desviación del elemento bimetálico.

FUNCIONAMIENTO BÁSICO DEL PLC (programable logic controler )

El PLC se trata de un equipo electrónico, que, tal como su mismo nombre lo indica, se ha diseñado para programar y controlar procesos secuenciales en tiempo real. Por lo general, es posible encontrar este tipo de equipos en ambientes industriales. Un PLC trabaja en base a la información recibida por los captadores y el programa lógico interno, actuando sobre los accionadores de la instalación.El controlador Programable tiene la estructura típica de muchos sistemas programables, como por ejemplo una microcomputadora. La estructura básica del hardware de un consolador Programable propiamente dicho esta constituido por:o Fuente de alimentacióno Unidad de procesamiento central (CPU)o Módulos de interfaces de entradas/salidas (E/S)o Modulo de memoriaso Unidad de programación