ELECTRÓNICA
La electrónica es la rama de la física y especialización de
la ingeniería, que estudia y
emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducción y el control del
flujo de los electrones u otras partículas
cargadas eléctricamente.
Utiliza una gran variedad de conocimientos,
materiales y dispositivos, desde los semiconductores hasta las válvulas
termoiónicas.
El diseño y la gran construcción de circuitos
electrónicos para resolver
problemas prácticos forman parte de la electrónica y de los campos de la ingeniería
electrónica,
electromecánica y la informática en el diseño de software para su control. El
estudio de nuevos dispositivos semiconductores y su tecnología se suele
considerar una rama de la física, más concretamente en la rama de ingeniería
de materiales.
APLICACIONES DE LA
ELECTRÓNICA
La electrónica desarrolla en la actualidad una gran variedad
de tareas. Los principales usos de los circuitos electrónicos son el control,
el procesado, la distribución de información, la conversión y la distribución
de la energía eléctrica. Estos usos implican la creación o la detección de
campos electromagnéticos y corrientes eléctricas. Entonces se puede decir que
la electrónica abarca en general las siguientes áreas de aplicación:
·
Electrónica de control.
·
Telecomunicaciones.
·
Electrónica de potencia.
SISTEMAS
ELECTRÓNICOS
Un sistema electrónico es un conjunto de circuitos
que interactúan entre sí para obtener un resultado. Una forma de entender los
sistemas electrónicos consiste en dividirlos en las siguientes partes:
1. Entradas o Inputs – Consisten en
artefactos electrónicos conectados juntos para manipular, interpretar y
transformar las señales de voltaje y corriente provenientes de los
transductores.j
2. Circuitos de procesamiento
de señales – Sensores (o transductores) electrónicos o mecánicos que toman las señales
(en forma de temperatura, presión, etc.) del mundo físico y las convierten en
señales de corriente o voltaje. Ejemplo: El termopar, la foto resistencia para
medir la intensidad de la luz, etc.
3. Salidas u Outputs – Actuadores u otros dispositivos (también transductores)
que convierten las señales de corriente o voltaje en señales físicamente
útiles. Por ejemplo: un display que nos registre la
temperatura, un foco o sistema de luces que se encienda automáticamente cuando
esté oscureciendo.
Básicamente son tres etapas: La primera
(transductor), la segunda (circuito procesador) y la tercera (circuito
actuador).
Como ejemplo supongamos un televisor. Su entrada es una señal de difusión recibida por
una antena o por un cable. Los circuitos de procesado de
señales del interior del televisor extraen la información sobre el brillo, el color y
el sonido de esta señal. Los dispositivos de salida son
un tubo de rayos catódicos o monitor LCD que convierte
las señales electrónicas en imágenes visibles en una pantalla y unos altavoces.
Otro ejemplo puede ser el de un circuito que ponga de manifiesto la temperatura
de un proceso, el transductor puede ser un termocouple, el circuito de
procesamiento se encarga de convertir la señal de entrada en un nivel de
voltaje (comparador de voltaje o de ventana) en un nivel apropiado y mandar la
información decodificándola a un display donde nos dé la
temperatura real y si esta excede un límite preprogramado activar un sistema de
alarma (circuito actuador) para tomar las medida pertinentes.
SEÑALES ELÉCTRICAS
Es la representación de un fenómeno físico o estado material
a través de una relación establecida; las entradas y salidas de un sistema
electrónico serán señales variables.
En electrónica se trabaja con variables que toman la forma de Tensión o corriente estas
se pueden denominar comúnmente señales. Las señales primordialmente pueden ser
de dos tipos:
- Variable analógica–Son aquellas
que pueden tomar un número infinito de valores comprendidos entre dos
límites. La mayoría de los fenómenos de la vida real dan señales de este
tipo (presión, temperatura, etc.).
- Variable digital– También
llamadas variables discretas, entendiéndose por estas, las variables que
pueden tomar un número finito de valores. Por ser de fácil realización los
componentes físicos con dos estados diferenciados, es este el número de
valores utilizado para dichas variables, que por lo tanto son binarias.
Siendo estas variables más fáciles de tratar (en lógica serían los valores
V y F) son los que generalmente se utilizan para relacionar varias
variables entre sí y con sus estados anteriores.
TENSIÓN
Es la diferencia de potencial generada
entre los extremos de un componente o dispositivo eléctrico. También podemos
decir que es la energía capaz de poner en movimiento los electrones libres de
un conductor o semiconductor. La unidad de este parámetro es el voltio (V).
Existen dos tipos de tensión: la continua y la alterna.
- Voltaje continuo (VDC)–Es aquel
que tiene una polaridad definida, como la que proporcionan las pilas,
baterías y fuentes de alimentación.
- Voltaje alterno (VAC)–Es aquel
cuya polaridad va cambiando o alternando con el transcurso del tiempo. Las
fuentes de voltaje alterno más comunes son los generadores y las redes de
energía doméstica.
CORRIENTE ELÉCTRICA
También denominada intensidad, es el flujo de electrones
libres a través de un conductor o semiconductor en un sentido. La unidad de
medida de este parámetro es el amperio(A).
Al igual que existen tensiones continuas o alternas, las intensidades también
pueden ser continuas o alternas, dependiendo del tipo de tensión que se utiliza
para generar estos flujos de corriente.
RESISTENCIA
Es la propiedad física mediante la cual todos los materiales
tienden a oponerse al flujo de la corriente. La unidad de este parámetro es el
Ohmio (Ω). No debe confundirse con el componente resistor.
La propiedad inversa es la conductancia eléctrica.
COMPONENTES
Para la síntesis de circuitos electrónicos se
utilizan componentes electrónicos e instrumentos electrónicos. A continuación
se presenta una lista de los componentes e instrumentos más importantes en la
electrónica, seguidos de su uso más común:
- Altavoz:
reproducción de sonido.
- Cable:
conducción de la electricidad.
- Conmutador: reencaminar una entrada a
una salida elegida entre dos o más.
- Interruptor:
apertura o cierre de circuitos, manualmente.
- Pila: acumulador de energía eléctrica.
- Transductor:
transformación de una magnitud física en una eléctrica (ver enlace).
- Visualizador:
muestra de datos o imágenes.
Dispositivos analógicos (algunos ejemplos)
- Amplificador operacional:
amplificación, regulación, conversión de señal, conmutación.
- condensador: almacenamiento de
energía, filtrado, adaptación impedancias.
- Diodo:
rectificación de señales, regulación, multiplicador de tensión.
- Diodo
Zener: regulación de tensiones.
- Inductor:
adaptación de impedancias.
- Potenciómetro: variación de la corriente
eléctrica o la tensión.
- Relé:
apertura o cierre de circuitos mediante señales de control.
- Resistor o
Resistencia: división de intensidad o tensión, limitación de intensidad.
- Transistor:
amplificación, conmutación.
Dispositivos digitales
- Biestable:
control de sistemas secuenciales.
- Memoria: almacenamiento digital de datos.
- Microcontrolador: control de sistemas digitales.
- Puerta lógica: control de sistemas combinacionales.
Dispositivos de potencia
- DIAC:
control de potencia.
- Fusible:
protección contra sobre-intensidades.
- Tiristor:
interruptor semiconductor para el control de potencia.
- Transformador:
elevar o disminuir tensiones, intensidades, e impedancia aparente.
- Rectificador controlado de
silicio (SCR).
- Triac:
control de potencia.
- Varistor:
protección contra sobre-tensiones.
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