PROYECTO
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1 “AÑO DE LA INVERSION PARA EL DESARROLLO RURAL Y LA SEGURIDAD ALIMENTARIA“ ZONAL JUNIN-PASCO- HUANCAVELICA C.F.P. HUANCAYO “PROBADOR DE VELOCÍMETROS ELECTRONICOS” ESPECIALIDAD: Mecánica Automotriz INSTRUCTOR: Harold Sánchez Miranda INTEGRANTES: Junior Soto Orellana SEMESTRE: VI INGRESO: 2010-IIB SECCIÓN: “A”
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“AÑO DE LA INVERSION PARA EL DESARROLLO RURAL Y LA SEGURIDAD ALIMENTARIA“
ZONAL JUNIN-PASCO- HUANCAVELICA
C.F.P. HUANCAYO
“PROBADOR DE VELOCÍMETROS ELECTRONICOS”
ESPECIALIDAD: Mecánica Automotriz
INSTRUCTOR: Harold Sánchez Miranda
INTEGRANTES: Junior Soto Orellana
SEMESTRE: VI
INGRESO: 2010-IIB
SECCIÓN: “A”
HUANCAYO-2014
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FICHA DE CALIFICACION
PROGRAMA: DUAL
CARRERA: MECANICA AUTOMOTRIZ
NOMBRE DEL PARTICIPANTE: SOTO ORELLANA JUNIOR
INGRESO: ID:
EMPRESA: DDVG MEDIC AUTOMOTRIZ SERVICE
DIRECCIÓN: A.V CALLMEN DEL SOLAR Nº 1100
DENOMINACION DEL TRABAJO DE INNOVACION O MEJORA:
“PROBADOR DE VELOCÍMETROS ELECTRONICOS”
AREA DE APLICACIÓN DE LA EMPRESA: Sistema Electrico
CALIFICACION POR LA EMPRESA
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
CALIFICACIÓNPuntaje Max.
Puntaje obtenido
Facilidad de aplicación del trabajo de innovación y/o mejora 07
Beneficios que genera a aplicación 05
Cuantificación e indicadores adecuados para medir los resultados de la innovación y/o mejora
03
Relación entre la inversión estima versus los resultados a obtenerse (costo/beneficio) estimado del retorno de la inversión
05
NOTA: *El evaluador calificara considerando como base el puntaje máximo señalado.*La suma de puntajes obtenidos es la nota del trabajo de innovación.
Lugar y fecha: Huancayo
IVAN DANIEL OMAR VIAL MACUTELANombre y Firma del Directivo de Mayor Nivel Del Área de Aplicación de la empresa
CARGO: Gerente general
478227 2010-II
CALIFICACION DEL PROYECTO DE INNOVACION Y/ O MEJORA(sumatoria de los puntajes obtenidos por cada criterio de evaluación)
En Números
En Letras
3
INDICE
Pág.
1. DEDICATORIA 4
1. PRESENTACION 5
2. DENOMINACIONDEL PROYECTO 6
3. ANTEDEDENTES 7
4. OBJETIVOS 8
5. DESCRIPCION DE LA INNOVACION 9
6. PLANOS DEL TALLER, ESQUEMAS-DIAGRAMAS 48
7. TIPOS Y COSTOS DE MATERIALES 49
8. TIEMPO EMPLEADO PARA LA APLICACIÓN 50
9. CONCLUSIONES 51
10. METODO MEJORADO 52
11. BIBLIOGRAFIA 53
4
Este trabajo se lo dedicado a mis
padres por todo el apoyo que me
dan y a mis instructores por
enseñarme las cosas que aprendí
5
ALUMNO: Junior Soto Orellana
ID: 478227
CARRERA: Mecánica Automotriz
SEMESTRE EMPRESA PROVINCIA-DISTRITO
AV-JR - NUMERO FECHA DE PRACTICA
II CENTRO AUTOMOTRIZ LOS
MANZANOS
HUANCAYO-EL TAMBO
JR.LOS MANZANOS
JULIO-DICIEMBRE
III CENTRO AUTOMOTRIZ JGM
HUANCAYO-CHILCA
JR. RIVA AGÜERO 154
FEBRERO-JULIO
IV DDVG MEDIC AUTOMOTRIZ
SERVICE
HUANCAYO-HUANCAYO
AV.CALLMEN DEL SOLAR
1100
JULIO-DICIEMBRE
V CENTRO AUTOMOTRIZ JGM
HUANCAYO-CHILCA
JR. RIVA AGÜERO 154
FEBRERO-JULIO
VI DDVG MEDIC AUTOMOTIZ
SERVICE
HUANCAYO-HUANCAYO
AV.CALLMEN DEL SOLAR
1100
JULIO-DICIEMBRE
6
“PROBADOR DE VELOCÍMETROS ELECTRONICOS”
DDVG MEDIC AUTOMOTRIZ SERVICE
SECCION
SERVICIOS GENERALES
MECANICA AUTOMOTRIZ
REALIZACION DEL PROYECTO
DEL 07 DE FEBRERO AL 10 DE JULIO
EL TAMBO-HUANCAYO
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ANTECEDENTES DEL PROYECTO
En la empresa que trabajo realizamos trabajos de electricidad como la comprobación
del velocímetro electrónico a vehículos de todas las marcas.
Qué se dedica a la reparación del Sistema eléctrico y electrónico de todo tipo de
vehículos en la línea automotriz, y que no contamos con un “probador de
velocímetros electrónicos” para lo cual recurre dentro del contorno para diagnosticar
la prueba del velocímetro electrónico que funciona en base de un sensor magnético,
que al girar produce una tensión alterna que varía proporcionalmente en amplitud y
en frecuencia con la velocidad del automóvil. Esta tensión se alimenta a la unidad de
control electrónico del automóvil (ECM), que la transforma en una indicación de
voltaje para mostrarla en el medidor de velocidad.
Para dicha prueba los velocímetros electrónicos lo tenemos que llevar a otros talleres
o tiendas de repuestos para que puedan ser probados de una manera no confiable y/o
poco eficaz con un foco prueba o foco piloto, causando en su mayoría pérdida de
tiempo, molestia e inseguridad por el cliente. Demanda de tiempo, demora en el
trabajo e incomodidad delos clientes.
8
DIAGRAMA DE ANALISIS DEL PROCESO ANTES DE LA INNOVACION
EMPRESA:” DDVG SERVICE MEDIC AURTOMOTRIZ”
AREA: Sistema Eléctrico
RESUMEN: Diagnostico al velocímetro electrónico
METODO ACTUAL
DEMORA DE 30 MINUTOS
1.Inspeccionar vehículo
2. Hacer Prueba a Los Componentes
Sospechosos ( tablero y cableado)
3. Verificar Componentes del velocímetro
4. Reemplazar velocímetro electrónico
RESUMENACTIVIDAD
121
9
OBJETIVOS DEL PROYECTO
OBJETIVOS GENERALES:
Este proyecto se ha realizado con la finalidad de hacer un buen diagnóstico del
funcionamiento de los velocímetros electrónicos para descartar fallas que provienen
de fábrica o desgaste del velocímetro electrónico que impidiera el buen
funcionamiento del velocímetro, dañando las partes internas del velocímetro
electrónico, ahorrándonos pérdidas de tiempo y dinero al intentar descartar fallas sin
el instrumento adecuado.
4.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS:
Con fines de equipar al taller con un sistema actualizado, de esta manera brindar un
servicio de calidad, con ventajas competitivas qué garanticen los ingresos y disminuyen
los costos para la mejora del taller, para dar a conocer a las demás empresas que no
cuenten con esta herramienta y así poder también brindar nuestros servicios a las
empresas que lo soliciten.
Implementando dicho equipo lograremos un trabajo eficaz, de garantía y mejor calidad
para generar mayores ingresos económicos en menor tiempo.
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DESCRIPCION DE LA INNOVACION
El proyecto de innovación “PROBADOR DE VELOCÍMETROS ELECTRONICOS” Ha sido
ideado para poder probar los velocímetros electrónicos de todas las marcas.
La forma más común de un velocímetro depende de la interacción de un pequeño
imán fijado al cable con una pequeña pieza de aluminio con forma de dedal fijada al
eje del indicador. A media que el imán rota cerca del dedal, los cambios en el campo
magnético inducen corriente en el dedal, que produce a su vez un nuevo campo
magnético. El efecto es que el imán arrastra al dedal así como al indicador en la
dirección de su rotación sin conexión mecánica entre ellos.
El eje del puntero es impulsado hacia el cero por un pequeño muelle. El par de torsión
en el dedal se incrementa con la velocidad de la rotación del imán (que está controlada
por la transmisión del vehículo). Así que un incremento de la velocidad del coche hace
que el dedal rote y que el indicador gire en el sentido contrario al muelle. Cuando el
par de torsión producido por las corrientes inducidas iguala al del muelle del indicador
éste se detiene apuntando en la dirección adecuada, que corresponde a una cifra en la
rueda indicadora.
El muelle se calibra de forma que una determinada velocidad de revolución del cable
corresponde a una velocidad específica en el velocímetro. Este calibrado debe de
realizarse teniendo en cuenta muchos factores, incluyendo las proporciones de las
ruedas dentadas que controlan al cable flexible, la tasa del diferencial y el diámetro de
los neumáticos. El mecanismo del velocímetro a menudo viene acompañado de un
odómetro y de un pequeño interruptor que envía pulsos a la computadora del
vehículo.
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Sabemos que los velocímetros electrónicos son componentes electrónicos diseñado
para sustituir a los velocímetros mecánicos que están controlados por un cable
recubierto que es tensionado por un conjunto de pequeñas ruedas dentadas en el
sistema de transmisión. Hoy en día ya descontinuados pro los fabricantes automotrices
o en desuso.
El desarrollo de los “PROBADOR DE VELOCÍMETROS ELECTRONICOS” se inicia con la
aplicación de la electrónica al campo automotriz, el funcionamiento de los
velocímetros electrónicos son muy fiables porque son componentes de estado sólido,
esto quiere decir que no son susceptibles al desgaste mecánico o a las caídas. Golpes,
etc. En contraposición a esto son notablemente susceptibles al recalentamiento,
también son dañados por sobre tensión, cortocircuitos provocados por un mal manejo
de estos componentes electrónicos.
Por lo descrito anteriormente, en la fabricación del “PROBADOR DE VELOCÍMETROS
ELECTRONICOS” se tomaron conceptos tecnológicos de electrónica.
CIRCUITO INTEGRADO CD4001 (4 COMPUERTAS NOR DE 2 ENTRADAS):
Circuitos integrados de memoria con una ventana de cristal de cuarzo que posibilita su
borrado mediante radiación ultravioleta.
Un circuito integrado (CI), también conocido como chip o microchip, es una pastilla
pequeña de material semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre
la que se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía y que
está protegida dentro de un encapsulado de plástico o cerámica. El encapsulado
posee conductores metálicos apropiados para hacer conexión entre la pastilla y
un circuito impreso.
Es de unas dimensiones muy reducidas y sus elementos no se pueden separar. Es decir,
el sistema electrónico está formado por circuitos completos y cada uno de ellos
contiene centenas de elementos, todos ellos situados en el cristal de silicio.
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Avances en los circuitos integrados
Los avances que hicieron posible el circuito integrado han sido, fundamentalmente, los
desarrollos en la fabricación de dispositivos semiconductores a mediados del siglo XX y
los descubrimientos experimentales que mostraron que estos dispositivos podían
reemplazar las funciones de las válvulas o tubos de vacío, que se volvieron
rápidamente obsoletos al no poder competir con el pequeño tamaño, el consumo de
energía moderado, los tiempos de conmutación Mínimos, la confiabilidad, la capacidad
de producción en masa y la versatilidad de los CI.
Entre los circuitos integrados más complejos y avanzados se encuentran
los microprocesadores, que controlan numerosos aparatos, desde teléfonos
móviles y hornos de microondas hasta computadoras . Los chips de memorias digitales
son otra familia de circuitos integrados, de importancia crucial para la moderna
sociedad de la información. Mientras que el costo de diseñar y desarrollar un circuito
integrado complejo es bastante alto, cuando se reparte entre millones de unidades de
producción, el costo individual de los Circuitos por lo general se reduce al mínimo. La
eficiencia de los CI es alta debido a que el pequeño tamaño de los chips permite cortas
conexiones que posibilitan la utilización de lógica de bajo consumo (como es el caso
de CMOS), y con altas velocidades de conmutación.
A medida que transcurren los años, los circuitos integrados van evolucionando: se
fabrican en tamaños cada vez más pequeños, con mejores características y
prestaciones, mejoran su eficiencia y su eficacia, y se permite así que mayor cantidad
de elementos sean empaquetados (integrados) en un mismo chip (véase la ley de
Moore). Al tiempo que el tamaño se reduce, otras cualidades también mejoran (el
costo y el consumo de energía disminuyen, y a la vez que aumenta el rendimiento).
Aunque estas ganancias son aparentemente para el usuario final, existe una feroz
competencia entre los fabricantes para utilizar geometrías cada vez más delgadas. Este
proceso, y lo esperado para los próximos años.
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Tipos
Existen al menos tres tipos de circuitos integrados:
Circuitos monolíticos: Están fabricados en un solo mono cristal, habitualmente
de silicio, pero también existen en germanio, arseniuro de galio, silicio-germanio, etc.
Circuitos híbridos de capa fina: Son muy similares a los circuitos monolíticos, pero,
además, contienen componentes difíciles de fabricar con tecnología monolítica.
Muchos conversores y conversores D/A se fabricaron en tecnología híbrida hasta que
los progresos en la tecnología permitieron fabricar resistores precisos.
Circuitos híbridos de capa gruesa: Se apartan bastante de los circuitos monolíticos. De
hecho suelen contener circuitos monolíticos sin cápsula, transistores, diodos, etc.,
sobre un sustrato dieléctrico, interconectados con pistas conductoras. Los resistores se
depositan por serigrafía y se ajustan.
Todo ello se encapsula, en cápsulas plásticas o metálicas, dependiendo de la disipación
de energía calórica requerida. En muchos casos, la cápsula no está "moldeada", sino
que simplemente se cubre el circuito con una resina epoxi para protegerlo. En el
mercado se encuentran circuitos híbridos para aplicaciones en módulos de
radio frecuencia (RF),fuentes de alimentación, circuitos de encendido para automóvil,
etc.
Clasificación
Atendiendo al nivel de integración -número de componentes- los circuitos integrados
se pueden clasificar en:
SSI pequeño nivel: de 10 a 100 transistores.
MSI medio: 101 a 1.000 transistores.
LSI grande: 1.001 a 10.000 transistores.
VLSI muy grande: 10.001 a 100.000 transistores.
ULSI ultra grande: 100.001 a 1.000.000 transistores.
GLSI giga grande: más de un millón de transistores.
En cuanto a las funciones integradas, los circuitos se clasifican en dos grandes grupos:
Circuitos integrados analógicos.
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Pueden constar desde simples transistores encapsulados juntos, sin unión entre ellos,
hasta circuitos completos y funcionales, como amplificadores, osciladores o incluso
receptores completos.
Circuitos integrados digitales:
Pueden ser desde básicas puertas lógicas (AND, OR, NOT) hasta los más
complicados microprocesadores o micro controladores.
Algunos son diseñados y fabricados para cumplir una función específica dentro de un
sistema mayor y más complejo.
En general, la fabricación de los CI es compleja ya que tienen una alta integración de
componentes en un espacio muy reducido, de forma que llegan a ser microscópicos.
Sin embargo, permiten grandes simplificaciones con respecto a los antiguos circuitos,
además de un montaje más eficaz y rápido.
Limitaciones de los circuitos integrados
Existen ciertos límites físicos y económicos al desarrollo de los circuitos integrados.
Básicamente, son barreras que se van alejando al mejorar la tecnología, pero no
desaparecen. Las principales son:
Disipación de potencia
Los circuitos eléctricos disipan potencia. Cuando el número de componentes
integrados en un volumen dado crece, las exigencias en cuanto a disipación de esta
potencia, también crecen, calentando el sustrato y degradando el comportamiento
del dispositivo. Además, en muchos casos es un sistema de realimentación positiva, de
modo que cuanto mayor sea la temperatura, más corriente conduce, fenómeno que se
suele llamar "embasamiento térmico" y, que si no se evita, llega a destruir el
dispositivo. Los amplificadores de audio y los reguladores de tensión son proclives a
este fenómeno, por lo que suelen incorporar protecciones térmicas.
Los circuitos de potencia, evidentemente, son los que más energía deben disipar. Para
ello su cápsula contiene partes metálicas, en contacto con la parte inferior del chip,
que sirven de conducto térmico para transferir el calor del chip al disipador o al
ambiente. La reducción de resistividad térmica de este conducto, así como de las
nuevas cápsulas de compuestos de silicona, permiten mayores disipaciones con
cápsulas más pequeñas.
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Los circuitos digitales resuelven el problema reduciendo la tensión de alimentación y
utilizando tecnologías de bajo consumo, como CMOS. Aun así en los circuitos con más
densidad de integración y elevadas velocidades, la disipación es uno de los mayores
problemas, llegándose a utilizar experimentalmente ciertos tipos de criostatos.
Capacidades y autoinducciones parásitas:
Este efecto se refiere principalmente a las conexiones eléctricas entre el chip, la
cápsula y el circuito donde va montada, limitando su frecuencia de funcionamiento.
Con pastillas más pequeñas se reduce la capacidad y la autoinducción de ellas. En los
circuitos digitales excitadores de buses, generadores de reloj, etc., es importante
mantener la impedancia de las líneas y, todavía más, en los circuitos de radio y
de microondas.
Límites en los componentes
Los componentes disponibles para integrar tienen ciertas limitaciones, que difieren de
sus contrapartidas discretas.
Resistores. Son indeseables por necesitar una gran cantidad de superficie. Por ello sólo
se usan valores reducidos y en tecnologías MOS se eliminan casi totalmente.
Condensadores. Sólo son posibles valores muy reducidos y a costa de mucha
superficie. Como ejemplo, en el amplificador operacional μA741, el condensador de
estabilización viene a ocupar un cuarto del chip.
Inductores. Se usan comúnmente en circuitos de radiofrecuencia, siendo híbridos
muchas veces. En general no se integran.
CIRCUITO INTEGRADO
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DIODOS LED: Es un diodo semiconductor que emite luz. Se usan como indicadores en
muchos dispositivos, y cada vez con mucha más frecuencia, en iluminación. Presentado
como un componente electrónico en 1962, los primeros led es emitían luz roja de baja
intensidad, pero los dispositivos actuales emite de alto brillo en el espectro infrarrojo,
visible y ultravioleta.
Características
Formas de determinar la polaridad de un led de inserción Existen tres formas
principales de conocer la polaridad de un led:
*La pata más larga siempre va a ser el ánodo.3
*En el lado del cátodo, la base del led tiene un borde plano.
*Dentro del led, la plaqueta indica el ánodo. Se puede reconocer porque es más
pequeña que el yunque, que indica el cátodo.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
Ventajas
Los led presentan muchas ventajas sobre las fuentes de luz incandescente y
fluorescente, principalmente por el bajo consumo de energía, mayor tiempo de vida,
tamaño reducido, durabilidad, resistencia a las vibraciones, reducen la emisión de
calor, no contienen mercurio (el cual al exponerse en el medio ambiente es
altamente venenoso), en comparación con la tecnología fluorescente, no crean
campos magnéticos altos como la tecnología de inducción magnética, con los cuales se
crea mayor radiación residual hacia el ser humano; cuentan con mejor índice de
producción cromática que otros tipos de luminarias, reducen ruidos en las líneas
eléctricas, son especiales para utilizarse con sistemas fotovoltaicos (paneles solares) en
comparación con cualquier otra tecnología actual; no les afecta el encendido
intermitente (es decir pueden funcionar como luces estroboscópicas) y esto no reduce
su vida promedio, son especiales para sistemas anti explosión ya que cuentan con un
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material resistente, y en la mayoría de los colores (a excepción de los led azules),
cuentan con un alto nivel de fiabilidad y duración.
Tiempo de encendido
Los led tienen la ventaja de poseer un tiempo de encendido muy corto (menor a 1
milisegundo) en comparación con las luminarias de alta potencia como lo son las
luminarias de alta intensidad de vapor de sodio, aditivos metálicos, halogenuro o
halogenadas y demás sistemas con tecnología incandescentes.
Variedad de colores
La excelente variedad de colores que producen los led ha permitido el desarrollo de
nuevas pantallas electrónicas de texto monocromáticas, bicolores, tricolores y RGB
(pantallas a todo color) con la habilidad de reproducción de vídeo para fines
publicitarios, informativos o tipo indicadores.
Desventajas
Según un estudio reciente parece ser que los led que emiten una frecuencia de luz muy
azul, pueden ser dañinos para la vista y provocar contaminación lumínica. Los led con
la potencia suficiente para la iluminación de interiores son relativamente caros y
requieren una corriente eléctrica más precisa, por su sistema electrónico para
funcionar con voltaje alterno, y requieren de disipadores de calor cada vez más
eficientes en comparación con las bombillas fluorescentes de potencia equiparable.
Funcionamiento
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 mm2), y se pueden usar
componentes ópticos integrados para formar su patrón de radiación.
Aplicaciones
Los led en la actualidad se pueden acondicionar o incorporarse en un porcentaje
mayor al 90 % a todas las tecnologías de iluminación actuales, casas, oficinas,
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industrias, edificios, restaurantes, arenas, teatros, plazas comerciales, gasolineras,
calles y avenidas, estadios (en algunos casos por las dimensiones del estadio no es
posible porque quedarían espacios obscuros), conciertos, discotecas, casinos, hoteles,
carreteras, luces de tráfico o de semáforos, señalizaciones viales, universidades,
colegios, escuelas, estacionamientos, aeropuertos, sistemas híbridos, celulares,
pantallas de casa o domésticas, monitores, cámaras de vigilancia, supermercados, en
transportes (bicicletas, motocicletas, automóviles, camiones tráiler, etc.), en linternas
de mano, para crear pantallas electrónicas de led (tanto informativas como
publicitarias) y para cuestiones arquitectónicas especiales o de arte culturales. Todas
estas aplicaciones se dan gracias a su diseño compacto.
Los diodos infrarrojos (IRED) se emplean desde mediados del siglo XX en mandos a
distancia de televisores, habiéndose generalizado su uso en
otros electrodomésticos como equipos de aire acondicionado, equipos de música, etc.,
y, en general, para aplicaciones de control remoto así como en dispositivos detectores,
además de ser utilizados para transmitir datos entre dispositivos electrónicos como en
redes de computadoras y dispositivos como teléfonos móviles, computadoras de
mano, aunque esta tecnología de transmisión de datos ha dado paso al bluetooth en
los últimos años, quedando casi obsoleta.
Los led se emplean con profusión en todo tipo de indicadores de estado
(encendido/apagado) en dispositivos de señalización (de tránsito, de emergencia, etc.)
y en paneles informativos (el mayor del mundo, del NASDAQ. También se emplean en
el alumbrado de pantallas de cristal líquido de teléfonos móviles, calculadoras,
agendas electrónicas, etc., así como en bicicletas y usos similares. Existen además
impresoras con led.
El uso de led en el ámbito de la iluminación (incluyendo la señalización de tráfico) es
moderado y es previsible que se incremente en el futuro, ya que sus prestaciones son
superiores a las de la lámpara incandescente y la lámpara fluorescente, desde diversos
puntos de vista. La iluminación con led presenta indudables ventajas: fiabilidad, mayor
eficiencia energética, mayor resistencia a las vibraciones, mejor visión ante diversas
circunstancias de iluminación, menor disipación de energía, menor riesgo para el
medio ambiente, capacidad para operar de forma intermitente de modo continuo,
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respuesta rápida, etc. Asimismo, con led se pueden producir luces de diferentes
colores con un rendimiento luminoso elevado, a diferencia de muchas de las lámparas
utilizadas hasta ahora que tienen filtros para lograr un efecto similar (lo que supone
una reducción de su eficiencia energética). Cabe destacar también que diversas
pruebas realizadas por importantes empresas y organismos han concluido que el
ahorro energético varía entre el 70 y el 80 % respecto a la iluminación tradicional que
se utiliza hasta ahora. Todo ello pone de manifiesto las numerosas ventajas que los led
ofrecen en relación al alumbrado público.
Los led de luz blanca son uno de los desarrollos más recientes y pueden considerarse
como un intento muy bien fundamentado para sustituir los focos o bombillas actuales
(lámparas incandescentes) por dispositivos mucho más ventajosos. En la actualidad se
dispone de tecnología que consume el 92 % menos que las lámparas incandescentes
de uso doméstico común y el 30 % menos que la mayoría de las lámparas
fluorescentes; además, estos led pueden durar hasta 20 años y suponer el 200 %
menos de propiedad si se comparan con las lámparas o tubos fluorescentes
convencionales. Estas características convierten a los led de luz blanca en una
alternativa muy prometedora para la iluminación.
También se utilizan en la emisión de señales de luz que se trasmiten a través de fibra
óptica. Sin embargo esta aplicación está en desuso ya que actualmente se opta por
tecnología láser que focaliza más las señales de luz y permite un mayor alcance de la
misma utilizando el mismo cable. Sin embargo en los inicios de la fibra óptica eran
usados por su escaso coste, ya que suponían una gran ventaja frente al coaxial (aún sin
focalizar la emisión de luz).
Pantalla de led: pantalla muy brillante formada por filas de led verdes, azules y rojos
ordenados según la arquitectura RGB, controlados individualmente para formar
imágenes vivas muy brillantes, con un altísimo nivel de contraste. Entre sus principales
ventajas, frente a otras pantallas, se encuentran: buen soporte de color, brillo
extremadamente alto (lo que le da la capacidad de ser completamente visible bajo la
luz del sol), altísima resistencia a impactos.
Tecnología de fabricación
En corriente continua (CC), todos los diodos emiten cierta cantidad
de radiación cuando los pares electrón-hueco se recombinan; es decir, cuando
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los electrones caen desde la banda de conducción (de mayor energía) a la banda de
valencia (de menor energía) emitiendo fotones en el proceso. Indudablemente, por
ende, su color dependerá de la altura de la banda prohibida (diferencias de energía
entre las bandas de conducción y valencia), es decir, de los materiales empleados. Los
diodos convencionales, de silicio o germanio, emiten radiación infrarroja muy alejada
del espectro visible. Sin embargo, con materiales especiales pueden conseguirse
longitudes de onda visibles. Los led e IRED (diodos infrarrojos), además, tienen
geometrías especiales para evitar que la radiación emitida sea reabsorbida por el
material circundante del propio diodo, lo que sucede en los convencionales.
Los
Compuestos empleados en la construcción de led
Compuesto Color Long. de onda
arseniuro de galio Infrarrojo 940 nm
arseniuro de
galio y aluminio rojo e infrarrojo 890 nm
arseniuro fosfuro de galio rojo, anaranjado y amarillo 630 nm
fosfuro de galio verde 555 nm
nitruro de galio verde 525 nm
seleniuro de cinc azul
nitruro de galio e indio azul 450 nm
carburo de silicio azul 480 nm
diamante ultravioleta
silicio en desarrollo
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Primeros led construidos fueron los diodos infrarrojos y de color rojo, permitiendo el
desarrollo tecnológico posterior la construcción de diodos para onda cada vez
menores. En particular, los diodos azules fueron desarrollados a finales de los años
noventa , añadiéndose a los rojos y verdes desarrollados con anterioridad, lo que
permitió —por combinación de los mismos— la obtención de luz blanca. El diodo de
seleniuro de cinc puede emitir también luz blanca si se mezcla la luz azul que emite con
la roja y verde creada por fotoluminiscencia. La más reciente innovación en el ámbito
de la tecnología led son los led ultravioleta, que se han empleado con éxito en la
producción de luz negra para iluminar materiales fluorescentes. Tanto los led azules
como los ultravioletas son caros respecto a los más comunes (rojo, verde, amarillo e
infrarrojo), siendo por ello menos empleados en las aplicaciones comerciales.
Los led comerciales típicos están diseñados para potencias del orden de los 30 a
60 mW. En torno a 1999 se introdujeron en el mercado diodos capaces de trabajar con
potencias de 1 vatio para uso continuo; estos diodos tienen matrices semiconductoras
de dimensiones mucho mayores para poder soportar tales potencias e incorporan
aletas metálicas para disipar el calor (véase convección) generado por el efecto Joule.
Hoy en día se están desarrollando y empezando a comercializar led con prestaciones
muy superiores a las de hace unos años y con un futuro prometedor en diversos
campos, incluso en aplicaciones generales de iluminación. Como ejemplo, se puede
destacar que Ni chía Corporación ha desarrollado led de luz blanca con una eficiencia
luminosa de 150 lm/W utilizando para ello una corriente de polarización directa de
20 miliamperios (mA). Esta eficiencia, comparada con otras fuentes de luz solamente
en términos de rendimiento, es aproximadamente 1,7 veces superior a la de
la lámpara fluorescente con prestaciones de color altas (90 lm/W) y aproximadamente
11,5 veces la de una lámpara incandescente (13 lm/W). Su eficiencia es incluso más
alta que la de la lámpara de vapor de sodio de alta presión (132 lm/W), que está
considerada como una de las fuentes de luz más eficientes.
22
Explicación detallada de funcionamiento
El funcionamiento normal consiste en que, en los materiales conductores, un electrón,
al pasar de la banda de conducción a la de valencia, pierde energía; esta energía
perdida se manifiesta en forma de un fotón desprendido, con una amplitud, una
dirección y una fase aleatoria.
Energía perdida, cuando pasa un electrón de la banda de conducción a la de valencia,
se manifieste como un fotón desprendido o como otra forma de energía (calor por
ejemplo) depende principalmente del tipo de material semiconductor. Cuando un
A Ánodo
B Cátodo
1 Lente/encapsulado epóxido (cápsula plástica)
2 Contacto metálico (hilo conductor)
3 Cavidad reflectora (copa reflectora)
4 Terminación del semiconductor
5 Yunque
6 Plaqueta
7
8 Borde plano
23
diodo semiconductor se polariza directamente, los huecos de la zona positiva se
mueven hacia la zona negativa y los electrones se mueven de la zona negativa hacia la
zona positiva; ambos desplazamientos de cargas constituyen la corriente que circula
por el diodo.
Si los electrones y huecos están en la misma región, pueden recombinarse, es decir, los
electrones pueden pasar a "ocupar" los huecos "cayendo" desde un nivel energético
superior a otro inferior más estable. Este proceso emite con frecuencia un fotón en
semiconductores de banda prohibida directa con la energía correspondiente a su
banda prohibida (véase semiconductor). Esto no quiere decir que en los demás
semiconductores (semiconductores de banda prohibida indirecta no se produzcan
emisiones en forma de fotones; sin embargo, estas emisiones son mucho más
probables en los semiconductores de banda prohibida directa (como el nitruro de
galio) que en los semiconductores de banda prohibida indirecta (como el silicio).
La emisión espontánea, por tanto, no se produce de forma notable en todos los diodos
y solo es visible en diodos como los led de luz visible, que tienen una disposición
constructiva especial con el propósito de evitar que la radiación sea reabsorbida por el
material circundante, y una energía de la banda prohibida coincidente con la
correspondiente al espectro visible. En otros diodos, la energía se libera
principalmente en forma de calor, radiación infrarroja o radiación ultravioleta. En el
caso de que el diodo libere la energía en forma de radiación ultravioleta, se puede
conseguir aprovechar esta radiación para producir radiación visible mediante
sustancias fluorescentes o fosforescentes que absorban la radiación ultravioleta
emitida por el diodo y posteriormente emitan luz visible.
El dispositivo semiconductor está comúnmente encapsulado en una cubierta
de plástico de mayor resistencia que las de vidrio que usualmente se emplean en
las lámparas incandescentes.
24
Circuito básico de polarización directa de un solo led.
Para conectar led de modo que iluminen de forma continua, deben estar polarizados
directamente, es decir, con el polo positivo de la fuente de alimentación conectada al
ánodo y el polo negativo conectado al cátodo. Además, la fuente de alimentación debe
suministrarle una tensión o diferencia de potencial superior a su tensión umbral. Por
otro lado, se debe garantizar que la corriente que circula por ellos no exceda los límites
admisibles, lo que dañaría irreversiblemente al led. (Esto se puede hacer de manera
sencilla con una resistencia R en serie con los led). En las dos imágenes de la derecha
pueden verse unos circuitos sencillos que muestran cómo polarizar directamente led.
La diferencia de potencial varía de acuerdo a las especificaciones relacionadas con el
color y la potencia soportada.
En términos generales, pueden considerarse de forma aproximada los siguientes
valores de diferencia de potencial:9
Rojo = 1,8 a 2,2 voltios.
Anaranjado = 2,1 a 2,2 voltios.
Amarillo = 2,1 a 2,4 voltios.
Verde = 2 a 3,5 voltios.
25
Azul = 3,5 a 3,8 voltios.
Blanco = 3,6 voltios.
Luego, mediante la ley de Ohm, puede calcularse la resistencia R adecuada para
la tensión de la fuente que utilicemos.
El término en la fórmula se refiere al valor de corriente para la intensidad luminosa
que necesitamos. Lo común es de 10 miliamperios para led de baja luminosidad y
20 mA para led de alta luminosidad; un valor superior puede inutilizar el led o reducir
de manera considerable su tiempo de vida.
Otros led de una mayor capacidad de corriente, conocidos como led de potencia (1 W,
3 W, 5 W, etc.), pueden ser usados a 150 mA, 350 mA, 750 mA o incluso a 3000 mA
dependiendo de las características opto eléctricas dadas por el fabricante.
Cabe recordar que también pueden conectarse varios en serie, sumándose las
diferencias de potencial en cada uno. También se pueden hacer configuraciones en
paralelo, aunque este tipo de configuraciones no son muy recomendadas para diseños
de circuitos con led eficientes.
Tecnologías relacionadas
OLED
El comienzo del siglo XXI ha visto aparecer los diodos OLED (led orgánicos), fabricados
con materiales polímeros orgánicos semiconductores. Aunque la eficiencia lograda con
estos dispositivos está lejos de la de los diodos inorgánicos, y son biodegradables, su
fabricación promete ser considerablemente más barata que la de aquellos, siendo
además posible depositar gran cantidad de diodos sobre cualquier superficie
empleando técnicas de pintado para crear pantallas en color.
El OLED (diodo orgánico de emisión de luz) es un diodo basado en una capa
electroluminiscente que está formada por una película de componentes orgánicos que
reaccionan a un determinado estímulo eléctrico, generando y emitiendo luz por sí
mismos.
26
No se puede hablar realmente de una tecnología OLED, sino más bien de tecnologías
basadas en OLED, ya que son varias las que hay, dependiendo del soporte y finalidad a
la que vayan destinados. Su aplicación es realmente amplia, mucho más que cualquier
otra tecnología existente. Pero además, las tecnologías basadas en OLED no solo
tienen una aplicación puramente como pantallas reproductoras de imagen, sino que su
horizonte se amplía al campo de la iluminación, privacidad y otros múltiples usos que
se le pueda dar.
Las ventajas de esta nueva tecnología son enormes, pero también tiene una serie de
inconvenientes, aunque la mayoría de estos son totalmente circunstanciales y
desaparecerán, en unos casos, conforme se siga investigando en este campo, y en
otros, conforme vaya aumentando su uso y producción.
Una solución tecnológica que pretende aprovechar las ventajas de la eficiencia alta de
los led típicos (hechos con materiales inorgánicos principalmente) y los costes menores
de los OLED (derivados del uso de materiales orgánicos) son los sistemas de
iluminación híbridos (orgánicos/inorgánicos) basados en diodos emisores de luz. Dos
ejemplos de este tipo de solución tecnológica los está intentado comercializar la
empresa Cyberlux con los nombres de HWL (luz blanca híbrida) y HML ( luz multicolor
híbrida), cuyo resultado puede producir sistemas de iluminación mucho más eficientes
y con un coste menor que los actuales.
RESISTORES 3 DE 1K (R1, R2, R3), 1 DE 2.2M (R5), 1 DE 4.7M (R4):
27
Se le denomina resistencia eléctrica a la igualdad de oposición que tienen los
electrones al desplazarse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el
Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (Ω), en
honor al físico alemán George, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre.
La resistencia está dada por la siguiente fórmula:
En donde ρ es el coeficiente de proporcionalidad o la resistividad del material.
La resistencia de un material depende directamente de dicho coeficiente, además es
directamente proporcional a su longitud (aumenta conforme es mayor su longitud) y
es inversamente proporcional a su sección transversal (disminuye conforme aumenta
su grosor o sección transversal)
Descubierta por Georg Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un parecido
conceptual a la fricción en la física mecánica. La unidad de la resistencia en el Sistema
Internacional de Unidades es el ohmio (Ω). Para su medición, en la práctica existen
diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un ohmímetro. Además, su
cantidad recíproca es la conductancia, medida en Siemens.
Además, de acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de un material puede definirse
como la razón entre la diferencia de potencial eléctrico y la corriente en que atraviesa
dicha resistencia, así:1
Donde R es la resistencia en ohmios, V es la diferencia de potencial en voltios e I es
la intensidad de corriente en amperios.
También puede decirse que "la intensidad de la corriente que pasa por un conductor
es directamente proporcional a la longitud e inversamente proporcional a su
resistencia"
Según sea la magnitud de esta medida, los materiales se pueden clasificar
en conductores, aislantes y semiconductor. Existen además ciertos materiales en los
que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno
denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente
nulo.
28
Comportamientos ideales y reales
Circuito con resistencia.
Una resistencia ideal es un elemento pasivo que disipa energía en forma de calor
según la ley de Joule. También establece una relación de proporcionalidad entre la
intensidad de corriente que la atraviesa y la tensión medible entre sus extremos,
relación conocida como ley de Ohm:
Donde i (t) es la corriente eléctrica que atraviesa la resistencia de valor R y u (t) es
la diferencia de potencial que se origina. En general, una resistencia real podrá tener
diferente comportamiento en función del tipo de corriente que circule por ella.
Comportamiento en corriente continúa
Una resistencia real en corriente continua (CC) se comporta prácticamente de la misma
forma que si fuera ideal, esto es, transformando la energía eléctrica en calor por efecto
Joule. La ley de Ohm para corriente continua establece que:
donde R es la resistencia en ohmios, V es la diferencia de potencial en voltios e I es
la intensidad de corriente en amperios.
Comportamiento en corriente alterna
29
Diagrama fasorial.
Como se ha comentado anteriormente, una resistencia real muestra un
comportamiento diferente del que se observaría en una resistencia ideal si la
intensidad que la atraviesa no es continua. En el caso de que la señal aplicada sea
senoidal, corriente alterna (CA), a bajas frecuencias se observa que una resistencia real
se comportará de forma muy similar a como lo haría en CC, siendo despreciables las
diferencias. En altas frecuencias el comportamiento es diferente, aumentando en la
medida en la que aumenta la frecuencia aplicada, lo que se explica fundamentalmente
por los efectos inductivos que producen los materiales que conforman la resistencia
real.
Bobinado estos efectos se incrementan por el devanado de hilo resistivo alrededor del
soporte cerámico, además de aparecer una cierta componente capacitiva si la
frecuencia es especialmente elevada. En estos casos, para analizar los circuitos, la
resistencia real se sustituye por una asociación serie formada por una resistencia ideal
y por una bobina también ideal, aunque a veces también se les puede añadir un
pequeño condensador ideal en paralelo con dicha asociación serie. En los conductores,
además, aparecen otros efectos entre los que cabe destacar el efecto pelicular.
Consideremos una resistencia R, como la de la figura 2, a la que se aplica una tensión
alterna de valor:
De acuerdo con la ley de Ohm circulará una corriente alterna de valor:
30
Donde. Se obtiene así, para la corriente, una función senoidal que está en fase con la
tensión aplicada.
Si se representa el valor eficaz de la corriente obtenida en forma polar:
Y operando matemáticamente:
De donde se deduce que en los circuitos de CA la resistencia puede considerarse como
una magnitud compleja con parte real y sin parte imaginaria o, lo que es lo mismo con
argumento nulo, cuya representación biónica y polar serán:
Asociación de resistencias
Resistencia equivalente
31
Asociaciones generales de resistencias: a) Serie y b) Paralelo. c) Resistencia
equivalente.
Se denomina resistencia equivalente de una asociación respecto de dos puntos A y B, a
aquella que conectada a la misma diferencia de potencial, UAB, demanda la
misma intensidad, I (ver figura 4). Esto significa que ante las mismas condiciones, la
asociación y su resistencia equivalente disipan la misma potencia.
Asociación en serie
Dos o más resistencias se encuentran conectadas en serie cuando al aplicar al conjunto
una diferencia de potencial, todas ellas son recorridas por la misma corriente.
Para determinar la resistencia equivalente de una asociación serie imaginaremos que
ambas, figuras 4a) y 4c), están conectadas a la misma diferencia de potencial, UAB. Si
aplicamos la segunda ley de Kirchhoff a la asociación en serie tendremos:
Aplicando la ley de Ohm:
En la resistencia equivalente:
Finalmente, igualando ambas ecuaciones se obtiene que:
Y eliminando la intensidad:
Por lo tanto, la resistencia equivalente a n resistencias montadas en serie es igual a la
sumatoria de dichas resistencias.
Asociación en paralelo
Dos o más resistencias se encuentran en paralelo cuando tienen dos terminales
comunes de modo que al aplicar al conjunto una diferencia de potencial, UAB, todas las
resistencias tienen la misma caída de tensión, UAB.
Para determinar la resistencia equivalente de una asociación en paralelo imaginaremos
que ambas, figuras 4b) y 4c), están conectadas a la misma diferencia de potencial
mencionada, UAB, lo que originará una misma demanda de corriente eléctrica, I. Esta
32
corriente se repartirá en la asociación por cada una de sus resistencias de acuerdo con
la primera ley de Kirchhoff:
Aplicando la ley de Ohm:
En la resistencia equivalente se cumple:
Igualando ambas ecuaciones y eliminando la tensión UAB:
De donde:
Por lo que la resistencia equivalente de una asociación en paralelo es igual a la inversa
de la suma de las inversas de cada una de las resistencias.
Existen dos casos particulares que suelen darse en una asociación en paralelo:
1. Dos resistencias: en este caso se puede comprobar que la resistencia equivalente es
igual al producto dividido por la suma de sus valores, esto es:
2. k resistencias iguales: su equivalente resulta ser:
Asociación mixta
33
Asociaciones mixtas de cuatro resistencias: a) Serie de paralelos, b) Paralelo de series
y c) Ejemplo de una de las otras posibles conexiones.
En una asociación mixta podemos encontrarnos conjuntos de resistencias en serie con
conjuntos de resistencias en paralelo. En la figura 5 pueden observarse tres ejemplos
de asociaciones mixtas con cuatro resistencias.
A veces una asociación mixta es necesaria ponerla en modo texto. Para ello se utilizan
los símbolos "+" y "//" para designar las asociaciones serie y paralelo respectivamente.
Así con (R1 + R2) se indica que R1 y R2 están en serie mientras que con (R1//R2) que
están en paralelo. De acuerdo con ello, las asociaciones de la figura 5 se pondrían del
siguiente modo:
a) (R1//R2)+ (R3//R4)
b) (R1+R3)// (R2+R4)
c) ((R1+R2)//R3)+R4
34
Desarrollando se obtiene:
a)
b)
c)
Asociaciones estrella y triángulo
A
a) Asociación en estrella.
b) Asociación en triángulo.
En la figura a) y b) pueden observarse respectivamente las asociaciones estrella y
triángulo, también llamadas y o delta respectivamente. Este tipo de asociaciones
son comunes en las cargas trifásicas. Las ecuaciones de equivalencia entre ambas
asociaciones vienen dadas por el teorema de Ken Nelly:
Resistencias en estrella en función de las resistencias en triángulo (transformación de
triángulo a estrella)
35
El valor de cada una de las resistencias en estrella es igual al cociente del producto de
las dos resistencias en triángulo adyacentes al mismo terminal entre la suma de las
tres resistencias en triángulo.
Resistencias en triángulo en función de las resistencias en estrella (transformación de
estrella a triángulo)
El valor de cada una de las resistencias en triángulo es igual la suma de las dos
resistencias en estrella adyacentes a los mismos terminales más el cociente del
producto de esas dos resistencias entre la otra resistencia.
Asociación puente
36
Asociación puente.
Si en una asociación paralela de series como la mostrada en la figura se conecta una
resistencia que una las dos ramas en paralelo, se obtiene una asociación puente como
la mostrada en la
La determinación de la resistencia equivalente de este tipo de asociación tiene sólo
interés pedagógico. Para ello se sustituye bien una de las configuraciones en triángulo
de la asociación, la R1-R2-R5 o la R3-R4-R5 por su equivalente en estrella, bien una de
las configuraciones en estrella, la R1-R3-R5 o la R2-R4-R5 por su equivalente en
triángulo. En ambos casos se consigue
transformar el conjunto en una asociación
mixta de cálculo sencillo. Otro método
consiste en aplicar una fem (E) a la
asociación y obtener su resistencia
equivalente como relación de dicha fem y
la corriente total demandada (E/I).
El interés de este tipo de asociación está
en el caso en el que por la resistencia
central, R5, no circula corriente o R4, en
función de las otras tres.
Resistencia de un conductor
El conductor es el encargado de unir
eléctricamente cada uno de los
componentes de un circuito. Dado que
tiene resistencia óhmica, puede ser
Resistividad de algunos materiales a 20 °C
Material Resistividad (Ω·m)
Plata2 1,55 × 10–8
Cobre3 1,70 × 10–8
Oro4 2,22 × 10–8
Aluminio5 2,82 × 10–8
Wolframio6 5,65 × 10–8
Níquel7 6,40 × 10–8
Hierro8 8,90 × 10–8
Platino9 10,60 × 10–8
Estaño10 11,50 × 10–8
Acero inoxidable 30111 72,00 × 10–8
Grafito12 60,00 × 10–8
37
considerado como otro componente más con características similares a las de la
resistencia eléctrica.
De este modo, la resistencia de un conductor eléctrico es la medida de la oposición
que presenta al movimiento de los electrones en su seno, es decir la oposición que
presenta al paso de la corriente eléctrica.
Generalmente su valor es muy pequeño y por ello se suele despreciar, esto es, se
considera que su resistencia es nula (conductor ideal), pero habrá casos particulares en
los que se deberá tener en cuenta su resistencia (conductor real).
La resistencia de un conductor depende de la longitud del mismo ( ) en m, de su
sección ( ) en m², del tipo de material y de la temperatura. Si consideramos la
temperatura constante (20 º C), la resistencia viene dada por la siguiente expresión:
En la que es la resistividad (una característica propia de cada material).
Influencia de la temperatura .La variación de la temperatura produce una variación en
la resistencia. En la mayoría de los metales aumenta su resistencia al aumentar la
temperatura, por el contrario, en otros elementos, como el carbono o el germanio la
resistencia disminuye.
Como ya se comentó, en algunos materiales la resistencia llega a desaparecer cuando
la temperatura baja lo suficiente. En este caso se habla de superconductores.
Potencia que disipa una resistencia
Una resistencia disipa en calor una cantidad de potencia cuadráticamente proporcional
a la intensidad que la atraviesa y a la caída de tensión que aparece en sus bornes.
Comúnmente, la potencia disipada por una resistencia.
Así como la potencia disipada por cualquier otro dispositivo resistivo, se puede hallar
mediante:
38
A veces es más cómodo usar la ley de Joule para el cálculo de la potencia disipada, que
es:
O también
Observando las dimensiones del cuerpo de la resistencia, las características de
conductividad de calor del material que la forma y que la recubre, y el ambiente en el
cual está pensado que opere, el fabricante calcula la potencia que es capaz de disipar
cada resistencia como componente discreto, sin que el aumento de temperatura
provoque su destrucción. Esta temperatura de fallo puede ser muy distinta según los
materiales que se estén usando. Esto es, una resistencia de 2 W formada por un
material que no soporte mucha temperatura, estará casi fría (y será grande); pero
formada por un material metálico, con recubrimiento cerámico, podría alcanzar altas
temperaturas (y podrá ser mucho más pequeña).
El fabricante dará como dato el valor en vatios que puede disipar cada resistencia en
cuestión. Este valor puede estar escrito en el cuerpo del componente o se tiene que
deducir de comparar su tamaño con los tamaños estándar y sus respectivas potencias.
El tamaño de las resistencias comunes, cuerpo cilíndrico con 2 terminales.
CAPACITOR: DE 100 NF: Se llama capacitor a un dispositivo que almacena carga
eléctrica. El capacitor está formado por dos conductores próximos uno a otro,
39
separados por un aislante, de tal modo que puedan estar cargados con el mismo valor,
pero con signos contrarios.
POTENCIÓMETRO DE 5KΩ / KILOHMIOS:
Un potenciómetro es un resistor cuyo valor de resistencia es variable. De esta manera,
indirectamente, se puede controlar la intensidad que fluye por un circuito si se conecta
en paralelo, o la diferencia de potencial al conectarlo en serie.
Normalmente, los potenciómetros se utilizan en circuitos de poca corriente. Para
circuitos de corrientes mayores, se utilizan los reóstatos, que pueden disipar más
potencia.
Construcción
Existen dos tipos de potenciómetros:
Potenciómetros impresos, realizados con una pista de carbón o de cermet sobre un
soporte duro como papel baquelizado, fibra, alúmina, etc. La pista tiene sendos
contactos en sus extremos y un cursor conectado a un patín que se desliza por la pista
resistiva.
Potenciómetros bobinados, consistentes en un arrollamiento toroidal de un hilo
resistivo (por ejemplo, constatan) con un cursor que mueve un patín sobre el mismo.
Tipos:
Potenciómetros deslizantes.
40
Según su aplicación se distinguen varios tipos:
Potenciómetros de mando. Son adecuados para su uso como elemento de control en
los aparatos electrónicos. El usuario acciona sobre ellos para variar los parámetros
normales de funcionamiento. Por ejemplo, el volumen de una radio.
Potenciómetros de ajuste. Controlan parámetros pre ajustado, normalmente en
fábrica, que el usuario no suele tener que retocar, por lo que no suelen ser accesibles
desde el exterior. Existen tanto encapsulados en plástico como sin cápsula, y se suelen
distinguir potenciómetros de ajuste vertical, cuyo eje de giro es vertical, y
potenciómetros de ajuste horizontal, con el eje de giro paralelo al circuito impreso.
Según la ley de variación de la resistencia:
Potenciómetros lineales. La resistencia es proporcional al ángulo de giro.
Generalmente denominados con una letra B.
Logarítmicos. La resistencia depende logarítmicamente del ángulo de giro.
Generalmente denominados con una letra A.
Sinodales. La resistencia es proporcional al seno del ángulo de giro. Dos
potenciómetros sinodales solidarios y girados 90° proporcionan el seno y el coseno del
ángulo de giro. Pueden tener topes de fin de carrera o no.
Anti logarítmicos. Generalmente denominados con una letra F.
En los potenciómetros impresos la ley de resistencia se consigue variando la anchura
de la pista resistiva, mientras que en los bobinados se ajusta la curva a tramos, con
hilos de distinto grosor.
Potenciómetros multivuelta. Para un ajuste fino de la resistencia existen
potenciómetros multivuelta, en los que el cursor va unido a un tornillo des
multiplicador, de modo que para completar el recorrido necesita varias vueltas del
órgano de mando.
Tipos de potenciómetros de mando
41
Potenciómetros rotatorios. Se controlan girando su eje. Son los más habituales pues
son de larga duración y ocupan poco espacio.
Potenciómetros deslizantes. La pista resistiva es recta, de modo que el recorrido del
cursor también lo es. Han estado de moda hace unos años y se usa, sobre todo, en
ecualizadores gráficos, pues la posición de sus cursores representa la respuesta del
ecualizador. Son más frágiles que los rotatorios y ocupan más espacio. Además suelen
ser más sensibles al polvo.
Potenciómetros múltiples. Son varios potenciómetros con sus ejes coaxiales, de modo
que ocupan muy poco espacio. Se utilizaban en instrumentación, autorradios, etc.
Potenciómetros digitales
Se llama potenciómetro digital a un circuito integrado cuyo funcionamiento simula el
de un potenciómetro Analógico.
Potenciómetro rotatorio, el más común.
Tipo Pasivo
Principio de funcionamiento
Resistividad
Fecha de invención John Ambrose Fleming(1904)
Símbolo electrónico
(Europa)
(USA)
42
TRANSFORMADOR 120/240VCA A 12.6 VCA DE 1.5 AMP:NTP-D1806-79:Dispositivo
eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de
corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el
caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la
salida.
FUSIBLE 1.5 A: Dispositivo, constituido por un soporte adecuado, un filamento o
lámina de un metal o aleación de bajo punto de fusión que se intercala en un punto
determinado de una instalación eléctrica para que se funda, por Efecto Joule, cuando
la intensidad de corriente supere, por un cortocircuito o un exceso de carga, un
determinado valor que pudiera hacer peligrar la integridad de los conductores de la
instalación con el consiguiente riesgo de incendio o destrucción de otros elementos.
43
LA CONSTRUCCIÓN DE ESTE PROYECTO “PROBADOR DE VELOCÍMETROS
ELECTRONICOS” SE HA DISEÑADO DE LA SIGUIENTE MANERA:
El proyecto consta de una fuente variable que fabricaremos y una punta lógica que
también fabricaremos, una fuente de voltaje variable c es una fuente de voltaje con
una salida de voltaje variable (1.5 V a 15.0 Voltios) con capacidad de entrega de
corriente continua de hasta de 1.5 Amperios.
Se obtienen 500 mA a la salida, suficiente para muchas aplicaciones, Este dispositivo
tiene protección contra sobre corrientes que evita el integrado se queme
accidentalmente debido a un corto circuito.
El voltaje de salida depende de la posición que tenga la patilla variable del
potenciómetro de 5 KΩ (kilohmios), patilla que se conecta a la patilla de ajuste del
integrado. (COM)
El transformador debe de tener un secundario con un voltaje lo suficientemente alto
como para que la entrada al regulador IN se mantenga 3 voltios por encima de su
salida OUT a plena carga, esto debido a requisitos de diseño del circuito integrado.
En este caso se espera obtener, a la salida, un máximo de 15.0 voltios lo que significa
que a la entrada del integrado debe de haber por lo menos 18.0 Voltios.
Se puede poner un diodo entre los terminales de salida y entrada para proteger al
regulador de posibles voltajes en sentido opuesto.
Para obtener un voltaje de 18 voltios en la entrada IN se debe tener un transformador
con un voltaje de: 18 voltios /1.41 = 12.77 Voltios A.C.
Normalmente se encuentran transformadores con un voltaje en el secundario de 12.6
voltios, lo que significa que el voltaje final máximo que se puede obtener con este
regulador es el esperado.
44
Esto se hace debido a que cuando la fuente de voltaje se apaga, algunas veces el
voltaje de salida se mantiene alto por más tiempo que el voltaje de entrada. Se pone el
cátodo hacia la patita IN y el ánodo hacia la patita OUT.
Un capacitor electrolítico de 100uF se coloca a la salida para mejorar la respuesta
transitoria, y un capacitor de 0.1uF (no se encuentra en el diagrama) se recomienda
colocar en la entrada del regulador si éste no se encuentra cerca del capacitor
electrolítico de 4,700uF.
LISTA DE COMPONENTES DEL CIRCUITO
-Circuitos integrados: 1 Regulador de voltaje LM317T
-Diodos: 1 puente de diodos de 2 amperios o más.
-Resistores: 1 de 220Ω / ohmios, 1 potenciómetro de 5KΩ / kilohmios
-Capacitores: 1 de 4,700uF, 25 Voltios, electrolítico. 1 de 100uF de 16 Voltios,
electrolítico. 2 de 0.1uF
- Otros: 1 Transformador 120/240VCA a 12.6 VCA de 1.5 amp.
45
PUNTA LOGICA:
Este circuito de una punta lógica es muy útil para todos los que desean tener un instrumento que mida los niveles lógicos de sus circuitos digitales. Al ser un circuito implementado con circuitos integrados. La alimentación de la punta lógica se obtiene del circuito bajo prueba. El cuidado que hay que tener es el de no invertir los terminales de alimentación, por eso a la hora de la implementación es importante establecer los colores de cada una de los cables de conexión. El Color rojo, para el cable que se conecta al voltaje positivo (CN2) y color negro para el cable que va a 0 voltios. (CN3).El funcionamiento es muy sencillo. Se utiliza el circuito integrado CMOS 4001 que tiene 4 compuertas NOR de dos entradas, 3 diodos LED y unos componentes pasivos. La señal se aplica al terminal CN1, que está conectado a una compuerta NOR de entradas que está conectado como compuerta NOT o inversora. La señal invertida se aplica a 2 diodos LED. El diodo que se encienda dependerá del nivel de voltaje a la salida de la compuerta. Si la entrada es de nivel alto la salida de la primera compuerta será de nivel bajo y activará el LED rojo. En caso contrario, cuando la señal que se llega es de nivel bajo, la salida de esta compuerta será de nivel alto y el LED que se enciende será el verde.
En el caso de que la señal que se esté llevando sea pulsante (el nivel de voltaje varié constantemente entre nivel alto y bajo) tanto el diodo LED rojo como el verde se verán ligeramente encendidos.
Para informar que una señal pulsante está siendo llevada, se utiliza el diodo LED amarillo que se iluminará intermitentemente.
Esta intermitencia se logra con la utilización de la segunda y tercera compuertas NOR, C1 y R4 para implementar un oscilador.
La salida del oscilador se aplica a una 4ta compuerta NOR conectada como compuerta inversora que es la que activa directamente al LED amarillo a través de un resistor
Este oscilador es continuamente disparado por la salida de la primera compuerta NOR.
46
LISTA DE COMPONENTES DEL CIRCUITO
- 1 circuito integrado CD4001 (4 compuertas NOR de 2 entradas )- 3 diodos LED (1 rojo, 1 verde, 1 amarillo- 5 resistores: 3 de 1K (R1,R2,R3), 1 de 2.2M (R5), 1 de 4.7M (R4)- 1 capacitor: de 100 nF
47
Una vez que hemos fabricado la fuente de voltaje variable y la punta lógica
procederemos a unir en una sola .La energía positiva de la fuente variable ira al
positivo del velocímetro electrónico y al terminal positivo de la punta lógica. La energía
negativa de la fuente variable ira al negativo del velocímetro y al terminal negativo de
la punta lógica.
La punta lógica detectara la señal del velocímetro electrónico y se prendera el diodo
led de color verde y se verá el correcto funcionamiento del velocímetro al momento de
girar el engranaje del velocímetro la señal del velocímetro generar una señal eléctrica
de pulsante y tener una frecuencia de repetición de pulso proporcional a la velocidad
lineal o angular indicarse;
medio para generar repetitivamente una señal eléctrica.
En la fabricación de este proyecto “PROBADOR DE VELOCÍMETROS ELECTRONICOS se
debe tomar en cuenta la N.T.P. (5) 370.054 (punto atierra) que es vital para evitar
descargas eléctricas por estática. Se sebe se tener un pozo a tierra. Ya que los equipos
de soldadura de estaño usan voltaje alterno de 220VAC. También se debe tener en
cuenta la N.T.P.370.221 (conductores de alambre y cables para uso eléctrico), porque
la elección de los cables es vital al momento se hacer una instalación eléctrica, ya que
si se eligiera un conductor o cable de un segmento inadecuado se puede provocar un
cortocircuito por recalentamiento de conductor. Otro punto destacable acerca de este
circuito integrado es que al ser su voltaje de alimentación entre+5 hasta+18 voltios de
corriente directa, puede ser alineado pro una batería se usó automotriz sin ningún
inconveniente haciendo referencia a la N.T.P.383.027 (acumuladores eléctricos se usó
automotriz).
Para la elaboración de este proyecto se debe tener conocimientos básicos se
electrónica, como diseñar una plaqueta cobreada con el circuito impreso del diagrama
o esquema electrónico, para lo se usa acido cúprico cuya ingestión puede ser letal, se
igual modo se debe saber que todo el proceso de ensamblaje y montaje de los
48
componentes se hace en una habitación bien ventilada porqué al momento de soldar
con una pistola de soldar que producen humos tóxicos nocivos para la salud humana.
PASOS DEL ARMADO
Elementos electrónicos soldar los componentes
El probador preparado Proyecto terminado
49
ESQUEMAS Y PLANOS DE TALLER
Ubicación del taller:
ESQUEMA DEL TALLER
ZONA DE TRABAJOZONA DE AUTOS
CUARTO DE HERRAMIENTAS
Almacén
OFICINA
CENTRO DE LIMPIEZA
BAÑO
50
TIPOS Y COSTOSDE LOS MATERIALES
“PROBADOR DE VELOCÍMETROS ELECTRONICOS”
MATERIALES UNIDADES COSTO S/circuito integrado CD4001 (4 compuertas NOR de 2
entradas tecnología CMOS)
1 30.00
diodos LED (1 rojo, 1
verde, 1 amarillo
3 1.00
resistores: 3 de 1K
(R1,R2,R3), 1 de 2.2M
(R5), 1 de 4.7M (R4)
5 1.00
capacitor: de 100 nF 1 3.00
Circuitos integrados: 1 Regulador de voltaje
LM317T
11 25.00
Diodos: 1 puente de
diodos de 2 amperios o
más
1 2.00
Resistores: de 220Ω /
ohmios,
1 1.00
Potenciómetro de 5 K
ohmios
1 5.00
Capacitores: 1 de
4,700uF, 25 Voltios,
1 2.00
Transformador
120/240VCA a 12.6 VCA
de 1.5 amp
1 30.00
Fusible de 1.5 amperios
para
1 1.00
ZONA DE TRABAJOZONA DE AUTOS
PUERTA
51
Cable (calibre .número
14mm de diámetro)
4m 4.00
Caja metálica 1 30.00
Estaño 6m 4.00
Acido férrico ¼ de litro 3.00
TOTAL DE GASTOS 112.00
TIEMPO EMPLEADO O ESTIMADO PARA LA APLICACIÓN.
Febrero Marzo Abril Mayo JunioNUMERO TAREAS 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 BUSQUEDA DE INFORMACION * * *
2 ENTREGA DE BOSQUEJO *
3
3.1
3.2
DESARROLLO DEL PROYECTOEsquematizar Diagrama.Quemar Molde *
*
*
44.14.24.3
COMPRAR MATERIALESDiseñar Placa PVC.Sumergir al acido el pvc Montar componentes en protoboard
*
*
*
*
55.15.2
ANALIZAR DEFECTOS.Verificar los componentes.Verificar esquema
* *
*
* * *
MONTAR COMPONENTES
*6
*77.1
SOLDAR COMPONENTES.Soldar cordones y periféricos *
8 PRUEBA DEL PROYECTO * *
9 FINALIZACION DEL PROYECTO * *
52
10 ENTREGA DEL PROYECTO *
CONCLUSIONES FINALES.
1. Este proyecto nos ayudara a conocer un poco más del amplio mundo de la
tecnología en la parte electrónica que cada día más avanza rápidamente. A su
vez demandara más trabajo para nuestra empresa y/o Taller ya que aquellas
que no cuentan con este “PROBADOR DE VELOCÍMETROS
ELECTRONICOS”
Acudirán a nosotros para realizarles el trabajo de poder probarles sus
velocímetros electrónicos a la vez que llegaran más clientes y generalmente
más entrada de capital y ahorraremos más tiempo .Para aprovechar con otros
trabajos que se presenta en la empresa. Dimos una iniciativa de mejoramiento
de nuestra empresa que se dedica a brindar servicios eléctricos Automotrices.
1. Gestión y mantenimientos de procesos productivos.
2. Facilitar el trabajo en lo concerniente a sistemas de carga.
3. Cumplir con las expectativas presentadas por los clientes
4. Brindarles un trabajo de buena calidad.
5. Ahorrarles tiempo y dinero.
6. Mejora de la productividad de la empresa.
7. Se ha superado el inconveniente de la demora.
53
METODO MEJORADO
Inspeccionar vehículo.
Desmontar componentes
sospechosos.
Probar el regulador con el
“PROBADOR DE VELOCÍMETROS
ELECTRONICOS”
Reemplazar componentes sospechosos
RESUMENACTIVIDAD N·
130
54
BIBLIOGRAFIA.
BOSH TORRANO ANGEL ELECTRONICA PRATICA RESISTOR, México D.F 1993.
ECG Master Replacement Guide. USA 2000.
MARKUZ JOHN GUIA PRÁCTICA DE CIRCITOS ELECTRONICOS México D.F 1995.
SENATI ELECTRONICA BASICA
SENATI PROCESOS FUNDAMENTALES DE LA FORMACION Y CAPACITACION PROFESIONAL.
