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Simulación de Sistemas Electrónicos

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ElectrónicaLa 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 microscópico de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente.

Aplicaciones de la electrónicaLa 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 dos 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 controlTelecomunicacionesElectrónica de potencia

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Sistemas Electrónicos

Entradas o Inputs – 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.Circuitos de Procesamiento de señales– Consisten en piezas electrónicas conectadas juntas para manipular, interpretar y transformar las señales de voltaje y corriente provenientes de los transductores.Salidas o 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 este obscureciendo.

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:

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Sistemas Electrónicos

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En general, todos los sistemas electrónicos constan de tres bloques funcionales claramente diferenciados:bloques de entrada, bloques de proceso y bloques de salida.

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Un bloque de entrada es aquel a través del cual se introduce la orden o señal, bien a través de un elemento accionador (interruptor, pulsador, pedal, …) o bien a través de sensores (finales de carrera, células fotoeléctricas, boyas, …).

Un bloque de proceso es aquel que se ocupa de transformar la señal de entrada en otra (señal de salida) capaz de accionar el módulo de salida. Son los dispositivos que deciden cuál es la acción a realizar.

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Un bloque de salida se encarga de realizar la acción correspondiente para la que se diseña,recibiendo la señal de salida del bloque de proceso para actuar (motores, lámparas, timbres,altavoces, ...).

Básicamente existen dos tipos de sistemas electrónicos, los de lazo abierto y los de lazo cerrado.

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Tipos de Sistemas Electrónicos

Los sistemas de lazo abierto son aquellos en los que la salida no tiene efecto sobre la acción de control (esdecir, que la señal de salida no tiene influencia en la señal de entrada). La variable que queremos controlarpuede divergir considerablemente del valor deseado debido a la presencia de perturbaciones externas.

EJEMPLO.Lavadora

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Tipos de Sistemas Electrónicos

Los sistemas de lazo cerrado son aquellos en los que hay realimentación. La salida tiene efecto sobre la acción de control (es decir, que la señal de salida tiene influencia en la señal de entrada). Se corrigen los efectos de las perturbaciones.

EjemploPlancha Eléctrica

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Circuitos Electrónicos

Se denomina Circuito Electrónico a una serie de elementos o componentes eléctricos (tales como resistencias, inductancias, condensadores y fuentes) o electrónicos, conectados eléctricamente entre sí con el propósito de generar, transportar o modificar señales electrónicas. Los circuitos electrónicos o eléctricos se pueden clasificar de varias maneras:

Por el tipo de información

Por el tipo de régimen

Por el tipo de señal Por su configuración

AnalógicosDigitalesMixtos

PeriódicoTransitorioPermanente

De corriente continuaDe corriente alterna

Mixtos

SerieParaleloMixtos

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Elementos Básicos de un Circuito Electrónico

RESISTENCIAS LINEALES.

CONDENSADORES.

DIODOS.

TRANSISTORES

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RESISTENCIAS LINEALES

Las resistencias lineales son las que cumplen la Ley de Ohm es decir, existe una proporcionalidad directa entre el voltaje aplicado y la intensidad que circula por ellas. El factor de proporcionalidad es el valor de la resistencia.

CONDENSADORES

Un condensador es un componente electrónico formado por dos placas metálicas, llamadas armaduras, separadas entre sí por un material aislante, llamado dieléctrico. Tienen la función de almacenar energía o carga eléctrica para cederla en el momento que sea necesario.

Los condensadores pueden ser de capacidad fija o de capacidad variable.

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No Polarizado

CONDENSADORES

Polarizado

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DIODOS

Un diodo es un componente electrónico que permite el paso de la corriente eléctrica en un sentido y lo impide en sentido contrario. Está formado por la unión de dos materiales semiconductores, uno del tipo “P” y otro del tipo “N”. Por tanto está provisto de dos terminales denominados ánodo (+) y cátodo (‐). Como norma general, el sentido de circulación de la corriente en un diodo va del ánodo al cátodo. Su símbolo es:

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Cuando un diodo se conecta a una tensión eléctrica, se dice que está polarizado. Esta polarización puede ser directa o inversa.

-La polarización directa se produce cuando se conecta el polo positivo del generador al ánodo y el polo negativo del generador al cátodo. De este modo el diodo se comporta como un conductor de corriente.

- La polarización inversa se produce en el caso contrario, es decir, el polo positivo al cátodo y el negativo al ánodo. En este caso el diodo impide el paso de la corriente eléctrica y se comporta como un aislante.

DIODOS

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CORRIENTE ELÉCTRICA

La corriente eléctrica es un flujo de electrones, impulsados por lasfuerzas que se establecen entre cargas eléctricas de diferente signo. Dependiendo de que esta fuerza (fuerza electromotriz, diferencia depotencial, voltaje, tensión eléctrica) mantenga su valor o no podemosencontrar los distintos tipos de corriente eléctrica:

Corriente continua

Corriente alterna

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CORRIENTE CONTINUA– Está originada por una fuerza electromotriz que mantiene siempre la misma polaridad.– En la corriente continua, los electrones circulan siempre en la misma dirección.– La corriente continua puede ser:

Uniforme: Mantiene su valor de modo

constante en el tiempo Variable:

Siguiendo o no una ley de variación

CORRIENTE ALTERNA– Está originada por una fuerza electromotriz que cambia polaridad.– En la corriente alterna, los electrones el movimiento de los electrones cambia de sentido de forma alternativa.– La corriente alterna puede o no seguir una ley de variación

CORRIENTE ELÉCTRICA

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Ejemplos de Software que Simula Sistemas Electrónicos

Crocodile Clips 3

Digital Simulator

Electronics Workbench

Solve Elec

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Solve Elec

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Es un programa de simulación de circuitos electrónicos

Solve Elec

Es muy sencillo de usar. Nos provee de un gráfico, las ecuaciones por las que resolvió el sistema, y bastantes componentes como para armar nuestro circuito. Diodos, transistores, operacionales, generadores de señal, etc.

Con Solve Elec podés

Dibujar y analizar circuitos eléctricos que funcionen con DC o AC.Obtener fórmulas y valores de las intencidades y tensiones definidos en el circuito.Verificar ecuaciones relacionadas a circuitos.Hacer gráficos.

DC: Corriente ContinuaAC: Corriente Alterna

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Crocodile Clips

Permite la simulación de circuitos eléctricos y electrónicos, de un nivel medio-avanzado, junto con sistemas mecánicos y electromecánicos.

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Entre las características principales

Simulación conjunta de circuitos eléctricos, electrónicos (tanto digitales como analógicos) y sistemas mecánicos .

La simbología puede ser configurada para visualizarse según norma americana o norma IEC.

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GRACIAS