Componentes Electrónicos y Dispositivos de Medición: Funcionamiento y Aplicaciones

Transistores

Los transistores son dispositivos eléctricos constituidos por semiconductores que tienen dos o más uniones PN. Estos elementos permiten regular y controlar corrientes muy grandes mediante una señal formada por una corriente más pequeña, por lo tanto, funcionan de manera análoga a los relés, pero con varias ventajas.

Constitución de los Transistores

Están constituidos por un cristal de semiconductor que tiene una región dopada de tipo N situada entre dos regiones dopadas con impurezas tipo P, con lo que se consiguen dos uniones PN. Los transistores de este tipo son PNP. Si el semiconductor se dopa tipo P y se sitúa entre regiones dopadas con impurezas tipo N, se obtiene un transistor NPN.

Las tres regiones del transistor se denominan: emisor, base y colector. El colector y el emisor son siempre las regiones dopadas con impurezas del mismo tipo, mientras que la base es la región que se dopa con impurezas del tipo opuesto.

Funcionamiento

Puede actuar de dos formas distintas:

1. Como interruptor: actúa como un relé, comportándose entre el emisor y el colector como un interruptor abierto o cerrado según la presencia o no de corriente en la base, siendo la intensidad de la base inferior a la del colector.
2. Como amplificador: aumenta las pequeñas variaciones de corriente de la base de forma proporcional, en grandes variaciones de corriente en el circuito general. Así, la pequeña variación de corriente de un polímetro la podemos amplificar en una mayor corriente variable que regule la velocidad del impulso de la calefacción.

Montaje del Transistor

Hay que tener en cuenta: el tipo, patillaje, polaridad y circuito principal de mando.

Polarización de Emisor

1. Como conmutador: se coloca el receptor o la carga con el diodo E-B. Este diodo no está conectado directamente a la fuente de alimentación y, al intercalarse la carga entre ellos, no existe el riesgo de generarse. En este tipo de montajes siempre se trabaja con su mayor ganancia.
2. Como amplificador: su misión es aumentar la intensidad de la señal de los sensores para que pueda ser elevada como procesador para amplificar la intensidad que se envía a los actuadores para que estos funcionen.

Tiristores

Los tiristores son semiconductores de potencia formados por cuatro cristales. Pueden ser considerados una combinación de dos transistores independientes. El tiristor posee tres terminales de conexión: ánodo, cátodo y terminal de control o puerta.

Voltímetro

Sirve para medir en serie tensiones en los circuitos. Se conecta en paralelo con el circuito a medir. Se diferencia del amperímetro en que la resistencia SUM tiene un valor muy grande y además va conectada en serie con la bobina del aparato.

Óhmetro

Sirve para medir resistencias o verificar continuidad en circuitos y conductores eléctricos. Para verificar si un conductor está interrumpido, si da el valor 0, el conductor está bien, y si no da nada o infinito, está interrumpido.

Constitución del Óhmetro

Está constituido por un amperímetro al que se le añaden interiormente dos resistencias, siendo una de estas dos un potenciómetro o un reóstato. La resistencia a medir se coloca entre los puntos de prueba, estableciéndose una corriente entre el circuito del aparato y la resistencia. La corriente es proporcional a la batería del aparato.

Normas de Empleo del Óhmetro

1. Ajustar la aguja al 0. Se consigue juntando las puntas de prueba y actuando sobre el reóstato. Una vez ajustado, medimos.
2. Se lee el valor de la resistencia medida en la escala de los ohmios, aplicando el factor de multiplicación al campo de medida utilizado según la posición en la que se encuentre el selector del aparato.

Precauciones en el Empleo del Óhmetro

1. No debe existir ninguna fuente de alimentación conectada al circuito a medir.
2. En el circuito a medir, en el momento de realizar la medida, no habrá conectado ningún otro elemento. Para evitarlo, desconectamos uno de los terminales del elemento.
3. Durante la medida, no se tocará con la mano ni el elemento a medir ni las puntas metálicas del aparato. Si lo hiciésemos, añadiríamos nuestra resistencia corporal.

Métodos para Medir Resistencias

1. Directamente a través del óhmetro.
2. Indirectamente según la caída de tensión. Con este método, se calcula la resistencia aplicada de la ley de Ohm. Necesitamos un voltímetro y un amperímetro conectados en el circuito.
3. Mediante el puente Wheatstone: es un puente de corriente continua que se utiliza para medir resistencias de valor medio.

Polímetro

Son instrumentos eléctricos capaces de realizar distintos tipos de medida de magnitudes.

• A. Analógico: tiene un cuadrante de distintas escalas por las que se mueve la aguja. No son muy utilizados debido al consumo que tienen.
• B. Digitales: en ellos se sustituye el cuadrante de escalas y aguja por una pantalla de cristal. Son los que se deben emplear en el automóvil.

Partes del Polímetro

1. Cuadrante: zona protegida por un cristal donde se encuentran las distintas escalas o pantalla.
2. Escalas: distintas graduaciones que se disponen en los cuadrantes de los polímetros analógicos.

Características de las Escalas

1. Número total de divisiones (NT): es el número de divisiones que se encuentra en la escala.
2. Desviación (d): corresponde al número de divisiones que recorre la aguja desde que inicia su movimiento hasta que se para sobre una división determinada.
3. Campo de medida (CM): también se denomina capacidad, rango, calibre o valor de fondo de la escala del aparato, y es la máxima medida que se puede realizar con un aparato que se encuentra en unas determinadas condiciones de conexión.
4. Campo de lectura (CL): incluye la parte de la escala con divisiones, que es donde se puede efectuar la medida con exactitud.
5. Constante de lectura (KL): es el valor de una división de escala. Viene en toda ella o bien en su zona acotada.

Tipos de Escalas

1. Escala uniforme: cada dos divisiones consecutivas siempre son iguales.
2. Escala expandida: los intervalos son diferentes al principio y al final de la escala, pudiéndose medir con exactitud solo su zona central.
3. Escala cuadrática: el intervalo entre dos divisiones consecutivas varía proporcionalmente con el cuadrado de la magnitud.
4. Escala logarítmica: los intervalos van siendo cada vez menores a medida que se avanza en la escala.

Verificación del Aislante

1. Desconectamos el borne + de la batería del circuito a medir o desconectamos el conductor a comprobar de su punto de alimentación.
2. Escoger la escala adecuada del polímetro.
3. Desconectar el receptor del circuito a medir.
4. Conectar el + del polímetro al borne + de la batería o al punto de alimentación del conductor y el polo – del voltímetro al borne de alimentación del circuito o cable a comprobar.
5. Las fugas de corriente causan una mayor o menor desviación de la aguja del voltímetro.

Detección de un Cortocircuito

1. Se desconecta el fusible fundido y se intercala entre los bornes del mismo un polímetro.
2. Con todos los circuitos que protege dicho fusible desconectados, se van conectando uno a uno y se observa lo que marque el voltímetro.
3. Al llegar al circuito donde se encuentra el cortocircuito, el voltímetro marcará la tensión de la batería.
4. Una vez identificado el circuito, revisaremos este detenidamente hasta encontrarlo.