Conoce La Terminología Esencial De La Instrumentación Electrónica

¿Sabías que la instrumentación electrónica es una parte fundamental en la electrónica? Está basada en el uso de dispositivos electrónicos para medir, controlar, monitorear, y predecir variables precisas dentro de ciertos ambientes. Si eres nuevo en el tema de la instrumentación electrónica, ¡pronto te darás cuenta de que es necesario conocer las definiciones básicas de la terminología esencial! Aprende hoy mismo sobre la terminología esencial que acompaña al uso de la instrumentación electrónica.

Comprender la terminología esencial de la instrumentación electrónica comienza con entender los conceptos básicos detrás de cada dispositivo. Una medición es un proceso de recopilación de información sobre una variable física o ambiental, determinado por un dispositivo de medición. Los sensores y transmisores son dispositivos usados para medir una variable específica, como temperatura, presión, movimiento, o velocidad. Comúnmente, estos dispositivos emiten una señal eléctrica que puede ser leída por el dispositivo de medición.

Luego viene la etapa de procesamiento de información. Esto se logra con el uso de dispositivos de procesamiento como tarjetas de computadora, microcontroladores, FPGA, DSP, etc. Estos dispositivos toman la información recibida del sensor/transmisor y la procesan para realizar ciertas acciones, tales como controlar un motor, activar un ventilador, monitorizar un sistema, etc.

Además, es importante tener en cuenta los elementos que se usan para actuar sobre un ambiente. Estos incluyen actuadores, como motores, válvulas, relés, interruptores, etc., y controles, como interruptores de encendido/apagado, reguladores de voltaje, controles PID, entre otros. Estos permiten que el usuario tenga control sobre el ambiente.

Aprender todos los conceptos fundamentales de la instrumentación electrónica es un paso necesario para lograr el éxito en ésta. La terminología esencial de la instrumentación electrónica es una parte integral de la electrónica, y es importante entender cómo se relacionan los sensores, transmisores, procesamiento de información, actuadores, y controles. Desde mediciones hasta actividades de control, ¡la instrumentación electrónica se ha convertido en una herramienta esencial para un ingeniero electrónico!

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Curso Instrumentacion Industrial. Conceptos basicos. Tema 1.3. P1

¿Qué es un circuito integrado?

Un circuito integrado es un dispositivo microelectrónico construido dentro de un chip semiconductor. Estos circuitos tienen la capacidad de realizar todas las tareas de electrónica digital y se pueden utilizar para el control o el procesamiento de señales.

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Los circuitos integrados son conocidos por ser lo suficientemente pequeños como para colocarse en la mayoría de los aparatos electrónicos. Estos circuitos integrados hacen más fácil la construcción de los dispositivos electrónicos, ya que todas las partes están enclaustradas dentro de un solo chip semiconductor.

Los circuitos integrados pueden contener muchos componentes como resistencias, condensadores, transistores, diodos, etc. También están equipados con circuitos lógicos para realizar operaciones aritméticas y lógicas. Estos circuitos integrados están diseñados para funcionar bajo demanda, y una vez activo el procesador, pueden realizar una gran variedad de tareas.

Los circuitos integrados también son conocidos como microprocesadores. Estos dispositivos son un componente clave en la mayoría de los componentes electrónicos modernos, y suelen estar hechos con una tecnología avanzada. Por lo tanto, los fabricantes de dispositivos electrónicos tienden a elegir microprocesadores de primera calidad para obtener los mejores resultados.

Los circuitos integrados pueden ser programados para realizar diversas tareas y procesar información. Un ejemplo popular es un ordenador portátil, que generalmente está equipado con un procesador que se encarga de todos los cálculos realizados por el ordenador. También hay otros dispositivos electrónicos como teléfonos celulares, consolas de juegos y reproductores multimedia que cuentan con circuitos integrados.

Los circuitos integrados pueden ser diseñados para operar de maneras diferentes. Algunos circuitos integrados están diseñados para funcionar con energía eléctrica directa o corriente alterna (AC). Otros circuitos integrados están diseñados para funcionar con energía de baterías, lo que les permite trabajar sin necesidad de obtener energía externa.

Los circuitos integrados también se pueden configurar para trabajar con diferentes protocolos de comunicación. Esto significa que pueden enviar y recibir datos a través de redes inalámbricas, ethernet, USB y muchos más. Estos circuitos son esenciales para que los dispositivos electrónicos modernos funcionen correctamente.

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Los circuitos integrados proporcionan a los dispositivos electrónicos sus propias capacidades de procesamiento, lo que les permite realizar varias tareas complejas a la vez. Estos pueden ser utilizados en una amplia gama de dispositivos, desde computadoras hasta teléfonos celulares hasta drones, lo que los hace una herramienta indispensable para la ingeniería moderna.

¿Por qué se utilizan los relés en los sistemas electrónicos?

Los relés son dispositivos muy utilizados en los sistemas electrónicos debido a la versatilidad que ofrecen. Estos dispositivos constan de una bobina, comúnmente hecha de alambre enrollado alrededor de un núcleo de hierro, y un colector que actúa como interruptor. Un campo magnético se genera cuando una corriente eléctrica pasa por la bobina, lo cual mueve el colector. Esta movilidad se utiliza para conectar o desconectar circuitos. Estas características hacen de los relés un elemento esencial para muchos sistemas electrónicos.

Control de Potencia: Los relés son ampliamente usados para el manejo de cargas pesadas en forma automática ya que somos capaces de controlar la potencia de un dispositivo suministrando solo una pequeña cantidad de energía para su activación.

Reacción En Cadena: Debido a la facilidad que ofrecen para encender o apagar diversos dispositivos, los relés son usados también para la creación de reacciones en cadena entre varios componentes electrónicos.

Alimentación en Forma Alterna: Para sistemas que requieren recibir energia eléctrica de forma alterna, los relés juegan un papel muy importante ya que nos permiten invertir la dirección del flujo de corriente cada vez que cambia el sentido de rotación del campo magnético.

Seguridad: Con los relés somos capaces de mantener aisladas partes de los circuitos con el objetivo de evitar cualquier tipo de fallas. También se usan para proporcionar seguridad a personas y equipos mediante el uso de sensores y dispositivos activados por contacto.

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¿Cuáles son los distintos tipos de circuitos conmutados?

El término "circuito conmutado" se refiere a un circuito eléctrico que se puede encender y apagar con el objetivo de controlar la corriente eléctrica. Esto se logra mediante componentes de circuito integrados como interruptores, relés o transistores. Los circuitos conmutados permiten que los dispositivos modernos funcionen con mayor eficiencia y seguridad, lo que significa que tienen muchas aplicaciones en la electrónica actual. Existen varios tipos de circuitos conmutados, los cuales se describen a continuación:

Interruptores: Estos son dispositivos mecánicos básicos que se utilizan para conectar o desconectar la corriente eléctrica. Los interruptores permiten controlar la cantidad de energía que fluye a través de un circuito y generalmente se usan para prender, apagar y regular la potencia de un dispositivo.

Relés: Este es un dispositivo electromagnético que se utiliza para abrir o cerrar un circuito con la ayuda de una señal eléctrica. Los relés están diseñados para responder a una corriente eléctrica en vez de accionarse manualmente. Estos se usan ampliamente en sistemas de control electrónicos debido a su gran versatilidad.

Transistores: Estos son dispositivos semiconductores que se utilizan para controlar la energía eléctrica de manera eficiente. Los transistores son capaces de regular el flujo de corriente con la ayuda de una pequeña señal eléctrica, lo cual significa que son extremadamente útiles para controlar una gran cantidad de energía. Los transistores se usan principalmente en dispositivos electrónicos como computadoras y televisores.

Triacs: Un Triac es un dispositivo semiconductor bidireccional de alto voltaje y corriente que se utiliza para controlar la potencia en un circuito. Los Triacs se usan ampliamente en circuitos de iluminación, motores y otros dispositivos que requieren un gran nivel de control.

SCR: El SCR (Volt-amperímetro controlado por puerta) es un dispositivo de control de alta potencia y múltiples propósitos que se utiliza para controlar grandes cantidades de energía. Los SCR pueden ser operados de forma manual y automática, lo cual permite controlar la corriente eléctrica de manera precisa.

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¿Cómo se calcula el voltaje de salida de un convertidor PWM?

Calculando el voltaje de salida de un convertidor PWM:

Para calcular el voltaje de salida de un convertidor PWM, es importante entender el concepto de control de ancho de pulso (PWM por sus siglas en inglés). PWM es una técnica de modulación de señal utilizada para controlar la cantidad de energía que se suministra a un circuito electrónico, mediante el uso de una señal cuadrada. Esta señal es emitida por un circuito generador, formado por un oscilador y un controlador PWM.

La señal PWM se genera al comparar una onda de control de señal con una onda de referencia constante. El voltaje de salida del convertidor PWM se obtiene multiplicando la frecuencia de muestreo (frecuencia de la señal PWM) por el duty cycle. El duty cycle es un porcentaje que está relacionado directamente con el tiempo de conmutación de la señal PWM, y se define como el tiempo en el que la señal PWM permanece encendida dividido entre el tiempo total de la señal.

En términos generales, el cálculo del voltaje de salida de un convertidor PWM se realiza de la siguiente forma:

• Calcula el voltaje de la señal PWM.
• Determina el valor del duty cycle.
• Multiplica el voltaje de la señal PWM por el valor del duty cycle.

Los circuitos PWM están diseñados para entregar un voltaje de salida constante, sin importar la carga a la que estén conectados. Esto se debe a que el duty cycle cambia según la carga para mantener el voltaje de salida constante. Para conseguir los mejores resultados, se debe calibrar el duty cycle para que se adapte al diseño del circuito.

¿Cuáles son las principales características de un inversor de corriente?

Las principales características de un inversor de corriente son:

• Transforma energía de baja frecuencia a alta frecuencia. Esto significa que los inversores de corriente pueden convertir fuentes de energía como el gasolina, baterías o energía solar en potencia eléctrica.
• Pueden almacenar energía para usarla cuando sea necesario. Esta capacidad se conoce como "inversión de flujo" y es especialmente importante para los proyectos de energía renovable que necesitan una fuente de alimentación.
• Permite transferir energía entre sistemas de conexión diferentes. Muchos inversores también permiten controlar la cantidad de energía que se transfiere entre sistemas.
• Pueden ser usados para regular el voltaje y evitar cortocircuitos en redes eléctricas complejas. Esto significa que los inversores de corriente son especialmente útiles en proyectos de ingeniería eléctrica grandes que implican muchos dispositivos.
• Pueden ser utilizados para regular la frecuencia de la corriente. Esto significa que los inversores de corriente pueden asegurar que los dispositivos eléctricos funcionen a velocidades adecuadas.

¿Cuáles son las diferentes clases de reguladores lógicos programables?

Los reguladores lógicos programables (PLD) son un grupo de circuitos integrados digitales que pueden ser programados para realizar unas funciones específicas. Estos circuitos se utilizan en equipos electrónicos, como computadoras, teléfonos móviles, televisores, etc. Existen diferentes tipos de PLDs, cada uno con sus características particulares. Los PLDs se clasifican principalmente en cuatro grupos:

• Dispositivos programables de puertas lógicas.
• Dispositivos programables de palabras lógicas.
• Memorias programables ROM.
• Circuitos programables CPLD.

Dispositivos programables de puertas lógicas (PLD): Los dispositivos programables de puertas lógicas son los más simples y antiguos de los PLDs. Estos circuitos están formados por una red de puertas lógicas tales como AND, OR, NOT, NAND, etc. Se les conoce comúnmente como "puertaoides” debido a que están compuestos principalmente por puertas lógicas. Estos circuitos se programan mediante la programación de circuitos.

Dispositivos programables de palabras lógicas (PAL): Los dispositivos programables de palabras lógicas son los dispositivos PLD más comunes y versátiles. Estos circuitos están diseñados para realizar funciones más complejas que los dispositivos programables de puertas lógicas. Estos dispositivos se programan con lenguajes de alta nivel como Verilog, VHDL o ABEL. Los PALs tienen la capacidad de reemplazar gran cantidad de circuitos discretos.

Memorias programables ROM (PROM): Las memorias programables ROM son un tipo de memoria de solo lectura que se encuentran en muchos equipos electrónicos, como impresoras, computadoras, teléfonos móviles, etc. Estas memorias se "graban" con información por medio de un programador de ROMs. Una vez grabadas, la información de las ROMs no puede ser modificada.

Circuitos programables CPLD: Los circuitos programables CPLD (Complex Programmable Logic Device) son los PLDs más modernos y potentes. Estos circuitos se usan para realizar funciones complejas, requiriendo menos componentes para su implementación que otros tipos de PLDs. Los CPLDs se programan mediante lenguajes de descripción de hardware como Verilog, VHDL o ABEL.