ELECTRÓNICA Y SIMULACIÓN

Introducción a la materia Electrónica General

La electrónica es la rama de la física y especialización de la ingeniería que estudia y emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducción y control de flujo de electrones y partículas cargadas eléctricamente. El uso del electrón como partícula o como onda electromagnética.

La electrónica se comenzó a desarrollar su utilidad al aplicarla en el área de comunicaciones inalámbricas, destacándose en 1894 Guillermo MARCONI, un ingeniero eléctrico, empresario e inventor italiano, Premio Nobel de Física en 1909, que construyó un emisor y un receptor de ondas hertzianas, un año después realizó con éxito la transmisión mediante ondas de una transmisión telegráfica (hasta entonces el medio de comunicación más rápido era el telégrafo, pero iba cableado). En 1901, realizó la transmisión sin cables a mayor distancia hasta entonces, tres mil cuatrocientos kilómetros, desde Inglaterra hasta las costas norteamericanas de Terranova.

Guillermo MARCONI

Con el desarrollo de la electrónica en el área de telecomunicaciones con más de 100 años, en la actualidad a través de la electrónica se construyen: receptores de radio, televisores, computadoras, equipo de audio, celulares, etc.

Actualmente existen componentes electrónicos  interconectados entre sí, clasificándose en elementos pasivo y elementos activos.

Los elementos pasivos son aquellos que no requiere entregarle energía para que puedan funcionar como las resistencias, capacitores e inductores. Se utilizan para controlar la corriente eléctrica.

Resistencia eléctrica: Es la oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas o electrones.

Capacitor Eléctrico: Un capacitor o condensador, teniendo como su función principal es almacenar energía eléctrica, pero de forma diferente, en resumen la función de un capacitor es almacenar cargas eléctricas de forma instantánea y liberarla de la misma forma en el preciso momento que se requiera.

Inductor eléctrico: La bobina o inductor por su forma (espiras de alambre arrollados) almacena energía en forma de campo magnético. El símbolo de una bobina / inductor se muestra en el gráfico:

Amplificador Operacional

El amplificador tiene 2 entradas: una de ellas es la entrada inversora (-) y la otra es la entrada no inversora (+) y tiene una sola salida. 

Este amplificador se alimenta usualmente por una fuente de voltaje de doble polaridad que está en los rangos de +/- 5 Voltios a +/- 15 Voltios

El Amplificador Operacional inversor
La entrada se lleva a la entrada inversora a través de la resistencia R1, en tanto que la entrada no inversora se conecta a tierra. Se establece una trayectoria de retroalimentación que inicia en la salida, pasa por la resistencia R2 y llega a la entrada inversora. 
la señal de salida es igual en forma (no necesariamente en magnitud) a la señal de entrada, pero invertida. (cuando la señal de entrada se mueve en un sentido, la de salida se mueve en sentido opuesto).

El Amplificador Operacional No inversor
La señal entra directamente a la entrada no inversora (+) y la resistencia de entrada R1 se pone a tierra. En este caso la impedancia de entrada es mucho mayor que en el caso del amplificador inversor la señal de entrada y la señal de salida se mueve en el mismo sentido o sea la señal de salida sigue a la de entrada (están en fase). 
En esta configuración la ganancia de de voltaje es siempre mayor de 1 y está dada por la fórmula:
Av = 1 + R2 / R1

 

El Amplificador Operacional Seguidor
Es aquel circuito que proporciona a la salida la misma tensión que a la entrada

El Amplificador Operacional Sumador inversor

Al igual que el amplificador inversor, X es una tierra virtual. Por lo tanto, la suma de las corrientes que entran a X debe ser igual a la suma de corrientes que salen. Por consiguiente:

I= IA+IB+IC

 

VIDEO DE LA SIMULACION EN PROTEUS

Para su descarga de la simulacion:

AMPLIFICADORES OPERACIONALES EN PROTEUS

PUENTE H CON TRANSISTORES

Un Puente en H es un circuito electrónico que permite a un motor eléctrico DC girar en ambos sentidos, avance y retroceso. Son ampliamente usados en robótica y como convertidores de potencia. Los puentes H están disponibles como circuitos integrados, pero también pueden construirse a partir de componentes discretos.

El término "puente H" proviene de la típica representación gráfica del circuito. Un puente H se construye con 4 interruptores (mecánico

s o mediante transistores). Cuando los interruptores S1 y S4 están cerrados (y S2 y S3 abiertos) se aplica una tensión positiva en el motor, haciéndolo girar en un sentido. Abriendo los interruptores S1 y S4 (y cerrando S2 y S3), el voltaje se invierte, permitiendo el giro en sentido inverso del motor.

Con la nomenclatura que estamos usando, los interruptores S1 y S2 nunca podrán estar cerrados al mismo tiempo, porque esto cortocircuitaría la fuente de tensión. Lo mismo sucede con S3 y S4.

S1	S2	S3	S4	RESULTADO
1	0	0	1	GIRA EN UN SENTIDO
0	1	1	0	GIRA EN OTRO SENTIDO
0	0	0	0	NO HAY ALIMENTACION
1	0	1	0	FRENADO

Grafica en el Proteus del PUENTE H con transistores 2N3904

VIDEO DE SIMULACION

DESCARGA DEL ARCHIVO SOLO PROTEUS 8.1

DESCARGA AQUI EL ARCHIVO


RUTEADO EN ARES CON EL PLANO DE TIERRA

En este pequeño tutorial les enseñare a todos ustedes como rutear en Ares con un plano a Tierra, el Isis y Ares son parte del software Proteus, como procedimiento primero se simula en Isis y luego se lo rutea en Ares la ventaja del software Proteus es que nos permite visualizar en 3D el circuito simulado y dándonos una clara idea de cómo se verá físicamente el circuito.

Para ser más implícitos vamos hacer un ejemplo, vamos a simular una fuente de 5 Voltios, el circuito tendrá las siguientes características puede entrar de (9 a 12 voltios dc) y tenemos a la salida del circuito 5 voltios. 

En este circuito utilizaremos los siguientes materiales:

1.- 2 CONN-SIL 2

2.- 2 CAPACITOR CERAMICO DE 10NF (25 VOLTIOS)

3.- 2 CAPACITORES ELECTROLITICOS 10 UF (25 VOLTIOS)

4.- 1 REGULADOR DE VOLTAJE 7805

5.- 1 LED RED

6.- 1 RESISTENCIA DE 220 OHM

El siguiente paso es simular el circuito en la interface de Isis para comprobar su funcionamiento.

 

Una vez realizado lo antes mencionado, se prosigue con el ruteado en Ares, para rutear en ares se debe presionar en el botón rojo donde dice * ARES PCB layout * como muestra la siguiente gráfica.

 

 

Cuando se entre a la interface de ARES  se debe seleccionar el área de trabajo para poder poner todos los elementos para su respectivo ruteado, como se muestra en la siguiente gráfica

.

 Con todos los elementos puestos  en el area de trabajo se debe configurar las siguientes opciones en los siguientes botones, Desing Rule Manager y Auto-Ruter, como se muestra en la siguiente grafica.

 

También se debe configurar los siguientes parámetros para poder rutear y tener una placa en buen estado.

 

Una vez configurado el botón Desing Rule Manager con los parámetros anteriores se presiona OK, una vez realizado lo antes mencionado se debe presionar el botón Auto Ruler para que el software de Ares se encargue de rutear. 

Para ver la imagen o el circuito en 3D se debe presionar en el botón 3D Visualizer, asi es como quedara físicamente el circuito que se simulo y se ruteo para la implementación físicamente, ver la siguiente gráfica.

Gráfica en 3D

Para todos los panas que les gusta la electrónica y el diseño el Proteus es una buena herramienta para simulaciones e implementaciones de circuitos electrónicos, para los panas que no entendieron el ruteado aquí les dejo un pequeño video con todo lo antes mencionado.

RUTEADO EN ARES CON EL PLANO DE TIERRA
RUTEO EN ARES CON PLANO DE TIERRA