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Bogotá, 25 de abril de 2018

 

 

Nociones básicas de electrónica

 

Diodos

 

Los diodos son componentes electrónicos elaborados con materiales semiconductores, que tienen como función permitir el paso de corriente en una sola dirección. Tienen dos patas que reciben el nombre de ánodo y cátodo.

Clases de diodos


Existen varios tipos de diodos. Los Diodos rectificadores, Diodos zener. Diodos emisores de luz y Diodos de swichado o conmutación rápida.

 

Diodo Rectificador

diodo comun

El ánodo equivale a la pata de entrada de la corriente o señal, y el cátodo, a la salida de corriente o señal.
Los diodos se consiguen en diferentes tamaños, lo que representa también su potencia. Entre más grandes, soportan más corriente. Al comprarlos se piden en vatios que equivale a la cantidad de voltios y amperios que pueden soportar.

Los diodos se dividen en diferentes clases: diodo rectificador, LED (diodo emisor de luz), diodo zener (permite el paso hasta cierto voltaje), SCR (diodo rectificador de silicio) y fotodiodos.

Diodo Zener

diodo zener

El Diodo Zener, permite el paso de un voltaje determinado. Se usan en los circuitos que necesitan diversos voltajes, para evitar hacer una fuente para cada voltaje. El diodo zener siempre va acompañado de una resistencia, llamada Resistencia de polarización del zener (RZ). El diodo zener se coloca en paralelo, mientras que la resistencia va en serie, antes del zener. Esto se calcula, restando del voltaje total de la fuente, el voltaje del diodo zener, y este resultado lo dividimos entre los miliamperios de consumo del circuito que vamos a alimentar. Es de notar que si el circuito consume más de 40 miliamperios (0.04 amp), se recomienda colocar un transistor a la salida del zener para quitarle trabajo a este y evitar recalentamiento del zener o de la resistencia.

Probador de precisión de diodos Zener Identificador de VZ

Muchas veces tenemos un diodo zener y no sabemos de qué voltaje es. Para poder saber cual es el voltaje de un diodo zener (Vz), hay varias maneras de averiguarlo. Una de ellas es leer su referencia y luego buscar en Internet. Otra es tomar una resistencia de 1K y con una fuente de unos 30 voltios DC y un multímetro en escala de voltaje DC, medimos el Zener de la siguiente manera: Se coloca la resistencia entre el Ánodo del zener y el positivo de la fuente. El cátodo del zener va a tierra. El multímetro mide en la unión del diodo zener y la resistencia y tierra y tendremos el voltaje del zener, siempre y cuando este sea de un voltaje menor a la fuente que usemos.

medidor de zener

La última forma de averiguar el voltaje de un zener es construyendo el circuito probador de diodos zener. Este tiene un transformador de 24 voltios AC que rectificado da un voltaje de 32V DC Solo es colocar el diodo zener entre la base del transistor 2N3904 y el cátodo del diodo 1N4004 y en el voltímetro veremos el voltaje de este.

 

Los LEDs (diodos emisores de luz)

simbolo del led

 

La sigla LED significa (Light-Emitting Diode), que en español es diodo emisor de luz.
Es como su nombre lo indica un diodo. Quiere decir que su comportamiento es muy similar al diodo común, solo que este emite luz y no soporta más de unos pocos voltios, que oscilan entre 2.8 y 3.4 voltios. Los materiales usados para estos varían dependiendo del color pero en general contienen Indio, Galio, Seleniuro de Zinc y Carburo de silicio.
Por muchos años fueron usados como indicadores en vúmetros y pilotos de encendido, entre otros. Hoy en día se utilizan en iluminación casera e industrial. Esto debido a su muy bajo consumo de corriente y poca emisión de calor.

led

Tipos de LEDs

 

Los LEDs se encuentran en muchos tipos que se clasifican desde su forma, ángulo de iluminación, potencia y tipo de conexión.
Por ejemplo hay LEDs comunes de 4.8mm y 5mm, que se subdividen en expansivos y de chorro.
Los LEDs expansivos son aquellos que tienen un ángulo de luz de más de 120°. En cambio los LEDs de chorro son unidireccionales y tiene un ángulo de apertura de entre 30° y 90°.
Otros tipos de LEDs son los de potencia. Por lo general el LED común solo consume entre 0.02 amperios (20 miliamperios) y 0.03Amp (30 miliamperios). Cuando ya hablamos de LEDs de potencia encontramos que hay unos que consumen hasta 1 amperio y un solo LED es capas de iluminar una calle.
Un Ejemplo de LED de potencia son los de 1W. Estos consumen 300 miliamperios a 3 voltios. Con unos 6 de estos podemos iluminar una habitación normal.

Como conectar los LEDs

Los LEDs se pueden conectar de dos formas, en paralelo o en serie.

Alimentación de LEDs en paralelo

 

La conexión de LEDs en paralelo consiste en que a cada LED llega el voltaje por su polo positivo independientemente de los otros. Esto tiene un mayor consumo de amperios, ya que cada LED requieres sus propios electrones.

paralelo de leds

En el diagrama anterior vemos 4 LEDs alimentados con una fuente regulada de 12 voltios. Cada led tiene su resistencia de polarización que limita la corriente para que el LED pueda trabajar con los 12V, a pesar de ser un LED de 3 voltios.
La resistencia del LED se calcula de la siguiente manera:
Voltaje de la fuente, menos el voltaje del LED, dividido por los amperios del LED.
En esta caso sería: 12V – 3V = 9V ÷ 0.02 Amp = 450 ohmios. La resistencia puede ser del valor comercial inmediatamente arriba del calculado, pero en este caso use resistencias de 1K, ya que en la práctica me han funcionado bien. Es de aclarar que si se sube demasiado se pierde luminosidad de los LEDs. Se debe tener en cuenta que para un circuito de iluminación es mejor usar la resistencia calculada.

 

Alimentación de LEDs en Serie

 

Los Circuitos de series de LEDs dan un menor consumo pero tiene la pequeña desventaja que cuando un LED se daña, los demás no prenden hasta que no se cambie el LED averiado.

lampara de leds

Este circuito es el mismo usado en los bombillos y lámparas caseras de LEDs. Consiste en un circuito tanque formado por un condensador de 2.2 uF y una resistencia de 100K estos dos componentes restringen el paso de la corriente y sólo dejan pasar 60 miliamperios. Luego sigue un puente rectificador que separa los semiciclos positivos de los negativos, permitiendo que los LEDs vean un voltaje aparentemente continuo.
Ahora tomamos el voltaje de la Red pública que en este caso es de 120 voltios AC y lo dividimos por 3 voltios de un LED. Esto nos da 40 LEDs en serie.
Si el voltaje de la red pública es de 220 voltios tendremos que hacer una serie de 73 LEDs, pero en la práctica se pueden colocar 80 LEDs, dando una excelente iluminación.

NOTA: Los LEDs rojos se alimentan entre 2.6 y 2.8 voltios. Así que si piensa hacer una lámpara con estos o un aviso publicitario y su alimentación es de 120 voltios, puede colocar hasta 50 LEDs 0 90 en el caso de 220V.

Los Display de siete segmentos, usados para contadores, también tienen diodos. Son formados por 7 LEDs, que forman un ocho (8) y dependiendo de los LEDs que se prendan, se forman los números del 0 al 9.

El puente de diodos rectificador

puente de diodos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Símbolo del puente de diodos

simbolo pente de diodos

 

Existen agrupaciones de diodos que cumplen funciones específicas. La más famosa es de 4 diodos y a este conjunto se le conoce como el Puente de diodos (puente de Graetz).
Los 4 diodos están conectados estratégicamente, de tal forma que permiten el paso de la corriente en dos únicas direcciones. El voltaje positivo tiene una única salida y el voltaje negativo de igual manera, siendo caminos diferentes.
Esto permite usar el puente en diferentes aplicaciones, pero las más comunes son la rectificación de corriente y la protección de circuitos contra polaridad invertida.

 

 

 

La fuente rectificadora

 

Uno de los usos más frecuentes del puente de diodos es ser parte de las fuentes rectificadoras. Acompañado de un condensador, se usa para convertir corriente alterna en corriente directa.

fuente rectificadora

La posición e interconexión de los diodos en el puente de diodos, obligan a la corriente alterna a viajar por los diodos, separando los semiciclos positivos de los semiciclos negativos, para luego ser rectificados por un condensador. El voltaje AC, al ser convertido en voltaje DC, se incrementa en 1.4141 que es la raíz de 2.

Para más información acerca de las fuentes de poder, puede visitar nuestra sección de Proyectos Fuentes.

 

El puente de diodos como protector a la entrada DC de un aparato

 

Otro provecho que le podemos sacar al un Puente de diodos es usarlo como protector de polaridad. ¿Qué quiere decir esto?
Si observamos los circuitos que se alimentan con baterías, vemos que tienen en su entrada de alimentación un signo más y un signo menos. Esto determina la polaridad con que debemos conectar la batería al aparato. Si la conectamos al revés de cómo nos dice el dibujo, lo más seguro es que el aparato se dañe.

 

protector dentrada DC

Así que si hacemos un circuito que pensamos alimentar con una batería, Una forma de protegerlo contra equivocaciones al momento de conectarlo, es colocando un puente de diodos a la entrada de este.
Basta con conectar la salida positiva del puente a la entrada positiva del circuito y la salida negativa del puente, a la entrada negativa del circuito. El puente solo permita una dirección de salida de la corriente, permitiendo así que conectemos la batería al puente en cualquier dirección. El puente siempre la entregará al derecho.

NOTA: Sólo es recomendable usar un puente de diodos como protector en circuitos de poco consumo de corriente (hasta 5 amperios). En circuitos de grandes potencia, es posible que el puente se recaliente.

Temas relacionados: Corriente Continua  Corriente Alterna  Condensadores  Bobinas  Resistencias  Transistores

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