Manual De Circuitos Electricos 4je1j

Índice Introducción ............................................................................................................ 2 Objetivo ................................................................................................................... 3 Marco Teórico Ley de Ohm ............................................................................................................ 4 Circuito serie ........................................................................................................... 4 Circuito paralelo ...................................................................................................... 4 Circuito mixto........................................................................................................... 4 ¿Qué es potencia? .................................................................................................. 5 Fuentes dependientes ............................................................................................. 5 Fuentes independientes .......................................................................................... 6 Código de colores de resistencias .......................................................................... 7 Tipos de resistencias .............................................................................................. 8 Ley de voltaje de Kirchhoff .................................................................................... 12 Ley de corriente de Kirchhoff................................................................................. 13 Método de mallas .................................................................................................. 14 Método de nodos................................................................................................... 16 División de corriente .............................................................................................. 19 División de voltaje ................................................................................................. 19 Carro seguidor de línea Sensor óptico CNY70 ............................................................................................ 20 Transistor 2N2222A y Motorreductores ................................................................. 21 Desarrollo Circuitos serie........................................................................................................ 22 Circuitos en paralelo .............................................................................................. 23 Circuito mixto......................................................................................................... 24 Leyes de Kirchhoff ................................................................................................. 25 Circuitos de nodos................................................................................................. 27 Circuitos de mallas ................................................................................................ 28 División de corriente .............................................................................................. 29 División de voltaje ................................................................................................. 30 Conclusión ............................................................................................................ 31 anexos ................................................................................................................... 32 Bibliografía ............................................................................................................ 33 1

Introducción El circuito eléctrico es el recorrido de antemano que una corriente eléctrica tendrá. Este se compone de distintos elementos o componentes eléctricos que garantizan el flujo y control de los electrones que conforman la electricidad. Los circuitos eléctricos están presentes en todas partes, en todo lugar que haga uso de energía eléctrica. El garantizar la eficiencia y la lógica organizar un circuito debe diagramarse y realizar ciertos cálculos que nos permitan conocer que tanta potencia va a consumir, además de la alimentación necesaria para generar un correcto y eficaz funcionamiento de dicho circuito. Para ello existen distintos métodos que nos permiten conocer estas magnitudes que se desean conocer en cualquier tipo de circuito eléctrico. En este manual se dan a conocer estos distintos métodos de cálculo de magnitudes de circuitos eléctricos, los cuales pueden ser aplicables para cualquier tipo de circuito. Estos tipos de métodos son los más esenciales, ya que con ellos podemos resolver y encontrar incógnitas que existen en los circuitos como lo puede ser la corriente, voltaje y resistencia, que son los principales componentes de un circuito eléctrico. Lo cual nos lleva a conocer la principal ley que nos ayuda a conocer de estos componentes la cual es la “ley de ohm” con dicha ley podremos encontrar el valor de cada uno de estos elementos, una vez conocida esta ley de su mano le siguen otras que a su vez es un complemento de ella hablamos de la ‘ley de Kirchhoff”, y la primera ley de Kirchhoff nos dice que la suma de las corrientes que entra en un nodo es igual a las que salen, la segunda ley de Kirchhoff nos dice que la suma algebraica de las caídas de tensión es igual a la tención total suministrada.

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Objetivo Conocer las magnitudes necesarias para poder armar un circuito eléctrico.

Circuitos eléctricos

Objetivos    

Conocimientos de los componentes y leyes.

Código de colores. Tipos de resistencias. Ley de ohm. Leyes de Kirchhoff.

Técnicas y teoremas para el análisis de circuitos eléctricos

   

Divisor de voltaje y corriente. Transformación de fuentes. Análisis de mallas. Análisis de nodos.

Aplicar las diferentes técnicas y teoremas para el análisis de circuitos Eléctricos.



Identificar circuitos en paralelo, en serie y Mixtos. Resolver problemas de circuitos eléctricos utilizando las diferentes técnicas y Teoremas.

Carro seguidor de línea.







Conocer el las características y el funcionamiento del sensor óptico CNY70. Diseñar un circuito con sensores CNY70 para controlar motor reductores en un circuito de carro seguidor de línea.

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LA LEY DE OHM Para poder comprender la ley de ohm es esencial que tengamos en claro la definición de corriente eléctrica la cual podemos señalar como el paso de electrones que se transmiten a través de un conductor en un tiempo determinado. Ahora, para saber o determinar el paso de corriente a través de un conductor en función a la oposición o resistencia que los materiales imponen sobre los electrones ocupamos esta ley llamada ley de ohm, la cual dice que La corriente eléctrica es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia eléctrica. La ley de Ohm que fue llamada así en honor a su descubridor, el físico alemán George Ohm se expresara mediante la fórmula I = V/R, siendo I la intensidad de corriente en amperios, V la fuerza electromotriz en voltios y R la resistencia en ohmios. La ley de Ohm se aplica a todos los circuitos eléctricos, tanto a los de corriente continua (CC) como a los de corriente alterna (CA),

Circuito en Serie Los elementos de un circuito eléctrico están conectados en serie cuando van colocados uno a continuación del otro a lo largo de un solo conductor, de manera que un electrodo que circula por el circuito habrá de pasar por todos ellos, uno detrás de otro. Si se diera el caso de que cualquiera de estos se desconectara, o se averiara, el paso de la corriente quedaría cortado.

Circuito en paralelo Cuando los elementos de un circuito están conectados en diferentes cables que forman ramificaciones dentro del circuito. Si se da el caso de que un electrodo pasa a través de uno de estos elementos, no podrá pasar por ninguno de los otros elementos que estén conectados en el circuito. Si se desconecta o se estropea uno, la resta continuará funcionando.

Circuito en mixto Cuando en el mismo circuito eléctrico encontramos elementos montados en serie i elementos montados en paralelo. Si desconectamos uno de los elementos continuará funcionando. En cambio, si desconectamos un elemento del circuito dejarán de funcionar porque no recibirán corriente eléctrica.

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Potencia eléctrica Anteriormente se ha aprendido que la fuerza eléctrica ejercida es tensión o voltaje y que esa tensión o voltaje produce el flujo de corriente, o sea el movimiento de electrones. Una tensión entre dos puntos que no causa flujo de corriente es similar al resorte tenso que no se mueve y, por lo tanto, no produce trabajo. Siempre que la tensión provoca movimiento de electrones, se realiza un trabajo al desplazar a los electrones de un punto a otro. La rapidez con que este trabajo se realiza se denomina como POTENCIA ELÉCTRICA. La unidad básica de potencia es el Watt, que equivale a voltaje multiplicado por intensidad de corriente, o sea la cantidad de coulomb de electrones que pasan por un punto en un segundo. Esto representa la velocidad con que está realizando el trabajo de mover electrones en un material. El símbolo P indica potencia eléctrica. He aquí como se determina la potencia utilizada en una resistencia

Triangulo Ley de Ohm Este ingenioso triángulo , nos hace muy fáciles todas las conversiones posibles de la ley de Ohm ,la cual como todos sabemos trata de la relación entre la tensión (V) y la corriente(I) en un conductor ideal indicando que la diferencia de potencial (voltaje) a través de un conductor ideal es proporcional a la corriente(intensidad) a través de él, siendo la constante de proporcionalidad lo que llamamos “resistencia”, R. Las conversiones posibles de Ley de Ohm están dada por estas tres fórmulas: V=IR I=V/R R=V/I Como puede comprobarse en el triángulo si queremos saber cuál es la tensión en voltios, la intensidad (I) y la resistencia aparecen abajo juntos por lo que tendremos que multiplicar, mientras que si queremos calcular la Intensidad en Amperios observamos que V (tensión) está arriba y R (esta abajo) por lo que tendremos que dividir ambos. Por último, casuística parecida ocurre con la resistencia en la que aparece la V de tensión arriba e Intensidad abajo lo cual nuevamente significa que habrá que dividir ambas en ese orden.

Fuentes dependientes 5

Las fuentes dependientes modelan la situación en la cual la tensión o la corriente de un elemento de circuito son proporcional a la tensión o a la corriente de otro elemento de circuito. Las fuentes dependientes son usadas para modelar dispositivos electrónicos tales como transistores y amplificadores. Por ejemplo, la tensión de salida de un amplificador es proporcional a la tensión de entrada del mismo, así un amplificador puede ser modelado como una fuente dependiente. Lo cual no quiere decir que la fuente de tensión dependa siempre de una tensión en otro elemento del circuito, ni que la fuente dependiente de corriente dependa únicamente de un valor de corriente en el circuito.

Fuente dependiente de tensión. Fuente dependiente de corriente.

Fuentes independientes de corriente Son fuentes independientes Aquellas cuya tensión o corriente es proporcional a la tensión o corriente por alguna rama del circuito. Una fuente independiente es una fuente de corriente o de tensión que depende de la tensión o de la corriente de otro elemento en el circuito o Importante: Las fuentes de tensión o corriente independiente o generalmente suministran potencia a circuito.

Simbología de fuente independiente de corriente:

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Representaciones Código de colores de resistencias Los /

resistores

resistencias son fabricados en una gran variedad de formas y tamaños. En las más de tamaño más grande, el valor del resistor se imprime directamente en el cuerpo del mismo, pero en los más pequeños no es posible. Para poder obtener con facilidad el valor de la resistencia / resistor se utiliza el código de colores.

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Sobre estos resistores se pintan unas bandas de colores. Cada color representa un número que se utiliza para obtener el valor final del resistor. – Las dos primeras bandas indican las dos primeras cifras del valor del resistor. – La tercera banda indica cuantos ceros hay que aumentarle al valor anterior para obtener el valor final del resistor. – La cuarta banda nos indica la tolerancia y si hay quinta banda, ésta nos indica su confiabilidad Ejemplo: Si un resistor tiene las siguientes bandas de colores:

– El resistor tiene un valor de 2400,000 Ohmios +/- 5 % – El valor máximo de este resistor es: 25200,000 Ω – El valor mínimo de este resistor es: 22800,000 Ω – El resistor puede tener cualquier valor entre el máximo y mínimo calculados.

Tipos de resistencias El objetivo de una resistencia es producir una caída de tensión que es proporcional a la corriente que la atraviesa; por la ley de Ohm tenemos que V = IR. Idealmente, en un mundo perfecto, el valor de tal resistencia debería ser constante independientemente del tiempo, temperatura, corriente y tensión a la que está sometida la resistencia. Pero esto no es así. Las resistencias actuales, se aproximan mejor a la resistencia "ideal", pero insisto, una cosa es la teoría y otra muy diferente la vida real, en la que los fenómenos físicos son mucho más complejos e intrincados como para poder describirlos completamente con una expresión del tipo de la Ley de Ohm. Esta nos proporciona una aproximación muy razonable, y válida para la gran mayoría de circuitos que se diseñan. Por su composición, podemos distinguir varios tipos de resistencias:

Resistencias de hilo bobinado.- Fueron de los primeros tipos en fabricarse, y aún se utilizan cuando se requieren potencias algo elevadas de disipación. Están constituidas por un hilo conductor bobinado en forma de hélice o espiral (a modo de rosca de tornillo) sobre un sustrato cerámico. 8

Las aleaciones empleadas son las que se dan en la tabla, y se procura la mayor independencia posible de la temperatura, es decir, que se mantenga el valor en ohmios independientemente de la temperatura. resistividad relativa (Cu = 1)

Coef. Temperatura a (20° C)

Aluminio

1.63

+ 0.004

Cobre

1.00

+ 0.0039

Constatan

28.45

± 0.0000022

Karma

77.10

± 0.0000002

Manganina

26.20

± 0.0000002

Cromo-Níquel

65.00

± 0.0004

0.94

+ 0.0038

metal

Plata

Resistencias de carbón prensado.- Estas fueron también de las primeras en fabricarse en los albores de la electrónica. Están constituidas en su mayor parte por grafito en polvo, el cual se prensa hasta formar un tubo como el de la figura.

Las patas de conexión se implementaban con hilo enrollado en los extremos del tubo de grafito, y posteriormente se mejoró el sistema mediante un tubo hueco cerámico (figura inferior) en el que se prensaba el grafito en el interior y finalmente se disponían unas borneas a presión con patillas de conexión. Las resistencias de este tipo son muy inestables con la temperatura, tienen unas tolerancias de fabricación muy elevadas, en el mejor de los casos se consigue un 10% de tolerancia, incluso su valor óhmico puede variar por el mero hecho de la soldadura, en el que se somete a elevadas temperaturas al componente. Además tienen ruido térmico también elevado, lo que las hace poco apropiadas para aplicaciones donde el ruido es un factor crítico, tales como amplificadores de micrófono, fono o donde exista mucha ganancia. Estas resistencias son también muy sensibles al paso del tiempo, y variarán ostensiblemente su valor con el transcurso del mismo.

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Resistencias de película de carbón.- Este tipo es muy habitual hoy día, y es utilizado para valores de hasta 2 watios. Se utiliza un tubo cerámico como sustrato sobre el que se deposita una película de carbón tal como se aprecia en la figura.

Para obtener una resistencia más elevada se practica una hendidura hasta el sustrato en forma de espiral, tal como muestra (b) con lo que se logra aumentar la longitud del camino eléctrico, lo que equivale a aumentar la longitud del elemento resistivo.

Las conexiones externas se hacen mediante crimpado de cazoletas metálicas a las que se une hilos de cobre bañados en estaño para facilitar la soldadura. Al conjunto completo se le baña de laca ignífuga y aislante o incluso vitrificada para mejorar el aislamiento eléctrico. Se consiguen así resistencias con una tolerancia del 5% o mejores, además tienen un ruido térmico inferior a las de carbón prensado, ofreciendo también mayor estabilidad térmica y temporal que éstas.

Resistencias de película de óxido metálico.- Son muy similares a las de película de carbón en cuanto a su modo de fabricación, pero son más parecidas, eléctricamente hablando a las de película metálica. Se hacen igual que las de película de carbón, pero sustituyendo el carbón por una fina capa de óxido metálico (estaño o latón). Estas resistencias son más caras que las de película metálica, y no son muy habituales. Se utilizan en aplicaciones militares (muy exigentes) o donde se requiera gran fiabilidad, porque la capa de óxido es muy resistente a daños mecánicos y a la corrosión en ambientes húmedos.

Resistencias de película metálica.- Este tipo de resistencia es el que mayoritariamente se fabrica hoy día, con unas características de ruido y estabilidad 10

mejoradas con respecto a todas las anteriores. Tienen un coeficiente de temperatura muy pequeño, del orden de 50 ppm/°C (partes por millón y grado Centígrado). También soportan mejor el paso del tiempo, permaneciendo su valor en ohmios durante un mayor período de tiempo. Se fabrican este tipo de resistencias de hasta 2 watios de potencia, y con tolerancias del 1% como tipo estándar.

Resistencias de metal vidriado.- Son similares a las de película metálica, pero sustituyendo la película metálica por otra compuesta por vidrio con polvo metálico. Como principal característica cabe destacar su mejor comportamiento ante sobrecargas de corriente, que puede soportar mejor por su inercia térmica que le confiere el vidrio que contiene su composición. Como contrapartida, tiene un coeficiente térmico peor, del orden de 150 a 250 ppm/°C. Se dispone de potencias de hasta 3 watios. Se dispone de estas resistencias encapsuladas en chips tipo DIL (dual in line) o SIL (single in line).

Resistencias dependientes de la temperatura.- Aunque todas las resistencias, en mayor o menor grado, dependen de la temperatura, existen unos dispositivos específicos que se fabrican expresamente para ello, de modo que su valor en ohmios dependa "fuertemente" de la temperatura. Se les denomina termistores y como cabía esperar, poseen unos coeficientes de temperatura muy elevados, ya sean positivos o negativos. Coeficientes negativos implican que la resistencia del elemento disminuye según sube la temperatura, y coeficientes positivos al contrario, aumentan su resistencia con el aumento de la temperatura. El silicio, un material semiconductor, posee un coeficiente de temperatura negativo. A mayor temperatura, menor resistencia. Esto ocasiona problemas, como el conocido efecto de "avalancha térmica" que sufren algunos dispositivos semiconductores cuando se eleva su temperatura lo suficiente, y que puede destruir el componente al aumentar su corriente hasta sobrepasar la corriente máxima que puede soportar. A los dispositivos con coeficiente de temperatura negativo se les denomina NTC (negative temperature coefficient). A los dispositivos con coeficiente de temperatura positivo se les denomina PTC (positive temperature coefficient). Una aplicación típica de un NTC es la protección de los filamentos de válvula, que son muy sensibles al "golpe" de encendido o turn-on. Conectando un NTC en serie protege del golpe de encendido, puesto que cuando el NTC está a temperatura ambiente (frío, mayor resistencia) limita la corriente máxima y va aumentando la misma según aumenta la temperatura del NTC, que a su vez disminuye su resistencia hasta la resistencia de régimen a la 11

que haya sido diseñado. Hay que elegir correctamente la corriente del dispositivo y la resistencia de régimen, así como la tensión que caerá en sus borneas para que el diseño funcione correctamente.

Ley de voltaje de Kirchhoff La Ley de voltajes de Kirchhoff dice que: La suma de todas las tensiones en un camino cerrado debe ser forzosamente igual a cero.

En otras palabras, en un circuito: Los incrementos en tensión es igual a las caídas de tensión. (Positivos los aumentos y negativas las caídas de tensión) Aumento de tensión – suma de las caídas de tensión = 0

En un circuito en serie (supongamos resistencias en serie conectadas a una fuente se tensión (una batería), la suma de las tensiones en todo el circuito debe de ser cero. Ver gráfico. Fuente (5V) – (VR1 + VR2 + VR3) = 0.

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Ley Kirchhoff

de

corriente

de

La Ley de Kirchhoff o Ley de Kirchhoff

corrientes de de intensidades dice:

La suma de las entran en un circuito (ver gráfico), es de las corrientes

corrientes que área cerrada del círculo rojo en el igual a la suma que salen.

Diciéndolo de otra manera y observando el segundo gráfico, donde el área bajo consideración es diferente (ver el círculo verde). La suma de corrientes que entran

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a un nodo debe ser igual a cero (“0”). Siempre se debe tomar a las corrientes que entran al nodo como positivas y a las del nodo como negativas. Entonces:

Corrientes que entran al nodo = corrientes que salen del nodo ó Corrientes que entran al nodo – corrientes que salen del nodo = 0

En el caso de la figura anterior, la corriente que sale de la fuente I, se divide en dos, pasando I1 por el resistor R1 e I2 por el resistor R2. Posteriormente estas dos corrientes se vuelven a unir y forman una sola corriente antes de regresar a la fuente original I, De esta manera se cumple nuevamente la ley de corrientes de Kirchhoff en el nodo que está debajo de la resistencia R1.

I (corriente que entra) = I1 + I2 (corrientes que salen)

La ley de corrientes de Kirchhoff es muy útil, para encontrar el valor de una corriente en un circuito cuando conocemos las otras que alimentan un nodo.

Método de análisis de mallas El método de análisis de mallas es muy utilizado para resolver circuitos resistivos (circuitos con sólo resistencias) lineales (este método, un poco más ampliado, se aplica a también a circuitos resistivos – reactivos). Resolver en este caso significa obtener los valores que tienen las corrientes en todas las resistencias que haya en el circuito.

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Conociendo estos valores se pueden obtener otros datos como: tensiones, potencias, etc., en todos los elementos del circuito. Este método se basa en la ley de tensiones de Kirchhoff que dice que:

La suma de las caídas de tensiones en todas las resistencias es igual a la suma de todas las fuentes de tensión en un camino cerrado en un circuito. Los pasos a seguir son:

Graficar el circuito a analizar de manera que no exista ningún conductor (de ser posible) que cruce sobre otro. Convertir las fuentes de corriente en fuentes de tensión Dibujar las corrientes que circulan por el circuito con las puntas de las flechas indicando que van en el sentido de las agujas del reloj. Las corrientes se denominan I1, I2, I3,….etc. Ver ejemplo al final. Formar una tabla con las ecuaciones obtenidas del circuito (con ayuda de la ley de Kirchhoff). El número de filas de la tabla es el mismo que el número de corrientes establecidas en el paso 3. Hay 3 columnas: Las columnas A y B se ponen al lado izquierdo del signo igual y la columna C al lado derecho del mismo signo. Para cada ecuación, el término correspondiente en la columna A es: la corriente IN multiplicada por la suma de las resistencias por donde IN circula. (Donde N es: 1, 2, 3,…, etc.) Los términos de la columna B se restan de los términos de la columna A. Para cada ecuación N, este término consiste de resistencia o resistencias que son atravesadas por corrientes que no es IN y se multiplican por esta otra corriente IX. Es posible que por esta o estas resistencias (mutuas) pase más de una corriente aparte de la corriente IN. En este caso la columna B tendrá términos con la forma: –R5 (I4+I5). También es posible que en una malla N halla 2 o más resistores (mutuos) que sean atravesados por corrientes diferentes a IN (son corrientes de otras mallas). En este caso la columna B estará compuesta de 2 o más términos (ejemplo: – R1I3 – R6I7.) La columna C está compuesta de términos, que son la suma algebraica de las fuentes de tensión por donde pasa IN. La fuente se pone positiva si tiene el mismo sentido de la corriente y negativo si tiene sentido opuesto. Una vez elaborada la tabla, se resuelve el sistema de ecuaciones para cada IN. Se puede hacer por el método de sustitución o por el método de determinante. Al final si un valor de I tiene un valor negativo significa que el sentido original supuesto para ella era el opuesto 15

Ejemplo: Para obtener los valores de las corrientes en el siguiente circuito, se siguen los pasos antes descritos y se obtiene la tabla.

Como hay tres corrientes incógnitas, hay tres filas en la tabla. Utilizando el método de sustitución o con ayuda de las determinantes se obtienen los siguientes valores:

I1 = 0.348 amperios I2 = 0.006285 amperios I3 = -1.768 amperios. (El signo menos indica que el sentido supuesto de la corriente I3 no era el correcto).

Método de análisis nodal El método de análisis de nodos es muy utilizado para resolver circuitos resistivos lineales (este método, un poco más ampliado, se aplica a también a circuitos resistivos – reactivos) 16

Resolver en este caso significa obtener los valores que tienen las tensiones en todas las resistencias que haya en el circuito. Conociendo estos valores se pueden obtener otros datos como: corrientes, potencias, etc., en todos los elementos del circuito. El análisis de nodos se basa en la ley de corrientes de Kirchhoff:

La suma algebraica de las corrientes que salen y entran de un nodo es igual a cero.

Donde un nodo se define como el lugar en el circuito donde se unen de dos o más ramas.

Pasos a seguir en el análisis de nodos son:

Convertir todas las fuentes de tensión en fuentes de corriente (ver Teorema de Norton) Escoger un nodo para que sea el nodo de referencia (usualmente se escoge tierra). Etiquetar todos los otros nodos con V1, V2, V3, V4, etc. Armar una tabla para formar las ecuaciones de nodos. Hay 3 columnas y el número de filas depende del número de nodos (no se cuenta el nodo de referencia) El término de la columna A es la suma de las conductancias que se conectan con el nodo N multiplicado por VN Los términos de la columna son las conductancias que se conectan al nodo N y a otro nodo X por VX (El nodo de referencia no se incluye como nodo X). Puede haber varios términos en la columna B. Cada uno de ellos se resta del término de la columna A. El término de la columna C, al lado derecho del signo de igual, es la suma algebraica de todas las fuentes de corriente conectadas al nodo N. La fuente es considerada positiva si suministra corriente hacia el nodo (al nodo) y negativa si la corriente sale del nodo Una vez elaborada la tabla, se resuelve el sistema de ecuaciones para cada VN. Se puede hacer por el método de sustitución o por el método de determinante. Al final si un valor de V tiene un valor negativo significa que la tensión original supuesto para él era el opuesto.

Ejemplo de análisis de nodos: Obtener los valores de las tensiones V1 y V2 en al gráfico siguiente: 17

Figura #1

Primero se transforman tensión en fuentes de Norton) y se obtiene el 2). Después se calculan equivalentes de las (2 y 4 ohmios en V1) y (2 y 4 ohmios en V2). (Figura # 3).

todas las fuentes de corriente (Teorema de primer circuito (Figura # las resistencias resistencias en paralelo

Figura # 2

Figura #3 En el análisis de nodos, conductancias en vez transforma cada una de conductancia obtiene el circuito que sigue:

es más cómodo utilizar de resistencias. Se ellas en su valor de correspondiente y se

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Se escoge el nodo inferior (unión de todas las resistencias menos la de 5 ohmios) como nodo de referencia y se etiquetan los otros nodos V1 y V2, como se ve en la figura. Se implementa la tabla de dos filas (2 ecuaciones) pues hay dos nodos sin tomar en cuenta el nodo de referencia.

Con la tabla generada se procede a la solución de las variables V1 y V2, ya sea por el método de sustitución o con ayuda de determinantes. Los resultados son: V1 = 9.15 voltios, V2 = – 6.5 voltios.

División de corriente Un divisor de corriente es una configuración presente en circuitos eléctricos que puede fragmentar la corriente eléctrica de una fuente entre diferentes resistencias 19

o impedancias conectadas en paralelo. El divisor de corriente satisface la Ley de corriente de Kirchhoff.

División de voltaje Un divisor de voltaje requiere que se conecte una fuente de voltaje a través de dos más resistencias en serie. Es posible que el divisor de voltaje sea dibujado de distintas maneras, pero siempre debe ser esencialmente el mismo circuito. Llamamos a la resistencia más cercana al voltaje de entrada (Vin) R1 y a la resistencia más cercana a tierra R2. La caída de voltaje en R2 es nuestro voltaje de salida (Vout), este es el voltaje resultante de nuestro circuito, que como ya se mencionó es una fracción de nuestro voltaje de entrada.

Sensor óptico CNY70

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El CNY70 es un sensor óptico reflexivo que tiene una construcción compacta dónde el emisor de luz y el receptor se colocan en la misma dirección para detectar la presencia de un objeto utilizando la reflexión del infrarrojo sobre el objeto. La longitud de onda de trabajo es 950nm. El detector consiste en un fototransistor, mientras que el emisor consiste en un fotodiodo. Sus aplicaciones van desde un sensor de proximidad hasta sensor para cambios de marcha y es muy utilizado para la elaboración de carros seguidores de línea. Como ya hemos visto el CNY70 tiene cuatro pines de conexión que se corresponden con el emisor, colector del transistor y al ánodo y cátodo del diodo emisor, en la figura de las vistas donde se indica “Área Marcada”, se muestra la inscripción con letras blancas del fabricante. Se pueden utilizar cualquiera de los siguientes montajes para su utilización que permiten obtener a la salida un nivel alto o un nivel bajo respectivamente cuando están activados por la reflexión del haz infrarrojo.

El circuito (a) entrega a la salida un nivel bajo cuando no refleja el haz infrarrojo y un nivel alto cuando encuentra un material sobre el que refleja el haz. El circuito (b) entrega un nivel alto cuando el haz no refleja y un nivel bajo cuando se detecta un material reflectante. Si la señal se quiere introducir a un micro controlador es conveniente hacer pasar las salidas a través de un circuito trigger Schmitt que conforme las señales. Otra posibilidad es conectar la salida a una entrada analógica. De este modo, mediante un conversor A/D se pueden obtener distintos valores. Esto permite la detección dinámica de blanco y negro (muy útil cuando el recorrido presenta alteraciones en la iluminación). Pero también, si empleamos el sensor con objetos de distintos colores o escalas de grises, establecer un mecanismo para la detección de los mismos, determinando los valores marginales que separan unos colores de otros. Esto permite emplear el sensor para alguna aplicación donde la detección del color sea necesaria.

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Transistor 2N2222A El 2N2222, también identificado como PN2222, es un transistor bipolar NPN de baja potencia de uso general. Sirve tanto para aplicaciones de amplificación como de conmutación. Puede amplificar pequeñas corrientes a tensiones pequeñas o medias; por lo tanto, sólo puede tratar potencias bajas (no mayores de medio Watts). Puede trabajar a frecuencias medianamente altas. Por todas esas razones, es un transistor de uso general, frecuentemente utilizados en aplicaciones de radio por los constructores aficionados de radios.

Motorreductores Los Reductores o Motorreductores son apropiados para el accionamiento de toda clase de máquinas y aparatos de uso industrial, que necesitan reducir su velocidad en una forma segura y eficiente. Las transmisiones de fuerza por correa, cadena o trenes de engranajes que aún se usan para la reducción de velocidad presentan ciertos inconvenientes. Al emplear REDUCTORES O MOTORREDUCTORES se obtiene una serie de beneficios sobre estas otras formas de reducción. Algunos de estos beneficios son:     

Una regularidad perfecta tanto en la velocidad como en la potencia transmitida. Una mayor eficiencia en la transmisión de la potencia suministrada por el motor. Mayor seguridad en la transmisión, reduciendo los costos en el mantenimiento. Menor espacio requerido y mayor rigidez en el montaje. Menor tiempo requerido para su instalación.

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CIRCUITO SERIE.

Rt= R1+R2+R3 Rt= 821Ω +471Ω +150,000 Ω Rt= 151,292 Ω Vt= VR1+VR2+VR3 Vt= 15.57mv+27.14mV+4.96V Vt= 4.997V IT= Vt/Rt IT= 5V/151.292Ω IT= 0.00003306A IT=33.06µA Encontrar: Rt= 151,292Ω Vt= 4.997v VR1= 27.15mV VR2= 15.57mV VR3= 4.96V IT= 33.06µA

Valores: R1= 821Ω R2= 471 Ω R3= 150kΩ Vf= 5V

VR1= IT*R1 VR1= (0.00003306A)(821Ω) VR1=27.14mV. VR2= IT*R2. VR2= (0.00003306A)(471Ω). VR2= 15.57mV. VR3= IT*R3. VR3= (0.00003306A)(150KΩ). VR3=4.96V. DATOS RESISTENCIA VOLTAJE INTENSIDAD

VALOR TEORICO 151,292 Ω 4.997V 33.06µA

VALOR PRACTICO 151,265 Ω 4.965V 33.01µA

VALOR SIMULADO 151,292 Ω 5V 33.06µA

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CIRCUITO PARALELO.

Rt= R1+R2+R3 Rt= 1(1/223KΩ +1/836KΩ +1/217Ω) Rt= 217Ω Vt= 5V IT= Vt/Rt IT= 5V/217Ω IT= 0.0230 A IT= 23mA

Encontrar: Rt= 217Ω Vt= 5.00v IR1= 22.43µA IR2= 15.57µA IR3= 23.04µA IT= 0.0230414 c\A IT= 23.04mA

Valores: R1= 217Ω R2= 836KΩ R3= 150kΩ Vf= 5V

I1= VT/R1 I1= (5.00V)/(217Ω) I1=22.43µA I2= VT/R2. I2= (5.00V)(836KΩ). I2= 15.57µA I3= VT/R3. I3= (5.00V)(150KΩ). I3= 23.04µA DATOS RESISTENCIA VOLTAJE INTENSIDAD

VALOR TEORICO 217 Ω 5.00V 23.00mA

VALOR PRACTICO 215 Ω 4.965V 22.97mA

VALOR SIMULADO 217 Ω 5V 23.04mA

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CIRCUITO MIXTO. Fórmula para sacar Resistencia Equivalente:Rq=( R1)(R2)/R1+R2 Rq= (82 Ω)(82000Ω)/ 82 Ω+822000Ω Rq= 81.92Ω Fórmula para sacar Resistencia total: Rt=Rq+R3+R4 Rt=81.92 Ω +100 Ω +149 Ω Rt=330.92

Vt= 5V Fórmula para sacar Intensidad total: IT= Vt/Rt IT= 5V/330.92Ω IT= 0.0151A IT= 15.1mA

Encontrar: Rt= 330.92Ω Vt= 5.00v I1= 15.09mA I2= 15.1mA

Valores: R1:82 Ω R2:82.3KΩ R3:100Ω R4:149Ω

Sustitución para I1: IRx= VT/Rx I1= (1.24V)/(81.92Ω) I1=15.09mA Sustitución para I2: I2= VT/R2. I2= (1.51V)/(100Ω). I2= 15.1mA DATOS RESISTENCIA VOLTAJE INTENSIDAD

VALOR TEORICO 330.92Ω 5.00V 15.11mA

VALOR PRACTICO 329.98 Ω 4.94V 15.13mA

VALOR SIMULADO 330.92 Ω 5V 23.11mA

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LEY DE VOLTAJE DE KIRCHHOFF

LVK. Obtener V1: V1+V2-Vt=0 -9-V14.77V=0 V1=4.77V+9V V1= 4.23V LCK: It-Iy-Iz=0 Ix= Iy+Iz ix=14.45mA+4.77mA Ix=18.77mA Iy= V2/R2+ Iy=4.77mA/330Ω Iy=0.014A Iy=14.45mA Iz=V3/R3 Iz=4.77mA/1000Ω Iz=4.77mA

DATOS RESISTENCIA VOLTAJE INTENSIDAD

VALOR TEORICO 468.120Ω 9.00v 19.22mA

VALOR PRACTICO 468.118Ω 8.98v 19.19mA

VALOR SIMULADO 468.120Ω 9.00v 19.22mA

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LEY DE CORRIENTE DE KIRCHHOFF

LVK. Obtener V1: V1+V2-Vt=0 -9-V14.77V=0 V1=4.77V+9V V1= 4.23V LCK: It-Iy-Iz=0 Ix= Iy+Iz ix=14.45mA+4.77mA Ix=18.77mA Iy= V2/R2+ Iy=4.77mA/330Ω Iy=0.014A Iy=14.45mA Iz=V3/R3 Iz=4.77mA/1000Ω Iz=4.77mA

DATOS RESISTENCIA VOLTAJE INTENSIDAD

VALOR TEORICO 468.120Ω 9.00v 19.22mA

VALOR PRACTICO 468.118Ω 8.98v 19.19mA

VALOR SIMULADO 468.120Ω 9.00v 19.22mA

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ANÁLISIS NODAL.

Nodo 1: V1-12V/217Ω + V1/53Ω + V1-V2/813Ω V1-12 + 217Ω/33ΩV1 + 217Ω/813ΩV1 - 217Ω/813ΩV2=0 Simplificación del nodo 1: V1-12+6.75V1+0.26V1-0.26V2=0 Formula del nodo 1: 6.83V1-0.26V2=0 Nodo 2: V2-V1/813Ω + V2/11Ω=0 Simplificación del nodo 2: 0.26V2-0.26V1+19.72V2=0 Formula del nodo 2: -0.26V1+19.98V2=0 Sustitución para V2: (0.26)(6.83V1-0.26V2=12) (6.83)(-0.26V1+19.98V2=0) 1,775V1-0.067V2=3.12 -1,755V1+136.463V2=0 136.396V2=3.12 V2=3.12/136.396 V2=0.022v Sustitución para V1: 6.83V1-0.26(0.022)=12 6.83V1-0.00572=12 6.83V1=12+0.00572 6.83V1=12.00572 V1=12.00572/6.83 V1=1.75V

DATOS RESISTENCIA VOLTAJE INTENSIDAD

VALOR TEORICO 248.72Ω 12.00V 48.22mA

VALOR PRACTICO 248.70Ω 11.98V 48.17mA

VALOR SIMULADO 248.72Ω 12.00V 48.22mA 28

MALLAS

Formula 1: -12v+217i1+33i1-33i2+267i1=0 -12v+517i1-33i2 517i1-33i2=12 Formula 2: 813i2+989i2+11i2+33i2-33i1 -33i1+1846i2=0 Sustitución para encontrar i2: (33)(517i1-33i2=12) (517)(-33i1+1846i2=0) 17,061i1-1089i2=396 -17,061i1+954,382i2=0 953,293i2=396 i2=396/953293i2 i2=0.000415A=.415µA Sustitucion i1: 517i1-33i2=12 517i1-33(0.000415A)=12 517i1-0.0137=12 517i1=12+0.0137 517i1=12.0137 i1=12.01372i2/517 i1=23mA

DATOS RESISTENCIA VOLTAJE INTENSIDAD

VALOR TEORICO 516.41Ω 12.00V 23.0415mA

Encontrar: i1=23mA i2= .415µA It=23.23mA

VALOR PRACTICO 516.32 Ω 11.98V 23.0432mA

VALOR SIMULADO 516.41 Ω 12.00V 23.23mA

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DIVISOR DE CORRIENTE

Calcular la Corriente total: It= V/R It=10v/248.120Ω It=0.04030A It=40.30mA Calcular la Resistencia Total: Rt=1/(1/R1+1/R2) Rt=1/(1/1000Ω+1/330Ω) RT=248.120Ω Calculo parta I1: It(R2)/R1+R2 40.30mA(330Ω)/330Ω+100Ω I1=4.99mA

Calculo para I2 It(R1)/R1+R2 40.30mA(1000Ω)/330Ω+1000Ω I2=15.1515mA

DATOS RESISTENCIA VOLTAJE INTENSIDAD

VALOR TEORICO 248.18Ω 10.00V 40.30mA

VALOR PRACTICO 248.16Ω 9.98V 20.14515mA

VALOR SIMULADO 248.18Ω 10.00V 40.30mA

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DIVISOR DE VOLTAJE

Calcular Resistencia total: Rt=R1+R2+R3 Rt=1000Ω+220Ω+1000Ω Rt=2220Ω Calcular Corriente total: It= Vt/Rt It=10V/2200Ω It=4.5045mA Fórmula para Divisor de Voltaje: Vx=Vt(Rx)/RT

Calcular V1: V1=10V(1000Ω)/2220Ω V1=4.50v

Calcular V2: V2= 10V(220Ω)/2200Ω V2=0.9909V

Calcular V3: V3=10(1000Ω)/2220Ω V3=4.50V DATOS RESISTENCIA VOLTAJE INTENSIDAD

VALOR TEORICO 2220Ω 10.00V 4.5054mA

VALOR PRACTICO 2218Ω 9.98V 4.5035mA

VALOR SIMULADO 2220Ω 10.00V 4.5054mA

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Conclusión

En el trascurso de esta matera comprendí el funcionamiento de los circuitos eléctricos así como el funcionamiento de las leyes aplicadas para cada uno de estos circuitos comprendí en que forma los circuitos eléctricos y el álgebra van tomados de la mano ya que para lograr resolver ciertos circuitos eléctricos es necesario aplicar reglas de algebra las cuales resuelven incógnitas establecidas en ese problema, con la ley de ohm que por cierto es la principal ley en circuitos eléctricos resolvimos circuitos series, paralelo y mixtos. Después entramos con el conocimiento y aprendizaje de los códigos de colores tipos de resistencia para así poder entrar a un temas que en lo personal para mí fue el de mayor importancia el cual es comprender las leyes de Kirchhoff, la cual tiene sus leyes, una vez comprendido cada una de ellas entraríamos a lo que es nodo y mallas en las cuales se utilizan la primera y segunda ley de Kirchhoff, las cuales nos dicen que “La suma de los voltajes alrededor de una trayectoria o circuito cerrado debe ser cero“ y “La corriente entrante a un nodo es igual a la suma de las corrientes salientes”. Por ultimo comprendimos como funciona el cny70, transistores, potenciómetros y Motorreductores, los cuales utilizamos para crear un carro seguidor de línea, en el cual creamos un puente “h” de forma analógica para invertir el giro de nuestros motores.

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Anexos

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Bibliografía http://soloelectronicos.com/2013/10/05/el-triangulo-de-ley-de-ohm/ http://gemini.udistrital.edu.co/comunidad/grupos/gispud/RAIZDC/contenidoprogram atico/capitulo2/fuentes%20dependientes.html http://unicrom.com/codigo-de-colores-de-las-resistencias/ http://www.lcardaba.com/articles/R_tipos/R_tipos.htm http://unicrom.com/ley-de-voltajes-de-kirchhoff/ http://unicrom.com/ley-de-corrientes-de-kirchhoff/ http://unicrom.com/Tut_AnalisisMallas.asp http://unicrom.com/Tut_AnalisisNodos.asp https://analisisdecircuitos1.wordpress.com/parte-1-circuitos-resistivos-cap-11-a-20en-construccion/capitulo-17-division-de-voltaje-y-de-corriente/ https://es.wikipedia.org/wiki/Divisor_de_corriente http://platea.pntic.mec.es/~lmarti2/veloraton/sensoroptref.htm http://html.rincondelvago.com/reductores-de-velocidad-o-motorreductores.html

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