La Electrónica
Hasta el griego debemos remontarnos para conocer el origen
etimológico de la palabra electrónica. En concreto, podemos
determinar que procede de la unión de dos partes léxicas
claramente diferenciadas: elektron que se traduce como “
ámbar” y el sufijo –iko que viene a significar “relativo a”.
Se conoce como electrónica al análisis
de
los electrones y a la aplicación de sus
principios en diferentes contextos.
Puede decirse, por lo tanto, que la
noción de electrónica refiere a lo que
está vinculado con el electrón, que es una de las partículas
esenciales de los átomos.
La ingeniería y la física se encargan del desarrollo y el análisis
de los sistemas creados a partir del movimiento y el control de
electrones que tienen una carga de electricidad.
Los denominados circuitos electrónicos posibilitan la
conversión y la distribución de la energía eléctrica, por lo que
se pueden emplear en el procesamiento y el control
de información. A nivel general puede decirse que un sistema
electrónico está formado por sensores (que también se
denominan como inputs o transductores) que reciben
las señales físicas y las transforman en señales de
corriente (voltaje). Los circuitos del sistema interpretan y
conviertan, a su vez, las señales de los sensores que llegan a
los actuadores (u outputs), que convierten una vez más el
voltaje en señales físicas, ahora útiles.
Las señales electrónicas, por otra parte, pueden dividirse en dos
grupos: analógicas (cuya cantidad de valores es finita)
o digitales (que trabajan con valores finitos).
El término que nos ocupa también es importante subrayar que
ha dado pie al nacimiento de un nuevo tipo de arte. Más
exactamente nos estamos refiriendo a la conocida música
electrónica que es llamada así porque se basa en la utilización
de instrumentos y tecnología electrónicos.
La música electrónica, entendida como género popular,
podemos determinar que hizo acto de aparición en la década
de los 70 gracias a formaciones como sería el caso del grupo
californiano The Residents que sigue ocupando un importante
papel en este sector artístico gracias a sus más de cuarenta
trabajos discográficos.
Desde aquellos orígenes más cercanos a la población de a pie,
dicha música ha ido evolucionando hasta dar lugar a otro
género más específico que es la música electrónica de baile.
Esta es aquella que se compone para ser oída y bailada
básicamente en discotecas y locales de ocio de características
similares.
Los DJ´s son los profesionales encargados de confeccionar y
pinchar” este tipo de canciones que experimentaron un gran
crecimiento especialmente en los años 90. Entre las figuras
insignes dentro de este tipo de música hay que destacar a Bob
Sinclair, David Guetta, Skrillex, The Chemical Brothers,
Metro Station, Moby o Paul Van Dyck.
La noción de electrónica de consumo se utiliza para nombrar a
todos aquellos equipos eléctricos que se usan cotidianamente
en la casa o en el lugar de trabajo. Una televisión,
un reproductor de DVD, un teléfono y una computadora son
ejemplos de productos de la electrónica de consumo, que
permiten desarrollar una industria millonaria.
Sistemas Electrónicos
Un sistema electrónico es un conjunto de circuitos que interactúan entre sí para obtener un resultado. Una forma de entender los sistemas electrónicos consiste en dividirlos en las siguientes partes:
- Entradas o Inputs: Consisten en artefactos electrónicos conectados juntos para manipular, interpretar y transformar las señales de voltaje y corriente provenientes de los transductores.
- Circuitos de procesamiento de señales: Sensores electrónicos o mecánicos que toman las señales (en forma de temperatura, presión, etc.) del mundo físico y las convierten en señales de corriente o voltaje. Ejemplo: El termopar, la foto resistencia para medir la intensidad de la luz, etc.
- Salidas u Outputs : Actuadores u otros dispositivos (también transductores) que convierten las señales de corriente o voltaje en señales físicamente útiles. Por ejemplo: un display que nos registre la temperatura, un foco o sistema de luces que se encienda automáticamente cuando esté oscureciendo.
Básicamente son tres etapas: La primera (transductor), la segunda (circuito procesador) y la tercera (circuito actuador).
Como ejemplo supongamos un televisor. Su entrada es una señal de difusión recibida por una antena o por un cable. Los circuitos de procesado de señales del interior del televisor extraen la información sobre el brillo, el color y el sonido de esta señal. Los dispositivos de salida son un tubo de rayos catódicos o monitor LCD que convierte las señales electrónicas en imágenes visibles en una pantalla y unos altavoces.
Señales Electrónicas
Es la representación de un fenómeno físico o estado material a través de una relación establecida; las entradas y salidas de un sistema electrónico serán señales variables.
En electrónica se trabaja con variables que toman la forma de Tensión o corrientes estas se pueden denominar comúnmente señales. Las señales primordial mente pueden ser de dos tipos:
- Variable analógica: Son aquellas que pueden tomar un número infinito de valores comprendidos entre dos límites. La mayoría de los fenómenos de la vida real dan señales de este tipo (presión, temperatura, etc.).
- Variable digital: También llamadas variables discretas, entendiéndose por estas, las variables que pueden tomar un número finito de valores. Por ser de fácil realización los componentes físicos con dos estados diferenciados, es este el número de valores utilizado para dichas variables, que por lo tanto son binarias. Siendo estas variables más fáciles de tratar (en lógica serían los valores V y F) son los que general mente se utilizan para relacionar varias variables entre sí y con sus estados anteriores.
Tensión
Es la diferencia de potencial generada entre los extremos de un componente o dispositivo eléctrico. También podemos decir que es la energía capaz de poner en movimiento los electrones libres de un conductor o semiconductor. La unidad de este parámetro es el voltio (V). Existen dos tipos de tensión: la continua y la alterna.
- Voltaje continuo (VDC)–Es aquel que tiene una polaridad definida, como la que proporcionan las pilas, baterías y fuentes de alimentación.
- Voltaje alterno (VAC)–Es aquel cuya polaridad va cambiando o alternando con el transcurso del tiempo. Las fuentes de voltaje alterno más comunes son los generadores y las redes de energía doméstica.
Corriente Eléctrica
También denominada intensidad, es el flujo de electrones libres a través de un conductor o semiconductor en un sentido. La unidad de medida de este parámetro es el amperio(A). Al igual que existen tensiones continuas o alternas, las intensidades también pueden ser continuas o alternas, dependiendo del tipo de tensión que se utiliza para generar estos flujos de corriente.
Circuitos Electrónicos
Se denomina circuito electrónico a una serie de elementos o componentes eléctricos (tales como resistencias, inductancias, condensadores y fuentes) o electrónicos, conectados eléctricamente entre sí con el propósito de generar, transportar o modificar señales electrónicas. Los circuitos electrónicos o eléctricos se pueden clasificar de varias maneras:
| Por el tipo de información | Por el tipo de régimen | Por el tipo de señal | Por su configuración |
|---|---|---|---|
| Analógicos Digitales Mixtos | Periódico Transitorio Permanente | De corriente continua De corriente alterna Mixtos | Serie Paralelo Mixtos |
Componentes
Para la Síntesis de circuitos electrónicos se utilizan componentes electrónicos e instrumentos electrónicos. A continuación se presenta una lista de los componentes e instrumentos más importantes en la electrónica, seguidos de su uso más común:
- Altavoz: reproducción de sonido.
- Cable: conducción de la electricidad.
- Conmutador: re-encaminar una entrada a una salida elegida entre dos o más.
- Interruptor: apertura o cierre de circuitos, manualmente.
- Pila: generador de energía eléctrica.
- Transductor: transformación de una magnitud física en una eléctrica.
- Visualizador: muestra de datos o imágenes.
Dispositivos Analógicos
- Amplificador operacional: amplificación, regulación, conversión de señal, conmutación.
- condensador: almacenamiento de energía, filtrado, adaptación impedancias.
- Diodo: rectificación de señales, regulación, multiplicador de tensión.
- Diodo Zener: regulación de tensiones.
- Inductor: adaptación de impedancias.
- Potenciómetro: variación de la corriente eléctrica o la tensión.
- Relé: apertura o cierre de circuitos mediante señales de control.
- Resistor o Resistencia: división de intensidad o tensión, limitación de intensidad.
- Transistor: amplificación, conmutación.
Dispositivos Digitales
- Biestable: control de sistemas secuenciales.
- Memoria: almacenamiento digital de datos.
- Microcontrolador: control de sistemas digitales.
- Puerta lógica: control de sistemas combinacionales.
Dispositivos de Potencias
- DIAC: control de potencia.
- Fusible: protección contra sobre-intensidades.
- Tiristor: interruptor semiconductor para el control de potencia.
- Transformador: elevar o disminuir tensiones, intensidades, e impedancia aparente.
- Rectificador controlado de silicio (SCR).
- Triac: control de potencia.
- Varistor: protección contra sobre-tensiones.
Equipos de Medición
Los equipos de medición de electrónica se utilizan para crear estímulos y medir el comportamiento de los Dispositivos Bajo Prueba (DUT por sus siglas en inglés).La medición de magnitudes mecánicas, térmicas, eléctricas y químicas se realiza empleando dispositivos denominados sensores y transductores. El sensor es sensible a los cambios de la magnitud a medir, como una temperatura, una posición o una concentración química. El transductor convierte estas mediciones en señales eléctricas, que pueden alimentar a instrumentos de lectura, registro o control de las magnitudes medidas. Los sensores y transductores pueden funcionar en ubicaciones alejadas del observador, así como en entornos inadecuados o impracticables para los seres humanos.
Algunos dispositivos actúan de forma simultánea como sensor y transductor. Un termopar consta de dos uniones de diferentes metales que generan una pequeña tensión que depende del diferencial término entre las uniones. El termistor es una resistencia especial, cuyo valor de resistencia varía según la temperatura. Un reóstato variable puede convertir el movimiento mecánico en señal eléctrica. Para medir distancias se emplean condensadores de diseño especial, y para detectar la luz se utilizan fotocélulas. Para medir velocidades, aceleración o flujos de líquidos se recurre a otro tipo de dispositivos. En la mayoría de los casos, la señal eléctrica es débil y debe ser amplificada por un circuito electrónico. A continuación se presenta una lista de los equipos de medición más importantes:
- Galvanómetro: mide el cambio de una determinada magnitud, como la intensidad de corriente o tensión (o voltaje). Se utiliza en la construcción de Amperímetros y Voltímetros analógicos.
- Amperímetro y pinza amperimétrica: miden la intensidad de la corriente eléctrica.
- Óhmetro o puente de Wheatstone: miden la resistencia eléctrica. Cuando la resistencia eléctrica es muy alta (sobre los 1 M-ohm) se utiliza un megohmetro o medidor de aislamiento.
- Voltímetro: mide la tensión.
- Multímetro o polímetro: mide las tres magnitudes citadas arriba, además de continuidad eléctrica y el valor B de los transistores (tanto PNP como NPN).
- Vatímetro: mide la potencia eléctrica. Está compuesto de un amperímetro y un voltímetro. Dependiendo de la configuración de conexión puede entregar distintas mediciones de potencia eléctrica, como la potencia activa o la potencia reactiva.
- Osciloscopio: miden el cambio de la corriente y el voltaje respecto al tiempo.
- Analizador lógico: prueba circuitos digitales.
- Analizador de espectro: mide la energía espectral de las señales.
- Analizador vectorial de señales: como el analizador espectral pero con más funciones de demodulación digital.
- Electrómetro: mide la carga eléctrica.
- Frecuencímetro o contador de frecuencia: mide la frecuencia.
- Reflectómetro de dominio de tiempo (TDR): prueba la integridad de cables largos.
- Capacímetro: mide la capacidad eléctrica o capacitancia.
- Contador eléctrico: mide la energía eléctrica. Al igual que el vatímetro, puede configurarse para medir energía activa (consumida) o energía reactiva.
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Ramas de la Electrónica
