Top Ten Aplicaciones Prácticas de Análisis de Circuitos y Diseño de Circuitos

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Análisis de circuitos para maniquíes

Por John Santiago

Aunque el análisis de circuitos se utiliza normalmente para analizar lo que está haciendo un circuito, también puede utilizar el análisis de circuitos para diseñar un circuito que realice una función en particular. Saber cómo analizar circuitos le permite agregar los elementos apropiados a un circuito durante la fase de diseño para que el circuito funcione de la manera que usted desea. He aquí diez de las aplicaciones prácticas de los circuitos.

Potenciómetros

Los interruptores reductores de intensidad son en realidad divisores de tensión ajustables, conocidos como potenciómetros en el mundo de la ingeniería eléctrica. Desde la perspectiva del análisis de circuitos, se puede modelar un potenciómetro como dos resistencias conectadas en serie. El punto de conexión o unión entre las dos resistencias es donde se ubica el brazo del limpiaparabrisas para variar la resistencia.

Al variar la cantidad de resistencia, usted varía la cantidad de voltaje. En el caso de los reguladores de intensidad, esta variación le permite ajustar la iluminación de una habitación.

Condensadores caseros: Tarros de Leyden

El frasco de Leyden, un condensador simple, consiste en una pieza de lámina de metal que recubre el interior de un frasco de vidrio y otra pieza de lámina de metal que recubre el exterior. El frasco sirve como aislante dieléctrico entre las dos láminas conductoras. El frasco de Leyden contiene electricidad donde la energía se almacena dentro del vidrio.

Conversión de digital a analógico usando amplificadores de operación

Para hablar con el mundo real, una computadora necesita convertidores de digital a analógico. Puede usar un amplificador operacional (op amp) con múltiples entradas para alimentar un verano invertido usando un op amp. Para reducir el número de resistencias utilizando un verano invertido, se utiliza una red R-2R.

Sólo se necesitan dos valores de resistencia en una red R-2R para cualquier número de entradas digitales. Al analizar este circuito, se utiliza la superposición y el equivalente de Thévenin.

Sistemas de dos altavoces

Un sistema de dos altavoces tiene un altavoz llamado tweeter que maneja música de alta frecuencia y otro altavoz llamado woofer que maneja las bajas frecuencias. La señal de audio de entrada se alimenta a través de la conexión en serie de un condensador y una resistencia. Los terminales de la resistencia alimentan la entrada del tweeter, y los terminales del condensador alimentan el woofer.

Para analizar un sistema de dos altavoces desde una perspectiva de frecuencia, es necesario conocer los filtros pasaaltos y pasaaltos.

Técnicas de interfaz utilizando resistencias

Puede conectar resistencias a una carga del dispositivo para evitar exceder los valores de potencia del dispositivo. Por ejemplo, puede conectar una resistencia en serie o en paralelo a un dispositivo donde quiera limitar la tensión y/o la corriente a través del dispositivo.

Supongamos que desea mostrar que un diodo emisor de luz (LED) está encendido. Es necesario limitar la corriente que pasa a través del LED; de lo contrario, puede destruirlo con demasiada corriente. Para limitar la corriente, se conectan resistencias para limitar la corriente o el voltaje del diodo. El análisis de circuitos le ayuda a determinar cuánta resistencia necesita para proteger el diodo.

Técnicas de interfaz utilizando amplificadores de operación

Puede tomar una variable física como el rango de temperatura y convertirla en un rango de voltaje. Por ejemplo, supongamos que necesita un amplificador para bombear una señal débil de un transductor de temperatura. (Un transductor convierte una variable física en una variable eléctrica.)

La salida del amplificador es alimentada a un verano de dos entradas con ganancia. La otra entrada es una fuente de tensión constante que mueve la señal hacia arriba y hacia abajo en el rango de tensión deseado a través de un potenciómetro (resistencia variable).

El puente de Wheatstone

El puente de Wheatstone es un circuito utilizado para medir resistencias desconocidas. Los ingenieros mecánicos y civiles miden las resistencias de las galgas extensométricas para encontrar la tensión y la tensión en máquinas y edificios.

La red de puentes tiene tres resistencias de precisión y una desconocida. Dos de las resistencias conocidas son potenciómetros, que se ajustan para equilibrar la red de puentes y así determinar la resistencia desconocida. El acelerómetro utiliza una disposición de puente de Wheatstone de galgas extensométricas.

Acelerómetros

Puede utilizar una serie de galgas extensométricas para desarrollar acelerómetros. Un extensómetro común consiste en un soporte flexible que soporta un patrón de lámina metálica. El extensómetro aprovecha los cambios de sus dimensiones físicas cuando la fuerza mecánica actúa sobre el extensómetro.

Supongamos que dentro de un cohete hay una viga en voladizo miniaturizada con una masa colgando en un extremo. Ha colocado un par de galgas extensométricas en la parte superior y otro par en la parte inferior de la viga en voladizo. Cuando hay una fuerza acelerada hacia arriba, la viga en voladizo se dobla hacia abajo.

Las galgas extensométricas en la parte superior se estiran desde la aceleración hacia arriba, lo que resulta en un aumento de la resistencia; mientras tanto, las galgas extensométricas en la parte inferior se comprimen, disminuyendo la resistencia de la banda extensométrica. Debido a la diferencia de resistencias en los calibres extensométricos, se pueden utilizar disposiciones de divisores de tensión y una red de puentes (denominada puente de Wheatstone) para determinar la cantidad de aceleración.

Elevadores electrónicos

Puede modificar el puente de Wheatstone sustituyendo dos de las cuatro resistencias por dos condensadores y ajustando las otras resistencias conocidas a un valor igual. Tiene dos ramas de la serie resistencia-capacitador (RC) conectadas en paralelo alimentadas por una fuente de CA. Usted toma cada punto entre la combinación de la serie RC y lo alimenta a un amplificador diferencial de audio conectado a un beeper.

Las capacitancias entre las placas metálicas varían a medida que las placas pasan sobre el perno. Los condensadores son iguales cuando el localizador de espárragos está centrado en el espárrago, y se dice que el puente de Wheatstone está equilibrado. Cuando el espárrago está descentrado, los condensadores son desiguales y se emite un sonido.

555 circuitos de temporización

El chip temporizador 555 es un circuito integrado. Puede utilizar una resistencia externa y una red de condensadores para cambiar el intervalo de tiempo mediante una cuidadosa selección de resistencias y condensadores.

Puede configurar el chip 555 para que funcione como un temporizador de cocción (un solo disparo). Después de ajustar el temporizador y transcurrir una cierta cantidad de tiempo, el temporizador se apaga. O puede configurar el chip 555 como un reloj de dos estados (astable), disparando una serie de pulsos a intervalos regulares.

Otras aplicaciones de un temporizador 555 incluyen un generador de señal de llamada de código Morse, un circuito de metrónomo y un circuito de alarma cuando el líquido del limpiaparabrisas de su vehículo está bajo.

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