Protección contra inversiones de polaridad

Radioaficionados

Una de las averías más comunes que nos podemos encontrar en las emisoras de radioaficionado es la inversión de polaridad. Dicha avería se produce al conectar el equipo inadvertidamente a la alimentación con las conexiones al revés, el cable de la entrada positiva (rojo) al electrodo negativo de la batería y el cable de la entrada negativa (negro) al electrodo positivo. Hay radioaficionados que, a pesar de las advertencias por parte del servicio técnico y para ahorrarse unos euros, conectan la emisora a una sola de las baterías (12V) de un vehículo dotado de dos unidades en serie (24V), en vez de utilizar la solución más apropiada que es un reductor de tensión de 24 a 12 voltios. Esto es una fuente constante de problemas tanto para la emisora como para las propias baterias del vehículo y puede propiciar una inversión de polaridad cuando alguien manipula dichas baterias sin desconectar previamente la emisora.

En este artículo vamos a estudiar los sistemas de protección contra inversiones de polaridad de que disponen tanto las emisoras de radioaficionado como muchos otros aparatos electrónicos, entre ellos los ordenadores portátiles por ejemplo, para evitar que el equipo en cuestión resulte dañado (o por lo menos reducir en lo posible el daño) ante un percance de este tipo, y su reparación práctica tomando como ejemplo una conocida emisora de radioaficionado averiada por esta causa. ¿Te interesa?.

Lo primero que vamos a hacer antes de adentrarnos en los diferentes sistemas de protección contra inversiones que existen, es explicar el funcionamiento del principal componente utilizado en ellos: el diodo rectificador de silicio. Este componente es un semiconductor del cual hablaremos mas profundamente en próximos artículos, y del cual por ahora solo sacaremos a relucir su principal característica, lo que justamente necesitamos para comprender como funcionan estos sistema de protección.

La característica principal de los diodos semiconductores es que conducen la electricidad solo en un sentido, llamado sentido "directo", presentando una resistencia muy baja al paso de la corriente y comportándose como un interruptor cerrado (conectado). En el otro sentido, llamado sentido "inverso", no conducen, presentan una gran resistencia y la electricidad no circula por él, comportándose como un interruptor abierto (desconectado). El diodo está polarizado en sentido directo cuando se le aplica tensión negativa al "cátodo" y positiva al "ánodo" (así se llaman sus electrodos). Está fabricado con materiales semiconductores de los tipos "N" y "P" (ya veremos lo que es esto mas adelante, no te preocupes) unidos mediante un proceso especial. Quede claro pues que el flujo eléctrico atraviesa el diodo entrando desde el cátodo y saliendo por el ánodo. El siguiente dibujo habla por si solo de lo que decimos y de paso vemos el símbolo utilizado para representar el diodo en los esquemas electrónicos.

Vamos ahora con los sistemas de protección contra inversiones de polaridad. El primero y mas sencillo, utilizado solo por algunos equipos, es intercalar un diodo en serie con la conexión del positivo de la alimentación de la emisora o del equipo a proteger.

Deberá ser un diodo que soporte perfectamente la corriente máxima que consuma el equipo. Este sistema es de los más eficaces, ya que si conectamos la emisora al revés no ocurrirá absolutamente nada al estar el diodo polarizado inversamente y por lo tanto bloqueado, de manera que no circulará ninguna corriente a su través.

No obstante este sistema adolece de un inconveniente; el diodo en serie cuando está en estado de conducción introduce lo que se llama una "caida de tensión" que hace que al equipo no le llegue la d.d.p. completa de la batería y en algunos casos, sobre todo con consumos elevados, aparecen oscilaciones esporádicas y problemas similares que hacen que este sistema solo sea utilizado en equipos que tengan un consumo reducido.

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El segundo sistema de protección es ampliamente utilizado por la mayoría de los equipos de radioaficionado, ordenadores portátiles, radio-compact para el automóvil, etc... Se trata de colocar el diodo en paralelo con la alimentación de manera que no conduzca cuando la polaridad es correcta.

Si se invierte la polaridad entonces el diodo conduce y funde el fusible evitando que la corriente inversa llegue al resto del equipo. Este sistema tiene también un nivel muy alto de protección siempre y cuando se respete el valor del fusible.

Algunos radioaficionados que han sufrido una inversión de polaridad en su equipo y se les ha fundido el fusible, al no tener a mano ninguno de repuesto lo sustituyen por unos hilos de cobre... ¡¡Eso puede significar daños muy graves e incluso irreversibles para la emisora!!. La seguridad de este sistema, el más utilizado con diferencia, viene dada tanto por el buen estado del diodo como por el valor correcto del fusible ya que los dos trabajan en conjunto para proteger la emisora. Si colocamos un fusible de un valor muy superior al que indica el fabricante lo mas probable es que una posible inversión de polaridad posterior, además de quemar completamente el diodo, acabe con bastantes más componentes del equipo, ya que éste no estará protegido por un valor correcto de dicho fusible y, por lo tanto, no fundirá cuando debería hacerlo.

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Este sistema también adolece de otro problema y es que cuando se invierte la polaridad la mayoría de las veces no solo se funde el fusible, sino que además el diodo se pone en cortocircuito permanente (se quema). Si después de una inversión colocamos un nuevo fusible (del valor adecuado), aunque conectemos la alimentación correctamente es muy posible que el fusible vuelva a fundirse ya que el diodo se habrá quemado y se comporta a todas luces como un cortocircuito fundiendo todos los fusibles (repetimos, si ponemos el valor adecuado) habidos y por haber. Será entonces necesario cambiar tanto el fusible como el diodo para que el equipo vuelva a funcionar normalmente. Precisamente eso es lo que podremos ver en un próximo artículo adicional de la sección descargas, como cambiar el diodo de protección contra inversiones de una conocida emisora de radioaficionado.

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Existen otros sistemas de protección bastante menos utilizados. El siguiente que vamos a explicar utiliza cuatro diodos montados en una configuración llamada "puente de Graetz".

La ventaja principal de este sistema es que conectemos como conectemos la alimentación del equipo éste siempre funcionará correctamente ya que los cuatro diodos se encargan de "reconducir" el flujo electrico para que al aparato en cuestión le llegue con la polaridad correcta.

Como siempre, cada configuración tiene ventajas pero también inconvenientes. En este caso el mas grave es la "caida de tensión" que introducen dos de los diodos que siempre estarán conduciendo. El problema es el mismo que explicamos en el primer circuito pero mucho más acentuado, de manera que esta versión solo se utiliza cuando la estabilidad de la alimentación no es crítica.

Por último, vamos a hablar de uno de los mejores circuitos de protección contra inversiones que podemos encontrarnos en la práctica, aunque la verdad, debido a que encarece algo el equipo y a la necesidad de utilización de componentes mecánicos (relé), apenas es utilizado. Sin embargo merece la pena que lo conozcas porque su construcción es tan sencilla que si eres un "manitas" lo podrás hacer en poco tiempo. Con este circuito obtendrás al 100% la seguridad de que tu equipo no se verá jamas dañado por una inversión de polaridad.

Como hemos dicho, esta versión de protección contra inversiones incorpora un relé. Si no sabes lo que es un relé te diré que simplemente es un contacto que se abre o se cierra cuando se hace pasar una corriente por la bobina del relé. Si quieres puedes ver una representación animada pinchando aquí. De todas formas, te dejamos los dos dibujos, relé conectado y relé desconectado, para que los observes mejor.

En este circuito, el diodo que comanda el sistema es el D1. Si este diodo entra en conducción activa el relé, sus contactos se cerrarán y el equipo recibirá la tensión de alimentación procedente de la batería. Si este diodo permanece bloqueado el relé no se activa y el equipo no recibe corriente eléctrica. Podemos decir que el diodo D1 es el alma de esta protección.

El diodo D2, en paralelo con la bobina del relé, sirve para evitar que las altas tensiones autoinducidas en su bobinado (ya veremos lo que son) dañen el circuito. Mas adelante veremos en profundidad el porqué está ahí y que es lo que hace exactamente.

En los gráficos que siguen puedes apreciar el sentido de las corrientes en el circuito cuando la polaridad de la alimentación se conecta de forma correcta. Observa que hemos señalado en color rojo la corriente eléctrica que alimenta todo el equipo y en azul la que exclusivamente alimenta el relé.

Cuando la polaridad de la alimentación es incorrecta el relé no se activa ya que el diodo D1 no conduce en ese estado. Por lo tanto la inversión de polaridad no pasa nunca al equipo y este no se daña. Si accidentalmente invertimos la polaridad con un sistema así lo único que notaremos es que el equipo no funciona y bastará colocar las conexiones de la alimentación de forma correcta. El fusible no fundirá por esta causa y todo volverá a la normalidad.

Ahora solo queda practicar. Por eso, en la sección de descargas puedes bajar un pequeño manual en PDF con información y fotos muy detalladas de como hemos reparado, con todo lujo de detalles, una inversión de polaridad en una emisora marca Midland modelo Alan 78 Plus. La placa de circuito impreso principal es la que puedes ver aquí. No te agobies al ver tantos componentes electrónicos juntos ya que en dicho manual te indicaremos paso a paso lo que debes hacer y como lo debes hacer.

Esperamos que disfrutes con esta información. Nos vemos en nuestro próximo artículo.

 
C O M E N T A R I O S   
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RE: Protección contra inversiones de polaridad

#1 heraldo » 04-01-2013 22:03

exelente informacion completicima muy didactica y completa como un buen radioaficionado te doy 73.

ca5ham
heraldo
tome 8va region chile

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Bueno

#2 Victor » 24-02-2013 20:55

Muy bueno, había pensado en poner un relay antes de leer este articulo pero estaba confuso como conectarlo, ahora finalmente comprendo. Gracias. :D

Observación:En algunos tipos de relay la linea (+) va el parte del relay NC (normalmente cerrado) y que cuando abre por protección se desconectara el circuito poniéndose el relay en NO (normalmente abierto)

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RE: Protección contra inversiones de polaridad

#3 gerardo » 16-05-2013 03:36

me parece un excelente articulo, aunque se casi nada de electronica, estoy tratando de estudiarla autodidacticamente, por eso hay algunos detalles en los cuales me quede con algunas dudas respecto al recorrido completo que sigue la corriente en los circuitos, bay saludos

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RE: Protección contra inversiones de polaridad

#4 GASPAR » 03-07-2013 19:21

Pienso que estaría más claro si usamos la corriente convencional, que va desde el MAS al MENOS de la batería, ya que de ese modo la misma flecha del diodo indica el sentido de la corriente.

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tecnico electronico

#5 edinson pantoja » 13-11-2013 07:57

me parece una buena practica pero como hago para tener los cursos de aprendisaje

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RE: Protección contra inversiones de polaridad

#6 Miguel Cádiz » 24-03-2014 14:55

Muy buen artículo. He llegado aquí buscando info ya que por error he conectado con la polaridad invertida mi radio Cobra Marine MR F55 con DSC , el resultado inicialmente ha sido el fusible fundido, alegrándome por ello compré un par de ellos del mismo amperaje y nada más ponerlos se los ha fundido también.

¿ Algún consejo sobre lo que puede haber pasado ?

Gracias

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RE: Miguel Cádiz

#7 Dionisio Garcia » 24-03-2014 15:23

En la sección de descargas tienes un artículo muy interesante que puede servirte de mucha ayuda. Se trata del que lleva el título "Reparación de Inversion de Polaridad en Alan 78 Plus" y cuyo enlace es el siguiente:

radioelectronica.es/.../...

Solo es para suscriptores.

Un saludo.

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