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Teoría
Diferencia de potencial - Descarga eléctrica

Según lo estudiado en artículos anteriores, podemos recordar que entre dos cuerpos con distinta carga eléctrica podíamos provocar una descarga por tres sistemas diferentes. Estos son: por contacto, mediante un conductor o por medio de un arco o chispa. En este artículo vamos a ampliar los conceptos de circuito eléctrico, descarga de un cuerpo y corriente eléctrica.

En principio la propia palabra, descarga, hace entrever la existencia de un cuerpo que contiene una carga en si mismo y que esta carga se transfiere a otro cuerpo distinto debido a la propia descarga. ¿Quiere esto decir que el hecho de poner en contacto un cuerpo fuertemente cargado con uno que no tiene ninguna carga provocará la descarga total del primero? Para salir de dudas lée este artículo completo.

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Noticias
Fecundación In Vitro - El arte de Cádiz

No. Este post no trata de medicina.

Tampoco vamos a hablarte en él de electrónica, ni de radio, ni de antenas, ni de nada por el estilo. Simplemente, la idea principal al publicarlo ha sido alegrar un poco la vida de todo el que lo lea y visualice su contenido. Cuando veas el video que incluye lo entenderás.

Soy de Jerez de la Frontera, provincia de Cádiz. El carácter de la gente en nuestra tierra es siempre alegre, siempre positivo, siempre con ánimo de salir adelante aunque suframos pandemias y otras desgracias no provocadas por virus.

Clica en "Leer completo..." y olvídate de aquello que te agobia y que te oprime. Te aseguro que al menos te reirás durante un buen rato.

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Radioaficionados
Montar una antena de móvil (I)

A cuantos les ha ocurrido alguna vez que habiendo comprado una emisora de C.B. o VHF ha necesitado montar la antena en su automóvil. Pero... ¿Quién puede hacerlo con garantía de éxito?. Resulta que montar la dichosa antena parece ser algo relativamente fácil, pero luego viene algo que es más difícil que la instalación propiamente dicha... ¡El ajuste!.

Efectivamente, el ajuste de una antena montada en un automóvil a veces da muchos quebraderos de cabeza por diferentes razones. Muchos son los que lo han intentado y no lo han conseguido. Sus comentarios, después de la instalación, son generalmente estos: "Mi equipo solo tiene un alcance de unos cientos de metros, no aleja", "Recibir si que recibo, pero a mi no me escuchan", "Cuando llevo un rato intentando modular y toco la emisora... ¡casi me quemo!"... y cosas por el estilo. ¿Te ha ocurrido esto a tí en alguna ocasión?

¿Que te parecería si alguien te explicara exactamente como debes montar y posteriormente ajustar una antena? Aquí en "radioelectronica.es", y leyendo atentamente este artículo, estamos seguros de que serás capaz de montar correctamente una antena de radioaficionado en tu coche, o en el de un amigo, y posteriormente ajustarla a la perfección para que tu equipo de radio rinda al máximo posible sin calentarse más de lo necesario. No solo la recepción de tu emisora será buena, sino que cuando emitas con ella lo hará a las mil maravillas. ¡La única pega es que cuando aprendas todos querrán que le montes la suya!. ¿Te gusta la idea?... Pués sigue leyendo.

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Miscelanea
Monitor para la batería del automóvil

Es curioso, pero la verdad es que a todos nos ha pasado alguna vez lo mismo. Nos levantamos una mañana de frio invierno, con prisas porque tenemos el tiempo justo para llegar al trabajo (el que tenga esa suerte). Introducimos la llave de contacto de nuestro auto y la giramos. ¡SORPRESA!... el motor de arranque no voltea o lo hace con desgana.

El coche no furula, no arranca... Entonces algunos manifestamos nuestro enfado en un idioma desconocido, emitiendo ciertos sonidos guturales como.... "Grrrrrrrrr!!!!!". Otros, algo más "expresivos", comenzamos a lanzar por nuestra boquita ciertos vocablos malsonantes, dirigidos sobre todo hacia nuestro sufrido auto que ya tiene, como poco, cinco o seis años.

Sin embargo, esta situación la podríamos haber evitado si hubieramos tenido instalado el circuito que describimos en el presente artículo. Se trata de un simpático piloto de color rojo que nos avisará antes de tiempo de que ha llegado la hora de sustituir la batería de nuestro coche.

Si has leido los dos primeros artículos de la sección "Básico" estamos seguros que no vas a tener problemas para asimilar lo que sigue. ¡Vamos allá!

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Práctica
Monitor para fusible mejorado

En un artículo anterior de nuestro blog ya abordamos un montaje titulado "Indicador de fusible fundido" mediante el cual tuvimos la oportunidad de estudiar el multivibrador astable.

Posteriormente publicamos otro artículo titulado "Monitor para fusible", en el que presentábamos un circuito mucho más simple que el primero, que iluminaba un led cuando el fusible fundía.

Sin ánimo de ser insistente, os queremos presentar ahora este otro monitor algo más sofisticado que el segundo y menos complicado que el primero, mediante el cual podemos saber de un vistazo si nuestro aparato electrónico está recibiendo la alimentación adecuada, o por contra, está interrumpida por culpa de un fusible defectuoso.

En esta ocasión usaremos un doble diodo LED con cátodos comunes. El encendido del LED de color verde (¡PERFECTO!) nos indicará el funcionamiento correcto del dispositivo, mientras que si el LED que luce es el de color rojo (¡ALARMA!) querrá decir que el fusible está interrumpido.

Debido a la extremada sencillez del circuito creemos que merece la pena integrarlo en alguno de nuestros montajes, según consideremos o no la necesidad o conveniencia de que incorpore la mencionada indicación.

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Teoría
Las válvulas de vacío VI

Bienvenidos al sexto artículo de esta serie dedicada a las válvulas de vacío. Vamos a ver a continuación un receptor que hizo furor hace años, cuando las válvulas termoiónicas estaban en su apogeo y los radioaficionados eran verdaderos "manitas", ávidos de experimentación y deseosos de construir con sus propias manos un receptor de radio.

Describiremos el circuito de un receptor que mejora sustancialmente las características del que estudiamos en el artículo anterior. Utilizaba una técnica llamada "detección por rejilla" y, a pesar de que usa prácticamente los mismos componentes que el "detector por placa" visto en el artículo precedente, el aumento de sensibilidad es considerable por lo que fué bastante usado en su época.

En el siguiente artículo estudiaremos el llamado "detector a reacción" con el que, solo a costa de cierta inestabilidad asumible y perfectamente controlable por el usuario, se obtenía una sensibilidad aún superior a la del detector por rejilla. Pero eso será después de conocer el funcionamiento del primero.

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Noticias
Nuevos contenidos en descarga

Le recordamos a nuestros visitantes y usuarios registrados la disponibilidad en la zona de descargas de un amplio surtido de esquemas, manuales técnicos, videos y artículos técnicos adicionales. El número de descargas va progresivamente en aumento. La calidad de la información podemos calificarla de excelente. La gran cantidad de fotografias e ilustraciones hacen que leer sea agradable y asequible a todos.

En la categoria de "Radioaficionados" existen varias secciones en las que hemos colocado información técnica de muchísima utilidad para la reparación y el mantenimiento de emisoras. Existen secciones para diferentes marcas, como Alan-Midland, Kenwood, Yaesu, SuperStar y una sección añadida últimamente para Galaxy en la que hemos colocado la información técnica del mítico transceptor Galaxy Saturn, gran emisora para estación base deseada por muchos radioaficionados. Con esa información podrá ajustarse cualquier parámetro de dicho equipo.

Como es fácil de entender, los gastos de mantenimiento del servidor nos obliga a seleccionar cierta información solo para nuestros usuarios registrados, de manera que con las contribuciones de todos ellos podamos seguir adelante con el proyecto de nuestra web. Sin embargo, poco a poco estamos añadiendo información para todos nuestros visitantes. Concretamente en la sección principal existen ya algunos ficheros de libre descarga y cualquiera de nuestros visitantes podrá bajarlos a su equipo. Esperamos que con estos cambios se puedan beneficiar el mayor numero de personas.

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El puente de Wien (II)

Segundo y definitivo artículo sobre este particular circuito electrónico.

Una vez que hemos analizado a fondo el puente de Wheatstone en el post anterior, el siguiente paso es abordar de lleno el funcionamiento y los detalles del puente que le ha dado nombre a estos artículos, es decir, el puente de Wien.

Si aún no has leido el primero te aconsejamos que lo hagas antes de abordar este, ya que en aquel se dan las pautas y se sientan las bases necesarias para llegar a entender el funcionamiento de este circuito.

Allí vimos como conseguir equilibrar el puente eligiendo apropiadamente el valor de las resistencias que lo forman, usando una fuente de corriente continua. También pudimos comprobar que el puente de Wheatstone puede funcionar y equilibrarse además con una fuente de corriente alterna.

Partiendo de este último detalle, vamos a continuar ahora estudiando como es posible llevar al equilibrio a este nuevo puente, el puente de Wien. Pasa dentro, por favor.

Como es fácil de observar, existe una clara diferencia entre los dos puentes tratados; a la resistencia R1 se le ha añadido un condensador en serie (C1) y a la R2 uno en paralelo (C2). ¿Que efecto tiene esto en el circuito?.

El primero y más obvio es que este nuevo puente nunca va a poder equilibrarse con una corriente continua, ya que el condensador marcado como C1 va a impedir que esta circule por la rama C1-R1-R2, aun cuando por la otra rama (R3-R4) si que pueda circular dicha corriente. Esto va a provocar que aunque en la unión de R3 con R4 si obtengamos una determinada caida de tensión en la unión de R1 con R2 no habrá ninguna, ya que C1 bloqueará la corriente continua, con lo que el puente siempre estará desequilibrado para este tipo de corrientes.

Por consiguiente, el puente de Wien funcionará solo y exclusivamente con señales alternas. Básicamente, su uso se centra en el campo de las medidas de capacidades asociadas a resistencias, filtros pasabanda y osciladores. Veamos ahora cual es la condición general de equilbrio de este tipo de puente.

EL PUENTE DE WIEN EQUILIBRADO
Recordemos primero la configuración del circuito del puente de Wheatstone, estudiado en el artículo anterior, y su condición general de equilibrio. El esquema es el siguiente:

Una característica fundamental de este tipo de puente es que usa exclusivamente resistencias puras, es decir, no incluye componentes reactivos como bobinas o condensadores. Por lo tanto, su condición general de equilibrio puede expresarse mediante una simple proporción aritmética, tal y como vimos en el artículo anterior, usando el valor de las resistencias que lo forman:

Sin embargo, el puente de Wien no solo se compone de resistencias, sino que incorpora una combinación de estas con condensadores. Concretamente incluye uno en serie con R1 y otro en paralelo con R2. Mira la siguiente figura.

Por lo tanto, ya no podremos usar el término "resistencia" para referirnos a la oposición que ejerce al paso de la corriente eléctrica cada una de estas ramas. Tendremos que usar el término "impedancia", ya que conviven juntas una resistencia pura y la "reactancia capacitiva" de cada condensador. Para que lo tengas más claro mira la siguiente ilustración.

Hemos llamado "Z1" a la impedancia formada por R1 en serie con C1 y "Z2" a la que forma R2 en paralelo con C2. Es necesario por tanto transformar la proporción que nos indica la condición general de equilibrio en el puente de Wheatstone, sustituyendo en la primera razón R por Z tal y como indicamos en la siguiente fórmula, y teniendo presente que Z1 es la impedancia de la red serie R1-C1 y Z2 es la impedancia de la red en paralelo de R2 con C2.

Esta es la condición general de equilibrio del puente de Wien para corrientes alternas. Pero todavía queda mucha tela que cortar.

EL FACTOR "FRECUENCIA"
Al incorporar componentes reactivos en su circuito, el equilibrio del puente de Wien no solo depende del valor de sus componentes electrónicos (resistencias y condensadores), sino también del valor de la frecuencia de la señal de corriente alterna que se le aplique. La cosa se complica un poco.

Sabido es que la oposición que presenta un condensador al paso de la corriente alterna (reactancia capacitiva) depende, además de la capacidad del condensador, de la frecuencia de esta. Por lo tanto, para unos valores concretos de sus componentes, el puente de Wien estará equilibrado solo para una determinada frecuencia de la señal aplicada, ya que con la alteración de esta última también se alterarán las impedancias de las ramas Z1 y Z2, cosa que no ocurría en el puente de Wheatstone al estar todas sus ramas constituidas por resistencias puras no dependientes de la frecuencia.

Este aspecto es lo que hace a este tipo de puente interesante para determinadas aplicaciones ya que, en cierto modo, puede comportarse como un circuito resonante. Como ya comentamos en el primer artículo, William Hewlett lo usó de esa forma para construir un generador de señales de B.F. de precisión, el que fuera famoso modelo HP-200A de la firma "Hewlett-Packard".

Resumiendo, tenemos que tener claro que el equilibrio del puente de Wien se consigue única y exclusivamente para una señal alterna cuya frecuencia estará determinada por el valor de los componentes de las ramas reactivas Z1 y Z2. Suponiendo que en estas dos ramas hagamos que R1 sea del mismo valor que R2 (R) y que C1 sea del mismo valor que C2 (C), podremos calcular dicha frecuencia (F) mediante la siguiente expresión:

Posteriormente, mediante la proporción correcta de los valores de las resistencias R3 y R4, que no influyen para nada en la frecuencia de trabajo, podremos controlar el equilibrio del puente.

Aunque sea de forma sucinta nos gustaría exponer como se usa el puente de Wien en su configuración como oscilador de B.F. Pero antes vamos a hablar un poco del componente electrónico que permite llevarlo a cabo de la manera mas clásica.

EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
Tipicamente se utiliza un amplificador operacional como "motor" del oscilador en puente de Wien. El amplificador operacional es un circuito integrado compuesto por una etapa diferencial con una entrada inversora (-) y otra no-inversora (+), seguida de un amplificador de altísima ganancia y, para finalizar, una etapa de salida de baja impedancia. Conocido también como OP-AMP, su símbolo es el siguiente.

Lo puso a la venta por primera vez en el año 1964 la compañia norteamericana Fairchild Semiconductor al "módico" precio de 300 dólares. Se trataba del µA702 y asombrosamente tuvo una buena acogida a pesar de sus limitadas prestaciones, según palabras de su propio creador Robert John Widlar. No obstante, el µA702 no estaba completamente integrado en silicio, es decir, usaba tecnología híbrida.

No sería hasta un año después cuando se lanzó al mercado el que si podemos considerar primer amplificador operacional de la historia, al que se le podía llamar con todas las de la ley "circuito integrado" al estar construido enteramente en una oblea o pastilla de silicio (monolítico). En esta ocasión Fairchild lo llamó µA709 y tuvo un enorme exito aunque aún presentaba algunos inconvenientes menores. En seguida se apuntaron al carro de la fabricación diferentes empresas como Texas Instruments o SGS.

Por fin en el año 1968 vió la luz el archiconocido µA741, con muchas mejoras respecto a su predecesor. El µA741 se convirtió en el "rey" de los operacionales y ostentó ese título durante 40 años. Aún hoy se sigue fabricando, aunque ya no se recomienda su uso en los equipos actuales al haber aparecido amplificadores operacionales con características muy superiores. No obstante y de forma aplastante, el µA741 marcó una época en la que sus prestaciones y usabilidad casi no se podían creer por aquellas fechas.

En próximos artículos hablaremos mas profundamente sobre el amplificador operacional y resaltaremos sus características, prestaciones y posibilidades. Por ahora, basta con decir que este componente electrónico puede configurarse para que funcione como amplificador, mezclador, oscilador, filtro activo, compresor, limitador y casi como cualquier circuito que podamos imaginar.

EL PUENTE DE WIEN COMO OSCILADOR
La configuración básica del puente de Wien como oscilador senoidal de baja frecuencia es la que representamos a continuación.

Como podemos observar, la entrada del puente está conectada por un lado a la salida amplificada del OP-AMP y por el otro a masa, y su salida está atacando a la entrada diferencial del operacional. Pero para ver con mas claridad el funcionamiento del circuito vamos a cambiar el punto de vista de los componentes, como hacemos habitualmente, aunque el esquema representado anteriormente no cambiará en nada. Mira la siguiente ilustración.

Si te fijas, ya lo hemos dicho antes, la parte que controla la frecuencia a la que "resuena" el puente son las dos ramas que contienen condensadores (R1-C1 y R2-C2). Pero esto tenemos que verlo más claro aún. Para ello, vamos a separarlas del resto del circuito y a pasarles un pequeño test.

Primero vamos a centrarnos en R1 y C1 eliminando el condensador C2 para que no influya en los resultados, aunque respetando la presencia de R2 para que "cargue" la salida de forma correcta. Conectaremos a su "entrada" un generador de señales cuya frecuencia iremos modificando en pequeños pasos. Además, conectaremos un osciloscopio que nos indicará la amplitud de la señal a la "salida" para cada valor de la frecuencia testeada. Ambos valores los iremos anotando y "graficando" cuidadosamente en un sistema de coordenadas cartesianas.

Al final, con algo de paciencia y tiempo suficiente, obtendremos un gráfico parecido al que incluimos seguidamente, teniendo en cuenta que en el eje "X" de la abscisa (el horizontal) hemos representado la frecuencia de la señal y en el "Y" de la ordenada (el vertical) el nivel de amplitud registrado con el osciloscopio.

La explicación de por qué ocurre esto es muy sencilla. Para frecuencias bajas el condensador C1 ofrece una muy alta impedancia que sumada con R1 no deja pasar la señal. Conforme la frecuencia va subiendo, C1 va bajando su impedancia y por lo tanto va dejando pasar más cantidad de señal, hasta que llega un momento en que la frecuencia adquiere un valor tal que la impedancia del condensador es despreciable con respecto a las resistencias del circuito. A partir de ese momento se obtiene una respuesta practicamente plana.

Para tu información, esta prueba también puede hacerse de manera muy rápida y sencilla con un instrumento llamado "generador de barrido", el cual va variando la frecuencia de la señal de forma automática entre los márgenes que queramos. En el osciloscopio, conectado a la salida, veremos cómoda y claramente el gráfico anterior.

Todavía más. Si tienes el software Multisim dispondrás de un instrumento que incorpora tanto el generador de barrido como el osciloscopio. Se trata del llamado "Bode Plotter". Con él podremos visualizar, casi sin molestarnos, la curva de respuesta de un determinado circuito pasivo o activo.

Vamos con la red formada por R2 y C2. Para testearla eliminaremos C1 que es el componente reactivo que sobra ahora, o sea el que influye sobre la frecuencia de la señal, y dejaremos en su sitio R1. El circuito quedaría de la siguiente manera.

Siguiendo los mismos pasos que en el ejemplo anterior, en esta ocasión la curva de respuesta que obtenemos es la siguiente.

Como puedes observar, el gráfico obtenido es justamente el opuesto al anterior y también tiene su explicación. Para frecuencias muy bajas el condensador C2 no influye para nada sobre la señal ya que su impedancia es muy alta en comparación con el valor de las resistencias, por lo que la respuesta del circuito es plana hasta la mitad del gráfico.

Pero conforme la frecuencia va subiendo la impedancia de C2 se va haciendo cada vez menor. Por este motivo, en un determinado instante la curva comienza a descender, hasta el momento en que esta impedancia llega a hacerse practicamente nula y la curva tiende a cero debido a que el condensador se ha convertido en un verdadero "contocircuito" para la señal.

Analicemos ahora la red completa del puente de Wien. Fíjate en la siguiente imagen.

Está claro que la señal debe atravesar primero la red serie R1-C1 para posteriormente darse de bruces con la red en paralelo de R2 y C2. Por lo tanto, en esta ocasión estará expuesta a los efectos de ambas redes. La curva respuesta que mostrará el osciloscopio para este circuito será la siguiente.

Los efectos que ejercen ambas redes por separado se han fusionado. Por ello, la nueva curva respuesta que obtenemos es la superposición de las dos anteriores.

Al visualizar esta última curva podemos entender el efecto "circuito resonante" del puente de Wien. Para una determinada frecuencia la oposición que ofrece es mínima ya que la amplitud de la señal a su salida es máxima, mientras que para frecuencias inferiores y superiores a la referida su oposición va aumentando paulatinamente hasta practicamente llegar a anular la señal.

Además, ahora también resulta sencillo entender el funcionamiento del oscilador en puente de Wien. La salida amplificada por el OP-AMP se aplica a la entrada del puente. Como este solo deja pasar de forma clara una frecuencia determinada, esa señal es la que nos encontraremos a la salida de la red R1-C1 y R2-C2 y, por lo tanto, en la entrada no inversora (+) del operacional. El circuito entra así en oscilación permanente.

Para controlar el nivel de la señal y evitar que exista recorte de la forma de onda, ajustaremos el valor de las resistencias R3 y R4 de manera que la realimentación negativa que introducen a través de la entrada inversora (-) impida que ocurra esto.

CURVA RESPUESTA DEL PUENTE ORIGINAL
Para terminar, la pregunta que debemos hacernos es ¿que forma tendría la curva respuesta del puente de Wien trabajando como tal?, es decir, en su configuración original. Para poder llevar a cabo este último test y visualizar la mencionada curva deberemos conectar los instrumentos con el puente de la siguiente manera.

Y la curva respuesta que obtendremos es la que representamos a continuación.

Como podemos apreciar, cuando el puente alcanza el equilibrio no se obtiene a la salida ningún tipo de señal, siendo la amplitud de esta cero. Sin embargo, a un lado y a otro de la frecuencia para la que ha sido diseñado se produce el desequilibrio del puente, entregando un nivel de señal mas elevado conforme dicha frecuencia se aleja del valor correcto.

Hasta aquí los artículos dedicados al puente de Wien. No te pierdas nuestro próximo artículo de la sección "Radioaficionados", en el que publicaremos un sencillo e interesante montaje basado en este circuito.

Te esperamos de nuevo aquí, en Radioelectronica.es, tu punto de encuentro.

 
C O M E N T A R I O S   
wien con valores de resistencias y capacitores diferentes.

#1 marioooooooooo » 16-05-2019 03:14

tu informacion es muy buena, pero que pasa cuando tenemos ejercicios a rersolver cuando R1 es diferente de R2 y C1 es diferente de C2. Gracias.

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