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Teoría
Estabilizadores de tensión con diodos zener

Los diodos han invadido casi todas las ramas y facetas de la electrónica. Pero eso no acaba ahí. A dia de hoy, rara es la persona que no ha oido hablar del diodo, a pesar de que no todos saben lo que es en realidad y como funciona. Esto quizás se deba a la "invasión" de los diodos LED a casi todos los niveles.

Sin embargo, hoy no vamos a hablarte de este tipo de diodo sino de otro quizás menos conocido denominado diodo "zener".

El diodo zener se usa casi de forma sistemática en la mayoría de las fuentes de alimentación que incorporan los dispositivos electrónicos actuales y como componente integrado en chips reguladores de tensión.

Gracias a él podemos conseguir una tensión estable, a pesar de que por diferentes causas dicha tensión pueda ver alterado su valor, y usarla para alimentar circuitos electrónicos sensibles, o como referencia para conseguir fuentes de tensión estabilizada capaces de alimentar equipos de alto consumo.

Hoy vamos a enseñarte a usar el diodo zener en la situación más sencilla posible y a la vez más típica, o sea, como estabilizador de tensión con resistencia limitadora. No te preocupes que no será dificil.

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Radioaficionados
Construir un watímetro de radiofrecuencia (RF)

Es normal que al radioaficionado, como ya hemos apuntado en otro lugar de este blog, le guste construirse sus propios aparatos. A aquellos que disponen de los suficientes conocimientos teórico-prácticos, el instrumento que traemos a la palestra en este artículo les resultará quizás excesivamente simple y fácil de construir.

Sin embargo, nuestra idea no es hacer llegar esta información únicamente a personas versadas en electrónica, sino también a aquellas que no lo están tanto, y por supuesto a todas aquellas que están ávidas por realizar experimentos de este tipo, tengan o no tengan conocimientos técnicos.

La herramienta que vamos a describir a continuación, además, les resultará de muchísima ayuda a todos ellos. Les servirá no solo para símplemente saber con que potencia sale un determinado transceptor de radio, sino también para ajustar sus propios emisores, exprimiendo al máximo las capacidades de cada uno de sus equipos.

Una vez construido, el watímetro de RF que tenemos entre manos se convertirá en un instrumento imprescindible e insustituible en nuestro rincón de radio. Pongamos pues manos a la obra.

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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
Cálculo de circuitos con diodos LED

Casi todo el mundo sabe de que se trata cuando se habla de diodos LED, esos pequeños componentes electrónicos que tienen la facultad de iluminarse cuando son atravesados por una corriente eléctrica. Además de que algunos modelos pueden llegar a desarrollar un considerable nivel lumínico el gasto energético que ocasionan es muy pequeño, por lo que en la actualidad ya han aparecido infinidad de lámparas domésticas basadas en ellos para casi todo tipo de aplicaciones.

Sin embargo, y centrándonos en los diodos LED estándar de 3 y de 5 milímetros usados en electrónica, muchos son los que se preguntan como se conectan a una pila o a una fuente de alimentación, quizás para usarlo como testigo de funcionamiento de algún equipo, o para hacer algún trabajo manual del colegio.

Hemos oido comentarios de todo tipo al respecto. Algunos dicen que el LED se conecta a la pila sin más, ya que piensan que funcionan con un determinado voltaje, algo parecido a las lamparitas de las linternas. Otros piensan que hay que poner dos o tres diodos más en serie, porque de lo contrario pueden "fundirse". Algunos no concretan y dicen que además del diodo LED y la pila o batería, el circuito debe de incorporar algún otro componente que lo proteja. ¿Que crees tu?.

El presente artículo tratará de arrojar luz sobre este tema, el cual en muchas ocasiones no está claro en la mente de algunos.

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Teoría
Telecomunicaciones - El telégrafo

Desde tiempos inmemoriales el hombre ha intentado comunicarse con sus semejantes a través de la distancia. Desde tiempos muy remotos esa ha sido una obsesión para el ser humano. El poder hacerle llegar un mensaje instantaneo a un ser querido a cientos o a miles de kilómetros era, hasta hace relativamente pocos años, una verdadera utopía.

El sonido y la luz han sido ampliamente utilizados a lo largo de la historia de la humanidad como soporte para los mensajes a transmitir. Sin embargo, ambos adolecen de problemas insalvables debido a su propia naturaleza. En el caso del sonido al tratarse de ondas mecánicas de muy corto alcance como ya hemos estudiado, y en el caso de la luz, aunque se trata de una onda electromagnética, es por contra de trayectoria rectilinea y, además, frenada en seco cuando se encuentra con un obstáculo opaco, lo que en ambos casos hacen imposible su utilización para estos menesteres.

La realidad ha sido que solo usando señales basadas en la electricidad, señales eléctricas, se han conseguido resultados adecuados a lo que se buscaba. ¿Te interesaría conocer como se desarrolló este asunto desde el principio, y de paso ahondar en el funcionamiento de los artilugios que se usaron en su desarrollo? Todo en este artículo.

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Noticias
Un simple pero útil calculador para Ebay

Llevamos algún tiempo planeando diseñar un pequeño programa que nos solucione el problema que se nos presenta a la hora de poner a la venta un artículo en la web de Ebay. Somos conscientes de que este tipo de software no tiene relación con la electrónica ni con el radioaficionado, sin embargo estamos seguros que será del interés de muchos de vosotros que, quizás en mas de una ocasión, os habéis puesto manos a la obra con el fin de hacer algún negocio en esta famosa web.

La utilidad del software es muy simple; te dice a cuanto tienes que vender un artículo determinado para recibir una cantidad precisada por tí mismo, una vez descontadas las comisiones que aplican tanto Ebay como Paypal, en este último caso si se cobra por este medio. Por ahora el programa es válido solo para Ebay España. Más adelante, si existe interés por parte de los usuarios de otros paises, se habilitarán otras versiones.

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Electromagnetismo (II)

Existen personas con las cuales nos sentimos muy a gusto. Son capaces de transmitirnos penas y alegrias, transmitirnos la risa y las lágrimas, transmitirnos piedad, dolor, afecto, cariño, amistad y muchas otras cosas. En definitiva lo que verdaderamente ocurre con ellas es que tienen UN MAGNETISMO ESPECIAL que las hace únicas y por esa razón SON CAPACES DE TRANSMITIR Y CONTAGIARNOS ciertos sentimientos. ¿Has visto que hemos hablado de un determinado tipo de magnetismo (el personal), y que hemos hecho ver que gracias a él se pueden transmitir y se pueden contagiar algunos sentimientos? Está mas que demostrado que esto que hemos dicho es completamente cierto.

Las preguntas que cabe hacernos en conformidad con la exposición anterior es... ¿Será posible transmitir o contagiar el flujo magnético producido por un imán permanente, o el producido por un solenoide o bobina recorrida por una corriente eléctrica, a otro cuerpo al que expongamos a dicho flujo? ¿Que efectos pueden obtenerse al hacer esto en el cuerpo al que hemos transmitido el magnetismo? ¿Que aplicaciones prácticas podría tener la transmisión del flujo magnético? Esta y otras preguntas van a ser respondidas en este artículo.

INDUCCION Y PERMEABILIDAD MAGNÉTICAS
La verdad es que en un artículo anterior ya respondimos a la primera pregunta. En dicho artículo dijimos que las propiedades magnéticas de un imán pueden transmitirse a un trozo de hierro o acero que antes no tenía dichas propiedades, simplemente acercando el trozo de hierro al imán y exponiéndolo a su campo magnético. También dijimos que el magnetismo adquirido por este cuerpo tiene un nombre y se llama "magnetismo remanente". Lo que aún no hemos dicho es el nombre que recibe el fenómeno por el que el hierro o el acero adquieren propiedades magnéticas al estar expuestos al flujo que emana de un imán o un solenoide: dicho fenómeno recibe el nombre de INDUCCIÓN MAGNÉTICA.

Es interesante resaltar que cuando esto ocurre y acercamos el hierro al imán, el flujo magnético de este último sufre una perturbación. Si nos ayudamos por las consabidas limaduras de hierro para poner de manifiesto dicho flujo al acercarle el trozo de hierro al imán, podremos observar como las lineas de fuerza del imán modifican su trayectoria normal para introducirse por el trozo de hierro. Es como si las lineas de fuerza del imán PREFIRIERAN pasar a través del trozo de hierro antes que seguir el camino mas corto, el camino normal, a través del aire. El flujo magnético que atraviesa el trozo de hierro es muy superior al que existe en la zona de aire que circunda al imán.

Este fenómeno sucede así porque el hierro es mas PERMEABLE que el aire al flujo magnético. Se dice entonces que una determinada sustancia será más o menos PERMEABLE en función de la cantidad de flujo magnético que deje pasar a su través. Por lo tanto, si se da la circunstancia de que coloquemos un cuerpo extraño cerca del flujo magnético de un imán, éste modificará sus lineas de fuerza canalizándolas a través del cuerpo extraño mencionado dependiendo de la mayor o menor PERMEABILIDAD MAGNÉTICA que presente dicho cuerpo.

INDUCCION ELECTROMAGNÉTICA
En este apartado vamos a seguir analizando el experimento que realizamos en el artículo anterior, en el que obtuvimos una corriente eléctrica por acción del magnetismo de un imán ¿lo recuerdas? (Si no, mira la ilustración adjunta). Cuando movíamos el hilo de cobre rígido y "cortábamos" con él las lineas de fuerza del imán, resulta que el instrumento de medida acusaba el paso de una corriente eléctrica. Recuerda que es absolutamente necesario que exista movimiento relativo entre el conductor rígido de cobre y el imán, de lo contrario no se produce ninguna corriente eléctrica aunque dejemos el hilo rígido inmóvil dentro del campo magnético del imán. Dicho sea de paso, la corriente que se produce gracias a esto se llama CORRIENTE INDUCIDA.

Lo que hemos dicho en el párrafo anterior tiene mucha miga, aunque parezca algo sencillo. Vamos por partes. La primera pregunta que se nos ocurre es... ¿de que depende la magnitud de la corriente inducida? No debe depender solo de la potencia del imán, ya que por muy potente que éste sea si dejamos el conductor rígido de cobre inmóvil dentro de su flujo magnético no se producen corrientes inducidas. Sin embargo, si el flujo magnético varía si que aparece la corriente. Por lo tanto, dicha corriente inducida depende en primer lugar de las variaciones de flujo magnético. Lógicamente, cuanto mayor sea la potencia del imán más grandes serán estas variaciones de flujo al mover el conductor por lo que las corrientes inducidas serán mayores.

Ahora bién... Si la magnitud de las corrientes inducidas son proporcionales a las variaciones del flujo magnético ¿Como podríamos aumentar estas variaciones para obtener una corriente mayor si no disponemos de un imán más potente? Solo hay una respuesta lógica para esta pregunta y es simplemente mover el conductor rígido con más velocidad, más rápidamente. Efectivamente; podemos concluir que EL VALOR DE LA CORRIENTE INDUCIDA ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA RAPIDEZ CON QUE VARIE EL FLUJO. Esto lo podemos comprobar fácilmente con solo mover nuestro conductor rígido a una velocidad mayor dentro del imán, con lo que las oscilaciones de la aguja del galvanómetro (nombre con que se designa de forma general al instrumento para medir corrientes eléctricas) serán mayores.

Fíjate ahora en una cosa que se me antoja muy interesante. ¿Te has dado cuenta que el conjunto formado por nuestro conductor rígido, los cables flexibles y el instrumento de medida forman un bucle o circuito cerrado? ¿No te recuerda esto, salvando las diferencias, a la espira de una bobina o solenoide? ¡Claro que si! Efectivamente nuestro circuito se comporta exactamente como eso, como una espira. Ahora la pregunta que cabe hacerse es... ¿Podemos aumentar el numero de espiras para aumentar las corrientes inducidas?. La respuesta es... ¡Por supuesto que SI!. Tenemos pués un tercer parámetro para aumentar la corriente inducida sin necesidad de aumentar la potencia del imán ni la rapidez del movimiento de nuestro conductor rígido... ¡Aumentar el numero de espiras de nuestra bobina para que se sume el efecto que produce cada una de ellas!. La fuente magnética que utilizaremos en este último caso será el conocido imán de barra (ver dibujo adjunto) para que lo podamos introducir por el interior de nuestra bobina. Recuerda lo que hemos estudiado ya sobre este tema: da lo mismo que se mueva una cosa o la otra, la cuestión es que exista una variación del flujo magnético en las espiras de nuestra bobina. En este caso lo que se mueve es el imán. Puedes ver una simulación animada pinchando aquí.

Resumamos lo visto hasta ahora. Hemos comprobado que las corrientes inducidas dependen:

De la potencia del imán. Cuanto más potente sea éste mayor será su flujo magnético y por lo tanto también será mayor la variación que se produzca al pasar el hilo rígido de una posición de flujo nulo a otra de flujo máximo.

De la rapidez con que se mueva el hilo dentro del flujo del imán (o viceversa). Cuanto más rápido movamos el hilo dentro del campo magnético del imán mayor será el numero de lineas de fuerza que "cortemos" en la misma unidad de tiempo. (Esto es más facil de entender con un ejemplo. Supongamos que en principio "cortamos" 100 lineas de fuerza en 1 segundo con lo que obtenemos una corriente inducida determinada. Ahora, si movemos el cable rígido el doble de rápido lograremos "cortar" las 100 lineas de fuerza en solo 1/2 segundo, por lo que al cabo de un segundo resulta que habremos duplicado el numero de lineas de fuerza atravesadas llegando a las 200. La corriente inducida también se duplica.)

Del número de espiras. Cuantas más espiras tenga nuestro solenoide más capacidad de producción de corrientes inducidas tendrá nuestro invento. Será como multiplicar lo que obtenemos con una sola espira por el numero de ellas que hayamos devanado en nuestra bobina.

Algo que deberemos siempre recordar es que si se inmoviliza el imán con respecto a la bobina NO SE PRODUCIRÁN CORRIENTES INDUCIDAS al no existir variaciones del flujo magnético en las espiras del solenoide.

OTRA FORMA DE INDUCCIÓN
Hasta el momento hemos visto que para producir corrientes inducidas, o el imán o el solenoide debían moverse para conseguir que las variaciones del flujo magnético alcanzaran a la bobina. En este punto surge una pregunta: ¿Podría existir alguna manera de producir un flujo magnético variable sin necesidad de la intervención de un imán móvil? En el artículo anterior, cuando hablamos de los solenoides o bobinas dijimos que cuando circula corriente a través de ellos se comportan como verdaderos imanes. ¿Se podría entonces utilizar una bobina a modo de imán para inducir corrientes en otra bobina colocada a su lado?. La respuesta es afirmativa, siempre que la corriente que utilicemos en la bobina inductora sea una corriente variable para que el flujo que cree sea también variable y pueda inducir corrientes en la otra bobina. Vamos a verlo con un ejemplo.

Fíjate en el dibujo adjunto. Se trata de un circuito en el que tenemos una pila, un interruptor y una bobina conectada a ellos llamada bobina primaria. Después, conectada a un galvanómetro y pegada a la anterior, tenemos otra bobina llamada bobina secundaria. Ahora vamos a conectar y desconectar el interruptor lo más rápido que podamos y vamos a repetir estas acciones constantemente para crear una corriente variable en la bobina primaria, lo que a su vez creará un flujo magnético variable en dicha bobina. Ese flujo magnético variable afectará a la bobina secundaria e inducirá en ella una corriente eléctrica. Mediante el galvanómetro podremos comprobar la existencia de dicha corriente. El efecto es similar a cuando movemos el imán por el interior de la bobina.

Aunque sea adelantarnos a nuestro estudio, te diré que acabo de enseñarte el principio del TRANSFORMADOR, el cuál estudiaremos profundamente en próximos artículos. A la bobina primaria se le llama también INDUCTOR o devanado PRIMARIO. A la bobina secundaria se le conoce como INDUCIDO o devanado SECUNDARIO. Entre el primario y el secundario existe lo que se llama INDUCCIÓN MUTUA ya que esta situación es reversible, es decir, el secundario puede actuar como primario si le conectamos la pila y el interruptor y el primario actuará en este caso de secundario desarrollando la corriente inducida.

Para finalizar este artículo, vamos a estudiar la forma de inducción electromagnética que, lo queramos o no, está siempre presente en una bobina o solenoide cuando es recorrida por algún tipo de corriente eléctrica y aunque su campo magnético no influya en ningún otro cuerpo cercano.

LA AUTOINDUCCIÓN
Aunque ya lo hemos dejado muy claro lo volvemos a repetir: Cuando un conductor es alcanzado por un campo magnético variable sufre como consecuencia una inducción. Y como es nuestra costumbre hacernos preguntas sobre lo que ya hemos estudiado, en esta ocasión no vamos a faltar a la cita y nos preguntamos lo siguiente: ¿Es posible que en una bobina, sus espiras puedan inducir magnetismo a las espiras cercanas de la propia bobina? La idea no es en absoluto descabellada y sería lógico pensar que el magnetismo producido por cada una de las espiras de la bobina debería influir en las espiras colocadas antes y después e incluso en ella misma, ya que al fin y al cabo se trata del mismo magnetismo con el que hemos inducido corrientes en otra bobina y que forzosamente debería influir en la propia bobina que está produciendo ese magnetismo ¿No crees?.

Pués decirte que crees bién. Cada una de las espiras de una bobina están influidas por el campo magnético producido por las espiras anterior y posterior a ella. En resumidas cuentas podemos decir que todas las espiras que componen una bobina sufren el efecto de inducción provocado por el campo magnético que ellas mismas producen. Si la corriente que circula por la bobina varia, se producirá una inducción magnética en ella misma similar a la que le produce a una bobina secundaria. Como la causa y el efecto se producen en una misma bobina, podemos decir que ella se lo guisa y ella misma se lo come, el fenómeno descrito se conoce como AUTOINDUCCIÓN.

La autoinducción crea una nueva fuerza electromotriz que es mas acusada cuanto mas espiras contenga el devanado y cuanto mas pegadas estén aquellas. En los hilos conductores normales, sin bobinar, la autoinducción es mínima ya que no existen espiras que la creen. Para poder medir el nivel de autoinducción se ha creado el concepto de INDUCTANCIA (algunos lo conocen como COEFICIENTE DE AUTOINDUCCIÓN). La inductancia eléctrica tiene como unidad el HENRIO y sus submúltiplos son el MILIHENRIO y el MICROHENRIO. A las bobinas creadas para usar su autoinducción en los circuitos electrónicos se les conoce también como inductancias. Así hablamos de una inductancia de 1,5 milihenrios para referirnos a una bobina que presenta ese nivel de autoinducción. Cuantas más espiras tenga una bobina más elevada será su inductancia, aunque ésta última depende de otros factores que ya estudiaremos.

Hablemos ahora del efecto que una inductancia produce en un circuito eléctrico. Se puede decir que la inductancia es el espíritu mismo de la contradicción... ¿que porqué?. Pués sencillamente porque en cualquier circunstancia se opone a los cambios de corriente en el circuito donde están montadas. Al decir esto me refiero a que cuando la intensidad de corriente en el circuito aumenta, la f.e.m. que ya hemos dicho que se crea por autoinducción en la propia inductancia, crea una CORRIENTE INVERSA que anula en parte el aumento original. A la inversa, si la corriente a través del circuito disminuye, la f.e.m. autoinducida crea una CORRIENTE DEL MISMO SENTIDO que la original de manera que tiende a impedir que dicha corriente original disminuya.

Podemos ilustrar esto muy adecuadamente comparándolo con la INERCIA que se estudia en física. Como seguramente sabrás, la inercia es la tendencia de los cuerpos a permanecer en el estado en que actualmente se encuentran, de manera que si un cuerpo se encuentra en movimiento tiende a seguir en movimiento, y si se encuentra en reposo tiende a seguir en reposo. Por lo tanto, para modificar el estado de un cuerpo (seguimos hablando de física) se necesita que una fuerza actúe sobre el, bién para pararlo si está en movimiento, bién para iniciar la marcha si está inmóvil. Además, un cuerpo inmóvil no adquiere su máxima velocidad de forma instantanea sino que necesita un período de tiempo para alcanzarla, lo mismo que un cuerpo en movimiento siempre alcanza el estado de reposo después de un intervalo de tiempo y nunca de manera súbita.

Esto es muy parecido a lo que ocurre con la autoinducción de las bobinas por lo que podemos decir que ésta es como la inercia de la electricidad. Cuando se conecta una batería a un circuito en el que existe una inductancia la corriente no llega a su nivel máximo de forma instantanea, sino que lo hace después de un periodo de tiempo que depende del valor de la inductancia ya que ésta última crea una f.e.m. que se opone a la de la batería. Cuando desconectamos la batería del circuito anterior, la inductancia creará una f.e.m. para tratar de mantener la corriente que hasta ahora circulaba por el circuito.

Aquí damos por terminado este interesante artículo. Mas adelante, cuando estudiemos los circuitos resonantes (ya veremos lo que son y para que sirven), seguiremos aprendiendo mas cosas sobre los solenoides. Nos vemos en nuestro próximo artículo.

 

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