introduccion a los dispositivos utilizados en EP (electronica de potencia)

Los dispositivos semiconductores utilizados en Electrónica de Potencia se pueden clasificar en tres grandes grupos, de acuerdo con su grado de controlabilidad:



-Dispositivos no controlados: en este grupo se encuentran los Diodos. Los estados de conducción o cierre (ON) y bloqueo o abertura (OFF) dependen del circuito de potencia. Por tanto, estos dispositivos no disponen de ningún terminal de control externo.

-Dispositivos semicontrolados: en este grupo se encuentran, dentro de la familia de los Tiristores, los SCR (“Silicon Controlled Rectifier”) y los TRIAC (“Triode of Alternating Current”). En éste caso su puesta en conducción (paso de OFF a ON) se debe a una señal de control externa que se aplica en uno de los terminales del dispositivo, comúnmente denominado puerta. Por otro lado, su bloqueo (paso de ON a OFF) lo determina el propio circuito de potencia. Es decir, se tiene control externo de la puesta en conducción, pero no así del bloqueo del dispositivo.

-Dispositivos totalmente controlados: en este grupo encontramos los transistores bipolares BJT (“Bipolar Junction Transistor”), los transistores de efecto de campo MOSFET (“Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor”), los transistores bipolares de puerta aislada IGBT (“Insulated Gate Bipolar Transistor”) y los tiristores GTO (“Gate Turn-Off Thyristor”), entre otros.

diodo de potencia

Un diodo semiconductor es una estructura P-N que, dentro de sus límites de tensión y corriente, permite la circulación de corriente en un único sentido. Detalles de funcionamiento, generalmente despreciados para los diodos de señal, pueden ser significativos para componentes de mayor potencia, caracterizados por un área mayor (para permitir mayores corrientes) y mayor longitud (para soportar tensiones inversas más elevadas).

E diodo está formado por una sola unión PN, aunque la estructura de un diodo de potencia es algo diferente a la de un diodo de señal, puesto que en este caso existe una región N intermediaria con un bajo dopaje. El papel de esta región es permitir al componente soportar tensiones inversas más elevadas. Esta región de pequeña densidad de dopaje dará al diodo una significativa característica resistiva en polarización directa, la cual se vuelve más significativa cuanto mayor sea la tensión que ha de soportar el componente. Las capas que hacen los contactos externos son altamente dopadas, para obtener un contacto con características óhmicas y no del tipo semiconductor.

La tensión VF que se indica en la curva estática corriente-tensión se refiere a la caída de tensión cuando el diodo está conduciendo (polarización directa). Para diodos de potencia, ésta tensión de caída en conducción directa oscila aproximadamente entre 1 y 2 Volts. Además, esta caída depende de la corriente que circule, teniéndose una característica corriente - tensión bastante lineal en la zona de conducción. Esta relación se conoce como la resistencia en conducción del diodo, abreviada por Ron y que se puede obtener como el inverso de la pendiente de la asíntota de la curva estática en la zona de polarización directa. La tensión VR
representa la tensión de ruptura del dispositivo (“Breakdown Voltage”) o, lo que es lo mismo, la máxima tensión inversa que puede soportar el diodo cuando éste está bloqueado (polarización inversa).
Un diodo de potencia puede soportar tensiones inversas elevadas. Si se supera el valor de tensión de ruptura especificado por el fabricante, el diodo puede llegar a destruirse por excesiva circulación de corriente inversa y en definitiva, por excesiva disipación de potencia. Los diodos de potencia pueden llegar a soportar tensiones de ruptura de kiloVolts (kV), y pueden conducir corrientes de kiloAmperes (kA). Evidentemente, el tamaño del diodo condiciona sus características eléctricas, llegándose a tener diodos con tamaños del orden de varios cm2.

- Recuperación Inversa: El paso de conducción a bloqueo no se efectúa instantáneamente. Cuando el diodo conduce una corriente I en polarización directa, la zona central de la unión está saturada de portadores mayoritarios, y aunque un circuito externo fuerce la anulación de la corriente aplicándole una tensión inversa, cuando la corriente pasa por cero aún existe una cantidad de portadores que cambian su sentido de movimiento y permiten la conducción de una corriente inversa durante un tiempo, denominado tiempo de recuperación inverso (trr), Los parámetros definidos en el proceso de bloqueo dependen de la corriente directa, de la derivada de la corriente (di/dt) y de la tensión inversa aplicada. El tiempo de recuperación de un diodo normal es del orden de 10 μs, siendo el de los diodos rápidos del orden de algunos nanosegundos.

- Recuperación Directa: Es otro fenómeno de retardo de menor importancia que el anterior, cuando el diodo pasa de bloqueo a conducción, En el proceso de puesta en conducción, la respuesta del diodo es inicialmente de bloqueo a la corriente. Siendo esta respuesta quien provoca una sobre tensión Vfp, ocasionada por la modulación de la conductividad del diodo durante la inyección de portadores minoritarios. Así el diodo se asemeja a una resistencia donde su valor decrece con el tiempo. Esta resistencia equivalente está relacionada con la concentración de portadores minoritarios inyectados. Por tanto Vfp depende de la
anchura y resistividad de la zona central del diodo.

-Diodos de recuperación rápida: Son adecuados en circuitos de frecuencia elevada en combinación con interruptores controlables, donde se necesitan tiempos de recuperación pequeños. Para unos niveles de potencia de varios cientos de voltios y varios cientos de amperios, estos diodos poseen un tiempo de recuperación inversas (trr) de pocos nanosegundos.

-Diodos rectificadores o de frecuencia de línea: La tensión en el estado de conducción (ON) de estos diodos es la más pequeña posible, y como consecuencia tienen un trr grande, el cual es únicamente aceptable en aplicaciones de la frecuencia de línea.
Estos diodos son capaces de bloquear varios kilovoltios y conducir varios kiloamperios. Se pueden conectar en serie y/o paralelo para satisfacer cualquier rango de tensión o de corriente.

Tiristores

El nombre de Tiristor proviene de la palabra griega “ηθνρα”, que significa “una puerta”. El tiristor engloba una familia de dispositivos semiconductores que trabajan en conmutación, teniendo en común una estructura de cuatro capas semiconductoras en una secuencia P-N-P-N, la cual presenta un funcionamiento biestable (dos estados estables).
La conmutación desde el estado de bloqueo (“OFF”) al estado de conducción (“ON”) se realiza normalmente por una señal de control externa. La conmutación desde el estado “ON” al estado “OFF” se produce cuando la corriente por el tiristor es más pequeña que un determinado valor, denominada corriente de mantenimiento, (“holding current”), específica para cada tiristor.
Dentro de la familia de los tiristores podemos destacar los SCRs (tiristores unidireccionales) y TRIACs (tiristores bidireccionales).

SCR (Rectificador Controlado de Silicio)

De las siglas en inglés “Silicon Controlled Rectifier”, es el miembro más conocido de la familia de los tiristores. En general y por abuso del lenguaje es más frecuente hablar de tiristor que de SCR.
El SCR es uno de los dispositivos más antiguos que se conocen dentro de la Electrónica de Potencia (data de finales de los años 50). Además, continua siendo el dispositivo que tiene mayor capacidad para controlar potencia (es el dispositivo que permite soportar mayores tensiones inversas entre sus terminales y mayor circulación de corriente).
El SCR está formado por cuatro capas semiconductoras, alternadamente P-N-P-N, Dispositivos de Electrónica de Potencia teniendo 3 terminales: ánodo (A) y cátodo (K), por los cuales circula la corriente principal, y
la puerta (G) que, cuando se le inyecta una corriente, hace que se establezca una corriente en sentido ánodo-cátodo.

caracteristicas tension-corriente:

En su estado de apagado o bloqueo (OFF), puede bloquear una tensión directa y no conducir corriente. Así, si no hay señal aplicada a la puerta, permanecerá en bloqueo independientemente del signo de la tensión VAK. El tiristor debe ser disparado o encendido al estado de conducción (ON) aplicando un pulso de corriente positiva en el terminal de puerta, durante un pequeño intervalo de tiempo, posibilitando que pase al estado de bloqueo directo. La caída de tensión directa en el estado de conducción (ON) es de pocos voltios (1-3 V).
Una vez que el SCR empieza a conducir, éste permanece en conducción (estado ON), aunque la corriente de puerta desaparezca, no pudiendo ser bloqueado por pulso de puerta. Únicamente cuando la corriente del ánodo tiende a ser negativa, o inferior a un valor umbral, por la influencia del circuito de potencia, el SCR pasará a estado de bloqueo.


1. Zona de bloqueo inverso (vAK < 0): Ésta condición corresponde al estado de no conducción en inversa, comportándose como un diodo.
2. Zona de bloqueo directo (vAK > 0 sin disparo): El SCR se comporta como un circuito abierto hasta alcanzar la tensión de ruptura directa.
3. Zona de conducción (vAK > 0 con disparo): El SCR se comporta como un interruptor cerrado, si una vez ha ocurrido el disparo, por el dispositivo circula una corriente superior a la de enclavamiento. Una vez en conducción, se mantendrá en dicho estado si el valor de la corriente ánodo cátodo es superior a la corriente de mantenimiento.
- disparo por tension exesiva:

Cuando está polarizado directamente, en el estado de bloqueo, la tensión de polarización se aplica sobre la unión J2 (ver figura 2.4). El aumento de la tensión VAK lleva a una expansión de la región de transición tanto para el interior de la capa de la puerta como para la capa N adyacente. Aún sin corriente de puerta, por efecto térmico, siempre existirán cargas libres que penetren en la región de transición (en este caso, electrones), las cuales son celeradas por el campo eléctrico presente en J2. Para valores elevados de tensión (y, por tanto, de campo eléctrico), es posible iniciar un proceso de avalancha, en el cual las cargas aceleradas, al chocar con átomos vecinos, provoquen la expulsión de nuevos portadores que reproducen el proceso. Tal fenómeno, desde el punto de vista del comportamiento del flujo de cargas por la unión J2, tiene el efecto similar al de una inyección de corriente por la puerta, de modo que, si al iniciar la circulación de corriente se alcanza el límite IL, el dispositivo se mantendrá en conducción.
- disparo por impulso de puerta:

Siendo el disparo a través de la corriente de puerta la manera más usual de disparar el SCR, es importante el conocimiento de los límites máximos y mínimos para la tensión VGK y la corriente IG.

TRIAC

El TRIAC (“Triode of Alternating Current”) es un tiristor bidireccional de tres terminales. Permite el paso de corriente del terminal A1 al A2 y vivecersa, y puede ser disparado con tensiones de puerta de ambos signos.
Cuando se trabaja con corriente alterna, es interesante poder controlar los dos sentidos de circulación de la corriente. Evidentemente, con un SCR, sólo podemos controlar el paso de corriente en un sentido. Por tanto uno de los motivos por el cual los fabricantes de semiconductores han diseñado el TRIAC ha sido para evitar este inconveniente. El primer TRIAC fue inventado a finales de los años 60. Simplificando su funcionamiento, podemos decir que un TRIAC se comporta como dos SCR en antiparalelo (tiristor bidireccional). De esta forma, tenemos control en ambos sentidos de la circulación de corriente.

acontinuacion mostraremos el símbolo utilizado para representar el TRIAC, así como su estructura interna en dos dimensiones. Como se ha mencionado, el TRIAC permite la conducción de corriente de ánodo a cátodo y viceversa, de ahí que los terminales no se denominen ánodo y cátodo, sino simplemente ánodo 1 (A1) y ánodo 2 (A2). En algunos textos dichos terminales se denominan MT1 y MT2.
Como en el caso del SCR, tenemos un terminal de control denominado puerta que nos permite la puesta en conducción del dispositivo en ambos sentidos de circulación. Si bien el TRIAC tiene varios mecanismos de encendido (con corrientes positivas y negativas), lo más usual es inyectar corriente por la puerta en un sentido para provocar la puesta en conducción.

Una de las ventajas de este dispositivo es que es muy compacto, requiriendo únicamente un único circuito de control, dado que sólo dispone de un terminal de puerta. Sin embargo, tal y como está fabricado, es un dispositivo con una capacidad de control de potencia muy reducida. En general está pensado para aplicaciones de pequeña potencia, con tensiones que no superan los 1000V y corrientes máximas de 15A. Es usual el empleo de TRIACs en la fabricación de electrodomésticos con control electrónico de velocidad de motores y aplicaciones de iluminación, con potencias que no superan los 15kW. La frecuencia máxima a la que pueden trabajar es también reducida, normalmente los 50-60Hz de la red monofásica.

GTO (“Gate Turn-Off Thyristor”)

A pesar de que el GTO fue inventado en el inicio de la década de los años 60, ha sido poco empleado debido a sus reducidas prestaciones. Con el avance de la tecnología en el desarrollo de dispositivos semiconductores, se han encontrado nuevas soluciones para mejorar tales componentes que hacen que hoy ocupen una franja significa dentro de la electrónica de potencia, especialmente en aquellas aplicaciones de elevada potencia, con dispositivos que alcanzan los 5000 V y los 4000 A.
Como se ha visto en los apartados anteriores, uno de los inconvenientes de los tiristores tipo SCR o TRIAC es que no tenemos control externo por parte del usuario del paso de conducción a bloqueo. Para aquellas aplicaciones en las que nos interese poder bloquear un interruptor de potencia en cualquier instante es necesario utilizar otro tipo de semiconductores diferentes a los SCRs o TRIACs.

El GTO es un tiristor con capacidad externa de bloqueo. La puerta permite controlar las dos transiciones: paso de bloqueo a conducción y viceversa.

principio de funcionamiento:

El GTO tiene una estructura de 4 capas, típica de los componentes de la familia de los tiristores. Su característica principal es su capacidad de entrar en conducción y bloquearse a través de señales adecuadas en el terminal de puerta G.

El mecanismo de disparo es parecido al del SCR: suponiendo que está directamente polarizado, cuando se le inyecta corriente a la puerta, circula corriente entre puerta y cátodo. Como la capa de la puerta es suficientemente fina, gran parte de los portadores se mueven hasta la capa N adyacente, atravesando la barrera de potencial y siendo atraídos por el potencial del ánodo, dando inicio a la corriente anódica. Si ésta corriente se mantiene por encima de la corriente de mantenimiento, el dispositivo no necesita de la señal de puerta para mantenerse en conducción.

Transistores

En Electrónica de Potencia, los transistores generalmente son utilizados como interruptores. Los circuitos de excitación (disparo) de los transistores se diseñan para que éstos trabajen en la zona de saturación (conducción) o en la zona de corte (bloqueo). Esto difiere de lo que ocurre con otras aplicaciones de los transistores, como por ejemplo, un circuito amplificador, en el que el transistor trabaja en la zona activa o lineal.
Los transistores tienen la ventaja de que son totalmente controlados, mientras que, por ejemplo, el SCR o el TRIAC sólo dispone de control de la puesta en conducción. Los tipos de transistores utilizados en los circuitos electrónicos de potencia incluyen los transistores BJT, los MOSFET y dispositivos híbridos, como por ejemplo, los transistores de unión bipolar de puerta aislada (IGBT). A continuación veremos cada uno de ellos.

Transistor Bipolar de Potencia (TBP)

Más conocidos como BJTs (“Bipolar Junction Transistors”), básicamente se trata de interruptores de potencia controlados por corriente. Como el lector recordará existen dos tipos fundamentales, los “npn” y los “pnp”, si bien en Electrónica de Potencia los más usuales y utilizados son los primeros.

principio de funcionamiento

En la realidad, la estructura interna de los transistores bipolares de potencia (TBP) es diferente. Para soportar tensiones elevadas, existe una capa intermediaria del colector, con baja concentración de impurezas (bajo dopado), la cual define la tensión de bloqueo del componente.

Los bordes redondeados de la región de emisor permiten una homogeneización del campo eléctrico, necesaria para el mantenimiento de polarizaciones inversas débiles entre base y emisor. El TBP no soporta tensiones en el sentido opuesto porque la elevada concentración de impurezas (elevado dopado) del emisor provoca la ruptura de J1 en bajas tensiones (5 a 20 V).

La preferencia en utilizar TBP tipo NPN se debe a las menores pérdidas con relación a los PNP, lo cual es debido a la mayor movilidad de los electrones con relación a los agujeros, reduciendo, principalmente, los tiempos de conmutación del componente.

Características estáticas

Los transistores bipolares son fáciles de controlar por el terminal de base, aunque el circuito de control consume más energía que el de los SCR. Su principal ventaja es la baja caída de tensión en saturación. Como inconvenientes destacaremos su poca ganancia con v/i grandes, el tiempo de almacenamiento y el fenómeno de avalancha secundaria.

El transistor, fundamentalmente, puede trabajar en tres zonas de funcionamiento bien diferenciadas, en función de la tensión que soporta y la corriente de base inyectada:
- Corte: no se inyecta corriente a la base del transistor. Éste se comporta como un interruptor abierto, que no permite la circulación de corriente entre colector y emisor. Por tanto, en ésta zona de funcionamiento el transistor está desactivado o la corriente de base no es suficiente para activarlo teniendo ambas uniones en polarización inversa.
- Activa: se inyecta corriente a la base del transistor, y éste soporta una determinada tensión entre colector y emisor. La corriente de colector es proporcional a la corriente de base, con una constante de roporcionalidad denominada ganancia del transistor, típicamente representada por las siglas F β o F h . Por tanto, en la región activa, el transistor actúa como un amplificador, donde la corriente del colector queda amplificada mediante la ganancia y el voltaje vCE disminuye con la corriente de base: la unión CB tiene polarización inversa y la BE
directa.
- Saturación: se inyecta suficiente corriente a la base para disminuir la vCE y conseguir que el transistor se comporte como un interruptor cuasi ideal. La tensión que soporta entre sus terminales es muy pequeña y depende del transistor. En éste caso ambas uniones están polarizadas directamente. Se suele hablar de la tensión colector-emisor en saturación.

-coneccion darlington:

Otra diferencia importante es que la ganancia de un transistor de potencia elevada suele ser bastante pequeña. Ello conlleva que debido a las grandes corrientes de colector que se deben manejar, la corriente por la base debe ser también elevada, complicando el circuito de control de base del transistor. Para transistores de señal se suelen obtener valores de ganancia entorno a 200, mientras que para transistores de potencia es difícil llegar a obtener valores de ganancia de 50. Si por ejemplo un TBP con β = 20 va a conducir una corriente de colector de 60 A, la corriente de base tendría que ser mayor que 3 A para saturar el transistor.
El circuito de excitación (“driver”) que proporciona esta alta corriente de base es un circuito de potencia importante por sí mismo. Para evitar esta problemática se suelen utilizar transistores de potencia en configuraciones tipo Darlington, donde se conectan varios transistores de una forma estratégica para aumentar la ganancia total del transistor.

MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors)

Así como podemos decir que el transistor bipolar se controla por corriente, los MOSFET son transistores controlados por tensión. Ello de debe al aislamiento (óxido de Silicio) de la puerta respecto al resto del dispositivo. Existen dos tipos básicos de MOSFET, los de canal n y los de canal p, si bien en Electrónica de Potencia los más comunes son los primeros, por presentar menores pérdidas y mayor velocidad de conmutación, debido a la mayor movilidad de los electrones con relación a los agujeros.

-principio de funcionamiento:

El terminal de puerta G (Gate) está aislado del semiconductor por óxido de silicio (SiO2). La unión PN define un diodo entre la Fuente S (Source) y el Drenador D (Drain), el cual conduce cuando VDS < 0. El funcionamiento como transistor ocurre cuando VDS > 0.

Cuando una tensión VGS > 0 es aplicada, el potencial positivo en la puerta repele los agujeros en la región P, dejando una carga negativa, pero sin portadores libres. Cuando esta tensión alcanza un cierto valor umbral (VT), electrones libres (generados principalmente por efecto térmico) presentes en la región P son atraídos y forman un canal N dentro de la región P, por el cual se hace posible la circulación de corriente entre D y S. Aumentando VGS, más portadores son atraídos, ampliando el canal, reduciendo su resistencia (RDS), permitiendo el aumento de ID. Este comportamiento caracteriza la llamada “región óhmica”.

IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)

Es un dispositivo híbrido, que aprovecha las ventajas de los transistores descritos en los apartados anteriores, o sea, el IGBT reúne la facilidad de disparo de los MOSFET con las pequeñas pérdidas en conducción de los BJT de potencia. La puerta está aislada del dispositivo, con lo que se tiene un control por tensión relativamente sencillo. Entre el colector y el emisor se tiene un comportamiento tipo bipolar, con lo que el interruptor es muy cercano a lo ideal.

Su velocidad de conmutación, en principio, similar a la de los transistores bipolares, ha crecido en los últimos años, permitiendo que funcione a centenas de kHz, en componentes para corrientes del orden de algunas decenas de Amperios. 

principio de funcionamiento 

La estructura del IGBT es similar a la del MOSFET, pero con la inclusión de una capa que forma el colector del IGBT, Gracias a la estructura interna puede soportar tensiones elevadas, típicamente 1200V y hasta 2000V (algo impensable en los MOSFETs), con un control sencillo de tensión de puerta. La velocidad a la que pueden trabajar no es tan elevada como la de los MOSFETs, pero permite trabajar en rangos de frecuencias medias, controlando potencias bastante elevadas.

En términos simplificados se puede analizar el IGBT como un MOSFET en el cual la región N- tiene su conductividad modulada por la inyección de portadores minoritarios (agujeros), a partir de la región P+, una vez que J1 está directamente polarizada. Esta mayor conductividad produce una menor caída de tensión en comparación a un MOSFET similar.

El control del componente es análogo al del MOSFET, o sea, por la aplicación de una

polarización entre puerta y emisor. También para el IGBT el accionamiento o disparo se hace

por tensión.

La máxima tensión que puede soportar se determina por la unión J2 (polarización directa) y por J1 (polarización inversa). Como J1 divide 2 regiones muy dopadas, se puede concluir que un IGBT no soporta tensiones elevadas cuando es polarizado inversamente.

Los IGBT presentan un tiristor parásito. La construcción del dispositivo debe ser tal que evite el disparo de este tiristor, especialmente debido a las capacidades asociadas a la región P. Los componentes modernos no presentan problemas relativos a este elemento indeseado.

tabla de comparacion

acontinuacion realizare una comparacion de los distintos dispositivos en cuanto a tension, intencidad y
 frecuencia; esto seria lo equivalente a lo que soportaria cada uno de ellos.

bibliografia y web grafia 

-Electronica volumen 1y2,  Autor: J.M. colvert, MC.causland, Primera edicion 1989, Editorial limusa S.A.

-Electronica teorica de circuitos y dispositivos electronicos, Autor: Robert L Boylestad, Octava edicion 2003,Editorial pearsan educacion.

-wikipedia encilclopedia libre.

sensores fotoelectricos

tambien llamados opticos tienen como funcion principal la deteccion de todo tipo de objetos independientes de la distancia que se encuentren. 

principio de funcionamiento: esta basado en la generacion de un haz luminoso por parte de un foto emisor que se proyecta bien sobre un foto receptor o bien sobre un dispositivo reflectante; la interrupcion o reflexion del haz por parte del objeto a detectar provoca el cambio de estado de la salida de la fotocelula existen cuatro tipos de sensores foto electricos los cuales se agrupan segun el tipo de detecion estos son: de barrera, reflex, autoreflex y fibra optica.

diagrama de un sensor fotoelectrico

tipos de sensores reflectores:

-tipo barrera: cuando existe un emisor y un receptor (este metodo tiene el mas alto nivel de deteccion).

-caracteristicas: 

*distancia de deteccion: 60 metros 

*consumo de corriente : 30 mA

*maxima corriente de salida: 100mA

*tiempo de respuesta / frecuencia:  menos de 30ms (ON-OFF) / 333hz

*modo de operacion: disparo con luz

*temperatura de trabajo / proteccion ip: -25 grados C a 55 grados C / ip -66.

tipo reflex

cuando la luz es reflejada con un reflector especial culla caracteristica es que devuelve la luz en el mismo angulo que recibe. 

-caracteristicas:

*distancia de deteccion: 9 metros

*consumo de corriente : 30 mA

*maxima corriente de salida: 100 mA 

*tiempo de respuesta / frecuencia:  menos de 30 ms (ON OFF) /  333 hz

*modo de operacion: disparo con luz

*temperatura de trabajo / proteccion ip: -25 grados C a 55 grados C / ip -66

tipo autoreflex

son iguales al tipo reflex recepto que el emisor tiene un lente que polariza la luz en un sentido. 

- características:

*distancia de deteccion: 9 metros

*consumo de corriente : 30 mA

*maxima corriente de salida: 100 mA 

*tiempo de respuesta / frecuencia:  menos de 30 ms (ON OFF) /  333 hz

*modo de operacion: disparo con luz

*temperatura de trabajo / proteccion ip: -25 grados C a 55 grados C / ip -66

sensores de fibra óptica

en este tipo el emisor y el receptor están interconstruidos en una caja que puede estar a varios metros del objeto a sensar.

sensores capacitivos 

los sensores capacitivos son similares a los inductivos; la principal diferencia entre los dos tipos de sensores es que los sensores capacitivos producen un campo electrostatico en lugar de un campo electromagnetico.

los sensores capacitivos sensanobjetos metalicos como tambien no metalicos tal como papel, vidrio, liquidos y tela.

- principio de funcionamiento: la superficie de sensado del sensor capacitivo esta formada por dos electrodos concentricos de metal de un capacitor, cuando un objeto se acerca a la superficie de sensado y este entra al campo electrostatico de los electrodos cambia la capacitancia de un circuito oscilador, esto hace que el oscilador empiece a oscilar el circuito disparador mide la amplitud del oscilador y cuando alcanza un nivel especifico la etapa de salida del sensor cambia,  conforme el objeto se aleja del sensor la amplitud del oscilador decrece conmutando el sensor a su forma original. 

-sensores capacitivos blindados: los sensores blindados se pueden montar enrazados sin que se afecte adversamente sus caracteristicas de sensado se deve tener cuidado de asegurarse que este tipo de sensores sea usado en ambientes secos, el liquido en la superficie puede hacer que el sensor dispare en falso.

aplicaciones de este sensor: 

*control de llenado de sólidos en un recipiente 

* detección de fluidos en contenedores tal como leche en botes de cartón. 

* detección atravez de barreras como los tarros plásticos de los jugos para medir la cantidad.

sensor inductivo

los sensores inductivos incorporan una bobina electromagnética la cual es usada para detectar la presencia de un objeto metálico conductor, este tipo de sensores ignora objetos no metálicos.

principio de funcionamiento: cuando un bjetivo metalico entra al campo circulan corrientes de eddy dentro del objetivo.

esto aumenta la carga en el sensor disminuyendo la amplitud del campo electromagnetico, el circuito de disparo monitorea la amplitud del oscilador y a un nivel predeterminado conmuta el estado de la salida del sensor, conforme el objeto se aleja del sensor la amplitud del oscilador aumenta a un nivel predeterminado el circuito de disparo conmuta el estado de la salida del sensor de nuevo a su condicion normal.

-blindaje del sensor: los sensores de proximidad tienen bobinas enrroyadas en nucleo de ferrita, estas pueden ser blindadas o no blindadas los sensores no blindados generalmente  tienen una mayor distancia de sensado que los sensores blindados.

 - ejemplo de aplicación de los sensores:
* detección de ruptura de brocas.
* detección de tornillos y tuercas para control de dirección y velocidad.
* detección de presencia de latas y tapas.
* detección de posición totalmente abiertas o serradas de válvulas.
* detección de ruptura de puntas de fresadora.

principio de funcionamiento de un temporizador

El principio básico de este tipo de temporización, es la carga o descarga de un condensador mediante una resistencia. Por lo general se emplean condensadores electrolíticos, siempre que su resistencia de aislamiento sea mayor que la resistencia de descarga: en caso contrario el condensador se descargaría a través de su insuficiente resistencia de aislamiento.

Los temporizadores electrónicos se basan en el tiempo de carga o descarga de un condensador a través de una resistencia. Por lo tanto, pueden construirse mediante componentes electrónicos pero existen en el mercado temporizadores eléctricos con apariencia de relés que ya incluyen la electrónica interna de funcionamiento, similares a los que habrá manipulado en el programa de simulación, así como los contadores.

características de diversos temporizadores

Temporizador multifunción 
CT-MFE
■ Rango de tensión de
 alimentación continuo  
 24 - 240 V CA/CC
■ 8 rangos de tiempo 0,05 s - 100 h
■ 6 funciones temporizadoras
■ 1 relé de salida 
 (SPDT 250 V / 4 A)
■ 2 LEDs para mostrar el  
 estado de funcionamiento

Temporizador retardo a la 
conexión CT-ERE
■ Alimentación 24 V CA/CC y 
 220 - 240 V CA ó  
 110 - 130 V CA
■ 1 rango de tiempo 
■ Retardo en función operativa
■ 1 relé de salida 
 (SPDT 250 V / 4 A)
■ 2 LEDs para mostrar el  
 estado de funcionamiento





Temporizador multifunción 
CT-MFS
■ Rango de tensión de
  alimentación continuo  
 24 - 240 V CA/CC
■ 10 rangos de tiempo 
 0,05 s - 300 h 
■ 8 funciones temporales
■ 2 relés de salida (250 V / 4 A)
■ 2 contactos SPDT con  
 función de selección  
 instantánea
■ 3 LEDs para mostrar el  
 estado de funcionamiento



Temporizador retardo 
a la conexión CT-ERS
■ 24 V CA/CC, 
 42 - 48 V CA/CC
 y 220 - 240 V CA/CC
■ 10 rangos de tiempo 
 0,05 s - 300 h
■ Retardo en función operativa
■ 1 relé de salida 
 (SPDT 250 V / 4 A)
■ 2 LEDs para mostrar el  
 estado de funcionamiento

tipos de temporizadores con su respectivo funcionamiento

-a la conexión: Cuando el temporizador recibe tensión y pasa un tiempo hasta que conmuta los contactos, se denomina Temporizador a la Conexión.

Es un rele cuyo contacto de salida conecta después de un cierto retardo a partir del instante de conexión de los bornes de su bobina a la red. El tiempo de retardo es ajustable mediante un potenciometro o regulador frontal del aparato si es electrónico. También se le puede regular mediante un potenciometro remoto que permita el mando a distancia ; este potenciometro se conecta a los bornes y no puede aplicarse a los relés de los contactos.

- a la desconexion:Cuando el temporizador deja de recibir tensión y al cabo de un tiempo conmuta los contactos, se denominaTemporizador a la Desconexión.

Es un rele cuyo contacto de salida conecta instantáneamente al aplicar la tensión de alimentación en los bornes de la bobina. Al quedar sin alimentación, el relé permanece conectado durante el tiempo ajustado por el potenciometro frontal o remoto, desconectándose al final de dicho lapso. 

.-termico:Actúa por calentamiento de una lámina bimetálica. El tiempo viene determinado por el curvado de la lámina.

Consta de un transformador cuyo primario se conecta a la red, pero el secundario, que tiene pocas espiras y esta conectado en serie con la lámina bimetálica, siempre tiene que estar en cortocircuito para producir el calentamiento de dicha lámina, por lo que cuando realiza la temporización se tiene que desconectar el primario

- neumatico:El funcionamiento del temporizador neumático esta basado en la acción de un fuelle que se comprime al ser accionado por el electroimán del rele

Al tender el fuelle a ocupar su posición de reposo la hace lentamente, ya que el aire ha de entrar por un pequeño orificio, que al variar de tamaño cambia el tiempo de recuperación del fuelle y por lo tanto la temporización.

-de motor sincrono: Temporizador que actúa por medio de un mecanismo de relojería accionado por un pequeño motor, con embrague electromagnético. Al cabo de cierto tiempo de funcionamiento entra en acción el embrague y se produce la apertura o cierre del circuito.

-electrónico:El principio básico de este tipo de temporización, es la carga o descarga de un condensador mediante una resistencia. Por lo general se emplean condensadores electrolíticos, siempre que su resistencia de aislamiento sea mayor que la resistencia de descarga: en caso contrario el condensador se descargaría a través de su insuficiente resistencia de aislamiento.

En este caso, se trata de relés cuya bobina esta alimentada exclusivamente por corriente continua.

La temporización electrónica está muy extendida. Se utiliza con relés electromagnéticos cuya bobina está prevista para ser alimentada con corriente continua. Para obtener una buena temporización, la tensión continua debe estabilizarse por ejemplo con ayuda de un diodo Zener.

El principio básico de este tipo de temporización es la carga o descarga de un condensador " C " mediante una resistencia " R ". por lo general se emplean condensadores electrolíticos de buena calidad, siempre que su resistencia de aislamiento sea bastante mayor que la resistencia de descarga R : en caso contrario, el condensador C se descargaría a través de su insuficiente resistencia de aislamiento.

-magnetico:Se obtiene ensartando en el núcleo magnético del rele, un tubo de cobre. Este tubo puede tener el espesor de algunos milímetros y rodear al núcleo en toda su longitud, constituyendo una camisa o bien puede ser de un diámetro igual a la base del carrete de la bobina y una longitud limitada, y en este caso se llama manguito ; el manguito puede ser fijado delante, en la parte de la armadura, o en la parte opuesta.

clasificación de un temporizador

Los temporizadores pueden trabajar o clasificar en (a la conexión) o (a la desconexion)

- A la conexión : cuando el temporizador recibe tensión y pasa un tiempo hasta que conmuta los contactos.

- A la desconexion : cuando el temporizador deja de recibir tensión al cabo de un tiempo conmuta los contactos.

que es un temporizador

dispositivo mediante el cual podemos regular la conexión o desconexión de un circuito eléctrico durante un tiempo determinado.
 es un tipo de rele auxiliar, pero se diferencia en que sus contactos no cambian de posición instantáneamente.