lunes, 12 de septiembre de 2011

Compuertas Lógicas

Las computadoras digitales utilizan el sistema de números binarios, que tiene dos dígitos 0 y 1. Un dígito binario se denomina un bit. La información está representada en las computadoras digitales en grupos de bits. Utilizando diversas técnicas de codificación los grupos de bits pueden hacerse que representen no solamente números binarios sino también otros símbolos discretos cualesquiera, tales como dígitos decimales o letras de alfabeto. Utilizando arreglos binarios y diversas técnicas de codificación, los dígitos binarios o grupos de bits pueden utilizarse para desarrollar conjuntos completos de instrucciones para realizar diversos tipos de cálculos.
La información binaria se representa en un sistema digital por cantidades físicas denominadas señales, Las señales eléctricas tales como voltajes existen a través del sistema digital en cualquiera de dos valores reconocibles y representan una variable binaria igual a 1 o 0. Por ejemplo, un sistema digital particular puede emplear una señal de 3 volts  para representar el binario "1" y 0.5 volts  para el binario "0". La siguiente ilustración muestra un ejemplo de una señal binaria.





Interruptores

Un interruptor eléctrico es un dispositivo utilizado para desviar o interrumpir el curso de una corriente eléctrica. En el mundo moderno las aplicaciones son innumerables, van desde un simple interruptor que apaga o enciende un bombillo, hasta un complicado selector de transferencia automático de múltiples capas controlado por computadora.
Su expresión más sencilla consiste en dos contactos de metal inoxidable y el actuante. Los contactos, normalmente separados, se unen para permitir que la corriente circule. El actuante es la parte móvil que en una de sus posiciones hace presión sobre los contactos para mantenerlos unidos.


Clasificación de los interruptores

Actuantes
Los actuantes de los interruptores pueden ser normalmente abiertos, en cuyo caso al accionarlos se cierra el circuito (el caso del timbre) o normalmente cerrados en cuyo caso al accionarlos se abre el circuito.


Pulsadores
También llamados interruptores momentáneos. Este tipo de interruptor requiere que el operador mantenga la presión sobre el actuante para que los contactos estén unidos. Un ejemplo de su uso lo podemos encontrar en los timbres de las casas.



Cantidad de polos
Son la cantidad de circuitos individuales que controla el interruptor. Un interruptor de un solo polo como el que usamos para encender una lámpara. Los hay de 2 o más polos. Por ejemplo si queremos encender un motor de 220 voltios y a la vez un indicador luminoso de 12 voltios necesitaremos un interruptor de 2 polos, un polo para el circuito de 220 voltios y otro para el de 12 voltios.

Archivo:DPST-symbol.svg


Cantidad de vías (tiros)
Es la cantidad de posiciones que tiene un interruptor. Nuevamente el ejemplo del interruptor de una sola vía es el utilizado para encender una lámpara, en una posición enciende la lámpara mientras que en la otra se apaga.
Los hay de 2 o más vías. Un ejemplo de un interruptor de 3 vías es el que podríamos usar para controlar un semáforo donde se enciende una bombilla de cada color por cada una de las posiciones o vías.

Archivo:3wayswitchR.svg


Combinaciones
Se pueden combinar las tres clases anteriores para crear diferentes tipos de interruptores. En el gráfico inferior podemos ver un ejemplo de un interruptor DPDT.

Archivo:DPDT-symbol.svg



Interruptores eléctricos especiales

  • Interruptores de transferencia trasladan la carga de un circuito a otro en caso de falla de energía. Utilizados tanto en subestaciones eléctricas como en industrias.
  • Interruptor DIP viene del inglés ’’’dual in-line package’’’ en electrónica y se refiere a una línea doble de contactos. Consiste en una serie de múltiples micro interruptores unidos entre sí.
  • Hall-effect switch también usado en electrónica, es un contador que permite leer la cantidad de vueltas por minuto que está dando un imán permanente y entregar pulsos.
  • Interruptor inercial (o de aceleración) mide la aceleración o desaceleración del eje de coordenadas sobre el cual esté montado. Por ejemplo los instalados para disparar las bolsas de aire de los automóviles. En este caso de deben instalar laterales y frontales para activar las bolsas de aire laterales o frontales según donde el auto reciba el impacto.
  • Interruptor de mercurio usado para detectar la inclinación. Consiste en una gota de mercurio dentro de un tubo de vidrio cerrado herméticamente, en la posición correcta el mercurio cierra dos contactos de metal.
  • Interruptor diferencial o Disyuntor dispositivo electromecánico para equipos eléctricos que protege a las personas de las derivaciones causadas por faltas de aislamiento.

Circuito en serie

Un circuito en serie es una configuración de conexión en la que los bornes o terminales de los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, interruptores, entre otros.) se conectan secuencialmente. La terminal de salida de un dispositivo se conecta a la terminal de entrada del dispositivo siguiente.
Siguiendo un símil hidráulico, dos depósitos de agua se conectarán en serie si la salida del primero se conecta a la entrada del segundo. Una batería eléctrica suele estar formada por varias pilas eléctricas conectadas en serie, para alcanzar así el voltaje que se precise.
En función de los dispositivos conectados en serie, el valor total o equivalente se obtiene con las siguientes expresiones:

  • Para Generadores
TE Compon 07.svgTE Compon 07.svgTE Compon 07.svg
TE Compon 05.svgTE Compon 05.svgTE Compon 05.svg

   {V_{T}} = {V_1} + {V_2} + ... + {V_n}\,

   {I_{T}} = {I_1} = {I_2} = ... = {I_n}\,

  • Para Resistencias
TE Compon 01.svgTE Compon 01.svgTE Compon 01.svg

   {R_{T}} = {R_1} + {R_2} + ... + {R_n}\,

  • Para Condensadores
TE Compon 04.svgTE Compon 04.svgTE Compon 04.svg

   {1 \over C_{T}} = {1 \over C_1} + {1 \over C_2} + ... + {1 \over C_n}\,

  • Para Interruptores
TE Interu 1A.svgTE Interu 1B.svgTE Interu 1C.svg
Interruptor AInterruptor BInterruptor CSalida
AbiertoAbiertoAbiertoAbierto
AbiertoAbiertoCerradoAbierto
AbiertoCerradoAbiertoAbierto
AbiertoCerradoCerradoAbierto
CerradoAbiertoAbiertoAbierto
CerradoAbiertoCerradoAbierto
CerradoCerradoAbiertoAbierto
CerradoCerradoCerradoCerrado

Otra configuración posible, para la disposición de componentes eléctricos, es el circuito en paralelo. En el cual, los valores equivalentes se calculan de forma inversa al circuito en serie.
Es importante conocer que para realizar la suma de las magnitudes, solo en corriente alterna, debe ser sumado en forma fasorial (vectorial), para ser sumado en forma de módulo cada rama debe tener a lo más un elemento.

Circuito en paralelo

El circuito eléctrico en paralelo es una conexión donde los bordes o terminales de entrada de todos los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, etc.) conectados coincidan entre sí, lo mismo que sus terminales de salida.
Siguiendo un símil hidráulico, dos tinacos de agua conectados en paralelo tendrán una entrada común que alimentará simultáneamente a ambos, así como una salida común que drenará a ambos a la vez. Las bombillas de iluminación de una casa forman un circuito en paralelo.
En función de los dispositivos conectados en paralelo, el valor total o equivalente se obtiene con las siguientes expresiones:

Para generadores:

TE Conex 05.svgTE Compon 05.svgTE Conex 09.svg
TE Conex 07.svgTE Compon 05.svgTE Conex 11.svg
TE Conex 14.svgTE Compon 05.svgTE Conex 14.svg

   {V_{T}} = {V_1} = {V_2} = ... = {V_n}\,

   {I_{T}} = {I_1} + {I_2} + ... + {I_n}\,
 

Para Resistencias:

TE Conex 05.svgTE Compon 01.svgTE Conex 09.svg
TE Conex 07.svgTE Compon 01.svgTE Conex 11.svg
TE Conex 14.svgTE Compon 01.svgTE Conex 14.svg

   {1 \over R_{T}} = {1 \over R_1} + {1 \over R_2} + ... + {1 \over R_n}\,

Para Condensadores:
TE Conex 05.svgTE Compon 04.svgTE Conex 09.svg
TE Conex 07.svgTE Compon 04.svgTE Conex 11.svg
TE Conex 14.svgTE Compon 04.svgTE Conex 14.svg

   {C_{T}} = {C_1} + {C_2} + ... + {C_n}\,
 


Para Interruptores
TE Conex 05.svgTE Interu 1A.svgTE Conex 09.svg
TE Conex 07.svgTE Interu 1B.svgTE Conex 11.svg
TE Conex 14.svgTE Interu 1C.svgTE Conex 14.svg
Interruptor AInterruptor BInterruptor CSalida
AbiertoAbiertoAbiertoAbierto
AbiertoAbiertoCerradoCerrado
AbiertoCerradoAbiertoCerrado
AbiertoCerradoCerradoCerrado
CerradoAbiertoAbiertoCerrado
CerradoAbiertoCerradoCerrado
CerradoCerradoAbiertoCerrado
CerradoCerradoCerradoCerrado