jueves, 6 de agosto de 2009

LA BATERIA

Métodos de carga de Baterías
Por Jader Alzate ( extraído de su página JAL )
Como cargar las baterias de:
Ni-Cad
Ni-Mhi
Plomo-Ácido

Carga de baterías de Ni-Cd (Níquel Cadmio)
Carga Normal estándar:
Por lo general las baterías Ni-Cd pueden cargarse aplicándoles una corriente constante de C/10 (Capacidad en mAh de la batería dividido 10) durante un periodo de 12 a 15 horas.
Carga Rápida (6 a 8 horas) :
No todas las baterías de Ni-Cd (Níquel Cadmio) pueden cargarse con esta rata de corriente. Verifique en la etiqueta de la batería o con el fabricante si la batería soporta este tipo de carga.
Para una carga rápida, se aplica a la batería una corriente equivalente a C/5 (Capacidad en mAh de la batería dividido 10 o 0.2xC ) por un periodo de 6 a 8 horas.
Para evitar sobrecarga de la batería, este tipo de carga debe complementarse con un temporizador que corte la carga en el tiempo recomendado.
Carga Súper Rápida (1 a 2 Horas):
Solo algunas baterías de Ni-Cd (Níquel Cadmio) están construidas para soportar este tipo de carga Verifique en la etiqueta de la batería o con el fabricante si la batería soporta este tipo de carga.
Los cargadores diseñados para este tipo de carga, son los mas complejos y costosos, pues estos posen además de una fuente de corriente constante, circuitos especialmente diseñados para detectar el rV (Delta de Voltaje) y el tiempo de carga. Recomendado por los fabricantes.
Para realizar cargas en tiempos entre 1 o 2 horas, se aplica a la batería una corriente entre 0.5C a 1C ( C/2 a C) hasta que es detectado un descenso en el voltaje ( rV negativo ver grafico Comportamiento del voltaje Durante la carga). Después de detectar el descenso en voltaje de las celdas, automáticamente se reduce la corriente a un valor mínimo necesario para el sostenimiento de la carga (0.05 a 0.033 C).

Carga de baterías de NiMh (Níquel Metal Hydride)
La baterías de NiMh (Níquel Metal Hydride) son mas sensibles a alas sobrecargas, a su vez la carga genera en ellas aumentos mas rápidos en la temperatura lo cual también la deteriora.
Las baterías de NiMh (Níquel Metal Hydride) pueden cargarse rápidamente en periodos de 1 hora con ratas de carga de 1C, sin embargo para evitar el deterioro de las baterías, debe utilizarse para ello equipos cargadores especialmente diseñados que protejan la batería las sobrecargas y los excesos de temperatura.
Carga Lenta
Cargar baterías con una corriente constante a una rata de C/10 con una terminación de carga delimitada por tiempo (12 Horas) , es un método conveniente para cargar completamente las baterías de NiMh (Níquel Metal Hydride) .
La carga deberá detenerse después 12 horas para una batería completamente descargada. Sí la batería no esta completamente descargada, la aplicación de 12 horas de carga , sobrecargará la batería.
Carga Rápida (4 Horas)
Una batería NiMh (Níquel Metal Hydride) puede ser cargada con eficiencia y seguridad utilizando corrientes superiores alas descritas anteriormente. Es necesario sin embargo un control de carga para terminar la carga antes de que la batería alcance los limites de temperatura recomendados por el fabricante.
Una batería completamente descargada puede cargarse con una rata de C/3 con un temporizador que corte la carga en 3.6 horas. La temperatura de las baterías no puede exceder los 55 ºC por celda.
Carga Súper Rápida (1 Hora)
Para lograr cargar completamente una baterías NiMh en 1 hora sin sobrecargarla y sin que esta sufra deterioro por la temperatura, es necesario que el sistema de carga este equipado con sistemas de terminación de carga combinados (Temperatura dT/dt, Voltaje rV, Tiempo).
Los fabricantes recomiendan hacer la carga en tres pasos:
1. Cargar con una rata de carga de 1C hasta detectar un incremento en la temperatura por celda de 1 ºC por minuto.
2. Aplicar una rata de carga de C/10 terminada por temporizador en ½ hora.
3. Aplicar una corriente de sostenimiento de C/300 por el tiempo que se requiera.

Carga de baterías SLA(Sealed Lead-Acid) Plomo-Ácido
Las baterías de plomo-ácido requieran para su carga un tratamiento diferente a las baterías de NiCd y NiMh, la principal diferencia es que para las de Plomo-ácido se utilizan voltajes fijos a cambio de corrientes fijas.
Voltaje Constante
La carga de baterías de Plomo-Ácido se logra aplicando a la batería un voltaje constantes de 2.45 voltios por celda (Ej. Para una batería SLA de 12 voltios, que tiene 6 celdas serán 14.6V), con una temperatura ambiente de 20 a 25 ºC. La carga es tara completa cuando la corriente sigue siendo estable por 3 horas.
Voltaje constante y Corriente constante
En este método se carga la batería controlando la corriente a 0.4C y el voltaje a 2.45 voltios por celda (Ej. Para una batería SLA de 6 voltios, que tiene 3 celdas serán 7.35V), con una temperatura ambiente de 20 a 25; por un tiempo entre 6 a 12 horas dependiendo de estado de descarga de la batería.
Carga Rápida
Cuando se carga rápidamente una batería SLA, se requieren altas corrientes de carga por un corto tiempo para restablecer la energía que ha sido descargada. Medidas adecuadas como el control de la corriente de carga son requeridas para prevenir la sobrecarga cuando la carga es completa.
Requerimientos básicos de un cargador rápido para baterías SLA son:
Suficiente capacidad de corriente
La corriente de carga debe ser automáticamente controlada para prevenir sobrecarga aún cuando en cargas prolongadas.
La temperatura ambiente no debe se superior a 40 ºC ni inferior a 0 ºC.
Debe garantizarse un ciclo de vida (Carga/descarga) seguro. De acuerdo a las recomendaciones del fabricante.

miércoles, 5 de agosto de 2009

EL DIODO

Las propiedades de los materiales semiconductores se conocían en 1874, cuando se observó la conducción en un sentido en cristales de sulfuro, 25 años más tarde se empleó el rectificador de cristales de galena para la detección de ondas. Durante la Segunda Guerra Mundial se desarrolló el primer dispositivo con las propiedades que hoy conocemos, el diodo de germanio.



CARACTERISTICAS TECNICAS
Como todos los componentes electrónicos, los diodos poseen propiedades que les diferencia de los demás semiconductores. Es necesario conocer estas, pues los libros de características y las necesidades de diseño así lo requieren. En estos apuntes aparecerán las más importantes desde el punto de vista practico.




Valores nominales de temperatura
Tstg = Indica los valores máximos y mínimos de la temperatura de almacenamiento.
Tj = Valor máximo de la temperatura que soporta la unión de los semiconductores.

TIPOS DE DIODOS

DIODOS METAL-SEMICONDUCTOR.- Los más antiguos son los de germanio con punta de tungsteno o de oro. Su aplicación más importante se encuentra en HF, VHF y UHF. También se utilizan como detectores en los receptores de modulación de frecuencia. Por el tipo de unión que tiene posee una capacidad muy baja, así como una resistencia interna en conducción que produce una tensión máxima de 0,2 a 0,3v.El diodo Schottky son un tipo de diodo cuya construcción se basa en la unión metal conductor con algunas diferencias respecto del anterior. Fue desarrollado por la Hewlett-Packard en USA, a principios de la década de los 70. La conexión se establece entre un metal y un material semiconductor con gran concentración de impurezas, de forma que solo existirá un movimiento de electrones, ya que son los únicos portadores mayoritarios en ambos materiales. Al igual que el de germanio, y por la misma razón, la tensión de umbral cuando alcanza la conducción es de 0,2 a 0,3v. Igualmente tienen una respuesta notable a altas frecuencias, encontrando en este campo sus aplicaciones más frecuentes. Un inconveniente de esto tipo de diodos se refiere a la poca intensidad que es capaz de soportar entre sus extremos.El encapsulado de estos diodos es en forma de cilindro , de plástico o de vidrio. De configuración axial. Sobre el cuerpo se marca el cátodo, mediante un anillo serigrafiado



DIODOS RECTIFICADORES.- Su construcción está basada en la unión PN siendo su principal aplicación como rectificadores. Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadas temperaturas (hasta 200ºC en la unión), siendo su resistencia muy baja y la corriente en tensión inversa muy pequeña. Gracias a esto se pueden construir diodos de pequeñas dimensiones para potencias relativamente grandes, desbancando así a los diodos termoiónicos desde hace tiempo.Sus aplicaciones van desde elemento indispensable en fuentes de alimentación como en televisión, aparatos de rayos X y microscopios electrónicos, donde deben rectificar tensiones altísimas.En fuentes de alimentación se utilizan los diodos formando configuración en puente (con cuatro diodos en sistemas monofásicos), o utilizando los puentes integrados que a tal efecto se fabrican y que simplifican en gran medida el proceso de diseño de una placa de circuito impreso.Los distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que tengan que disipar. Hasta 1w se emplean encapsulados de plástico. Por encima de este valor el encapsulado es metálico y en potencias más elevadas es necesario que el encapsulado tenga previsto una rosca para fijar este a un radiador y así ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas corrientes. Igual le pasa a los puentes de diodos integrados.

DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION.- La desactivación de un relé provoca una corriente de descarga de la bobina en sentido inverso que pone en peligro el elemento electrónico utilizado para su activación. Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y elimina el problema.El inconveniente que presenta es que la descarga de la bobina es más lenta, así que la frecuencia a la que puede ser activado el relé es más baja. Se le llama comúnmente diodo volante.
DIODO RECTIFICADOR COMO ELEMENTO DE PROTECCION DE UN DIODO LED EN ALTERNA.- El diodo LED cuando se polariza en c.a. directamente conduce y la tensión cae sobre la resistencia limitadora, sin embargo, cuando se polariza inversamente, toda la tensión se encuentra en los extremos del diodo, lo que puede destruirlo.
DIODOS ZENER.- Se emplean para producir entre sus extremos una tensión constante e independiente de la corriente que las atraviesa según sus especificaciones. Para conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unión PN cuando se polariza inversamente al llegar a la tensión de ruptura (tensión de zener), pues, la intensidad inversa del diodo sufre un aumento brusco. Para evitar la destrucción del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone en serie una resistencia que limita dicha corriente. Se producen desde 3,3v y con una potencia mínima de 250mW.Los encapsulados pueden ser de plástico o metálico según la potencia que tenga que disipar.
DIODOS LED ( Light Emitting Diode).-Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo rectificador sin embargo, su tensión de umbral, se encuentra entre 1,3 y 4v dependiendo del color del diodo.


El conocimiento de esta tensión es fundamental para el diseño del circuito en el que sea necesaria su presencia, pues, normalmente se le coloca en serie una resistencia que limita la intensidad que circulará por el. Cuando se polariza directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color depende de los materiales con los que se fabrica. Cuando se polariza inversamente no se enciende y además no deja circular la corriente. La intensidad mínima para que un diodo LED emita luz visible es de 4mA y, por precaución como máximo debe aplicarse 50mA.Para identificar los terminales del diodo LED observaremos como el cátodo será el terminal más corto, siendo el más largo el ánodo. Además en el encapsulado, normalmente de plástico, se observa un chaflán en el lado en el que se encuentra el cátodo. Se utilizan como señal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia.Se fabrican algunos LEDs especiales:
LED bicolor.- Están formados por dos diodos conectados en paralelo e inverso. Se suele utilizar en la detección de polaridad.
LED tricolor.- Formado por dos diodos LED (verde y rojo) montado con el cátodo común. El terminal más corto es el ánodo rojo, el del centro, es el cátodo común y el tercero es el ánodo verde.
Display.- Es una combinación de diodos LED que permiten visualizar letras y números. Se denominan comúnmente displays de 7 segmentos. Se fabrican en dos configuraciones: ánodo común y cátodo común.

FOTODIODO.- Son dispositivos semiconductores construidos con una unión PN, sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Para que su funcionamiento sea correcto se polarizarán inversamente, con lo que producirán una cierta circulación de corriente cuando sean excitados por la luz. Debido a su construcción se comportan como células fotovoltaicas, es decir, en ausencia de tensión exterior, generan una tensión muy pequeña con el positivo en el ánodo y el negativo en el cátodo. Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad mayores a las células fotoeléctricas. Actualmente, y en muchos circuitos estás últimas se están sustituyendo por ellos, debido a la ventaja anteriormente citada.
DIODO DE CAPACIDAD VARIABLE (VARICAP).- Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura de la barrera de potencial en una unión PN varia en función de la tensión inversa aplicada entre sus extremos. Al aumentar dicha tensión, aumenta la anchura de esa barrera, disminuyendo así la capacidad del diodo. De este modo se obtiene un condensador variable controlado por tensión. Los valores de capacidad obtenidos van desde 1 a 500pF. La tensión inversa mínima tiene que ser de 1v. La aplicación de estos diodos se encuentra en la sintonía de TV, modulación de frecuencia en transmisiones de FM y radio, sobre todo.