Área de investigación y desarrollo
Las aplicaciones de la electrónica y microelectrónica son amplias ..
En Movilcenter Lab sabemos que aprender la microelectrónica de forma correcta es el principal paso que nos ayudará a poder aplicar nuestros conocimientos en el desarrollo de muchos otros proyectos. En esta apartado queremos mostrarles otros trabajos que venimos realizando aplicando lo que les enseñamos en la carrera de reparación de celulares, y es que aunque estos proyectos parecieran estar desligados en realidad tienen por dentro los mismos principios de la electrónica que les enseñamos en las clases. A continuación algunos trabajos...
Etapas de potencia
Sabemos que los circuitos integrados encargados de suministrar la potencia a las distintas etapas de un celular y/o Tablets es conocido como PMI - PMU - IC power. Sin embargo decidimos profundizar mucho más aplicando nuestra base en ingeniería electrónica al punto de diseñar nuestra propia etapa de potencia !. A diferencia de un simple regulador de voltaje lineal o regulación por conmutación dcdc estos circuitos integrados ofrecen una sistema de operación muy robusto conociendo en todo momento que tarea se esta realizando y si hay algún problema puede comunicarla en tiempo real a un procesador por una interface I2c. De esta forma se puede tomar distintas acciones para proteger el circuito
Analizador de carga
Luego de unos meses libres decidimos embarcarnos en desarrollar un analizador de carga que vaya más allá de solo medir el voltaje, corriente y potencia. Teniamos en mente obtener muchas más información valiosa y sobre todo mayor control de que hacer con las variables medidas. Logramos crear una placa robusta muy compacta y su software de control la hicimos en Java. Hoy se usa mucho en nuestro laboratorio para investigación de múltiples líneas de energía en donde se requiere mucha precisión de las medidas.
En este proyecto aplicamos los mismos conocimientos que nuestros estudiantes aprenden en la carrera sobre el análisis de circuitos , reguladores , sensado de corriente, puertos usb, circuitos integrados, condensadores, diodos, switch, resistencias, osciladores, transistores, configuraciones, divisor voltaje, etapas y mucho más ...
Amplificador de potencia
Siempre debemos de conocer en que región de operación esta trabajando un transistor. En la imagen puede ver un par de transistores npn configurados como seguidor de voltaje. Aunque la ganancia de salido respecto al voltaje es menor a 1.0, la intensión de esta configuración es la de incrementar la corriente o dicho de otra manera la potencia. La gráfica muestra el punto "Q" establecido con una polarización DC. Alrededor de este punto ingresa una señal AC como corriente de base "Ib" y como respuesta tendremos una salida de corriente de colector amplificada (Ic) y Voltaje Colector - Emisor (Vce).
A un transistor se le realiza un análisis en DC o en AC dependiendo sea el caso.
Para nuestro caso este circuito forma parte de una segunda etapa de audio y es necesario ambos análisis (AC-DC ) para obtener una respuesta acertada del comportamiento del circuito. Los componentes usados en este laboratorio son resistencias SMD, Transistores npn, capacitor electrolítico, potenciometro 100 ohm variable.
Pre-amplificador
En esta oportunidad desarrollamos un proyecto destinado a fortalecer a nuestros estudiantes donde aplicamos los conceptos aprendidos en sus primeros niveles. Tenemos un circuito electrónico que incluye un pequeño micrófono, al recibir las ondas sonoras obtiene una variación sobre su resistencia que tiene un valor inicial de 2.2K Ohm. Para aprovechar este comportamiento pusimos el micrófono en configuración divisor de voltaje. La salida del divisor es la entrada a un amplificador formado por un transistor NPN que lo configuramos para trabajar con su punto de operación en el centro de la recta de carga. Esto se conoce como amplificador de clase A. Logramos por consiguiente como se observa en el osciloscopio una señal amplificada de 3.8Vpp que será usada para accionar cualquier módulo o inclusive hablar y reproducir nuestra voz con un amplificador clase B con su respectivo altavoz.
Filtros Cap RC
Habrá notado en muchos circuitos electrónicos de montaje superficial entre otros unos condensadores colocados en las líneas. En unas ocasiones puede ver uno pero es común encontrar también un grupo de 2, 3, 4 o más colocados en paralelo. Para entender fácilmente si llevo nuestras clases sabrá que estos capacitores cerámicos se usan para el filtrado de ruido ; sin embargo el usar un grupo de ellos en paralelo lo que se gana es poder ampliar el rango de frecuencias a filtrar. Todo esto viene entendiendo que cuando un condensador es sometido a una señal alterna aparece una oposición medida en ohmios llamada Reactancia (Xc) que depende en gran medida de la frecuencia de la señal recibida por la línea.
Aprende mucho más en nuestra clases sobre filtros dentro de la carrera profesional ...
Actuador lineal accionado por Bobinas
En sus clases de inductores se aprendió con mucho detalle que la bobinas pueden ser usadas con variados propósitos, ya sea que se desee trabajar con el voltaje y corriente o quizás utilizar el campo magnético generado al pasar una corriente por un conductor como el cobre. Aquí para mover una barra metálica hemos usado la bobina con la finalidad de obtener su campo magnético que logra el efecto visto en el video. Este actuador tiene 3 bobinas para conseguir posicionar la barra en 3 posiciones distintas con ayuda de unos relays.
Controlador PID y filtro de Kalman
Los sensores electrónicos han permitido grandes avances en la ciencia y desarrollo de muchos grandes proyecto de la industria. Aquí usamos un sensor ultrasónico que mediante el sonido puede calcular la distancia en un ángulo determinado. También un servo motor y un microcontrolador que recibira la señal del sensor para saber hacia que dirección debe corregir el error y mantener el cilindro en una posición deseada. Esto se logra usando en el codigo ademas un controlador PID con un filtro para reducir el ruido del sensor.
MOSFET enriquecimiento
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Análisis de un transistor MOSFET
En este campo de la electrónica y microelectrónica los transistores han formado parte del pilar en la construcción de circuitos integrados y su miniaturización.
En la animación podemos ver un tipo de transistor FET ( transistor efecto de campo ) y es uno conocido como E-MOSFET del tipo enriquecimiento. Este último término nos indica que al polarizar la compuerta (G) conseguimos atraer los electrones y estos forman un canal con cargas negativas que podemos mover con una polarización en los terminales Drenador (D) y Surtidor (S).
En la carrera estudiamos circuitos con los diferentes transistores, realizamos el estudio en los planos electrónicos de varios dispositivos y mucho más ...
MOSFET Empobrecimiento
Análisis de un transistor MOSFET
Aquí podemos ver ahora en la animación un transistor Mosfet pero esta vez es del tipo Empobrecimiento. Esto significa que inicialmente tenemos un canal formado y cuando suministramos una tensión negativa a la compuerta atraemos a cargas positivas del material, esto empobrece al canal y de ahí viene su nombre. Debido a que cargas positivas se aproximan al canal N ahora se bloquea el flujo de electrones (corriente) y es así como podemos controlar un el paso por este componente. En sus clases podrá aprender con más detalles analizando su gráfica de comportamiento ...
Inductor Y/O bobina SMD
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Análisis de un inductor/bobina
Si ha llevado nuestras clases ha podido ver un estudio completo del inductor o bobina donde se llevó a cabo un análisis desde la perspectiva del voltaje y corriente pero además el campo magnético que todo inductor desarrolla.
En la imagen vemos claramente con lujo de detalle las capacitancias parásitas producto de la fabricación de este componente. Esto produce en el circuito respuestas armónicas que usando un osciloscopio se puede notar en las señales. Hay que tener cuidado siempre del voltaje inducido por una bobina y proteger los circuitos de estos picos instantáneos.
A diferencia de un condensador que no puede desarrollar tensiones altas instantáneas el inductor si puede. Recomendamos revisar en sus clases del inductor una comparación detallada entre la respuesta de un condensador vs inductor