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Manual Electronics Workbench®
Luis Amaya - Carlos Collazos http://www.fisicacollazos.260mb.com/
http://www.ingenieriahoy.260mb.org/IngenieriaCollazos/Inicio.html
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Índice general
1. ¿Qué es WorkBench?.....................................................................................................3
2. Realización de circuitos eléctricos................................................................................. 3
2.1 Diferentes tipos de dispositivos, modificación de los valores, instalación de
dispositivos en la plantilla…………………………………………………………………………………….. 3
2.2 ¿Cómo realizar las conexiones entre dispositivos?...................................................7
2.3 Ubicación de los dispositivos de medición y tipos de los mismos…………………………..7
3. Ejemplos con prácticas de laboratorio
3.1 Medición con Multímetro……………………………………………………………………………………….8
3.2 Osciloscopio…………………………………………………………………………………………………………...8
3.3 Elementos óhmicos y no óhmicos……………………………………………………………………………9
3.3.1 Resistencia………………………………………………………………………………………………….9
3.3.2 Diodo.………..……………………………………………………………………………………………….9
3.3.3 Transistor………………………………………………………………………………………………..…10
3.4 Leyes de Kirchhoff (Circuito Resistivo)……………………………………………………………………10
3.5 Circuito RC (Resistencia-Condensador)………………………………………………………………….10
3.6 Circuito RL (Resistencia-Bobina)…………………………………………………………………………….11
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1. ¿Qué es Workbench?
Electronics WorkBench® es un programa de simulación de circuitos capaz de simular circuitos digitales o electrónicos a través de un laboratorio virtual compuesto por varios paneles donde se ofrecen instrumentos para el diseño de dispositivos electrónicos. Es también una empresa radicada en la ciudad canadiense de Toronto, en Ontario, que fue la que produjo este software por primera vez.
La empresa se creó con el nombre de Interactive Image Technologies por Joe Koenig y se especializó en la producción de películas educativas y documentales. Cuando el gobierno de Ontario expresó la necesidad de una herramienta educativa para la enseñanza de la electrónica en los institutos, la compañía creó un simulador de circuitos al que denominó Electronics Workbench.
A diferencia de otros simuladores la gran ventaja que tiene utilizar EWB (Electronics WorkBenche) es su gran facilidad de manejo. El programa tiene una interfaz gráfica con el usuario que lo hace muy intuitivo, cómodo de usar y rápido de trabajar, lo que permite ahorrar tiempo. En general, la creación del esquema y su simulación precisan menos tiempo que el montaje real del circuito.EWB nos proporciona una herramienta con prestaciones comparables a las de un laboratorio, permite simular todos los componentes e instrumentos necesarios para analizar, diseñar y verificar circuitos en reemplazo de los componentes e instrumentos reales.
En 1999, la compañía se fusionó con Ultimate Technology, otra empresa especializada en EDA (diseño de circuitos integrados complejos) y asumieron el nombre del producto más conocido de la primera, Electronics Workbench. En febrero de 2005, la empresa fue adquirida por National Instruments, constituyendo el National Instruments Electronics Workbench Group.
2. Realización de circuitos eléctricos
2.1 Diferentes tipos de dispositivos
Fuentes
Figura 1
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Como se observa en la figura 1, se encuentra los diversos tipos de fuentes de izquierda a
derecha en la primera fila: tierra, batería (fuente de voltaje independiente), fuente de
corriente, fuente de voltaje de corriente alterna, fuente de corriente de corriente alterna,
fuente de voltaje dependiente de un voltaje, fuente de corriente dependiente de un
voltaje, fuente de voltaje dependiente de una corriente, entre otros. Los más importantes
o principales son los antes nombrados, el resto de fuentes son ya para análisis de circuitos
más profundos como lo es para la Ingeniería Eléctrica y Electrónica.
Dispositivos básicos
Figura 1.1
En la figura 1.1, se encuentran los diversos tipos de dispositivos básicos para la realización
de circuitos eléctricos, de izquierda a derecha en la primera fila: punto eléctrico (conector),
resistencia, capacitor (condensador), inductor (bobina), transformador, relevador, interruptor,
interruptor de retraso; en la segunda fila se encuentran inductores con polaridad y variables,
bobinas sin núcleo, entre otros. Más adelante veremos como se colocan los dispositivos en la
plantilla.
Diodos
Se observan los diversos tipos de diodos, de izquierda a derecha: diodo, diodo Zener,
diodo emisor de luz, rectificador de puente de curva completa, diodo de Shockley, diodo
rectificado por silicio, DIAC y TRIAC.
Indicadores
Figura1.2
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En la figura 1.2, se observan de izquierda a derecha: el voltímetro, amperímetro, bulbo, sonda
roja, visualizador de siete segmentos y decodificado, zumbador, pantalla de gráfico y decodificado.
Instrumentos
Figura 1.3
Se observan los diversos tipos de instrumentos, de izquierda a derecha: el multímetro,
generador de funciones o generador de onda, osciloscopio, trazador de Bode, generador de
palabras, analizador lógico y convertidor lógico. Todo lo antes visto es lo fundamental para realizar
circuitos eléctricos básicos, existen muchas más aplicaciones para usar WorkBench, como los
integrados analógicos, integrados digitales, compuertas lógicas, entre otros.
Figura 1.4
El interruptor que contiene 2 instrucciones, en la figura 1.4, se encuentra apagado el circuito, y el
botón de “Pause” es para detener el tiempo, luego de presionarlo se observa una pantalla como
la Figura 1.5. Este interruptor es fundamental para activar todos los circuitos, en el caso que no
se active en modo I no se podrá simular.
Figura 1.5
En la figura 1.5, se muestra que el circuito se encuentra encendido, y el
botón que señalaba “Pause”, al darle click izquierdo, indica “Resume” o “Siga”.
Instalación de dispositivos en la plantilla
Ya conociendo los dispositivos principales a usar, ahora se procederá a colocar dichos
dispositivos de acuerdo a nuestro circuito, es muy sencillo, se selecciona lo que se necesita con el
click izquierdo y se arrastra a la plantilla, sin soltar el click. Ya teniendo el elemento eléctrico, se
puede mover por toda la plantilla de la misma manera, además se puede rotar y modificar sus
valores, veamos un ejemplo:
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Figura 1.6
En la figura 1.6, se muestra como se pueden rotar los elementos de acuerdo a la
conveniencia del usuario, ésta opción se encuentra al darle click derecho sobre el elemento y se
despliegan unas opciones, para rotarlo, voltearlo, eliminar y propiedades de componentes. Ésta
última propiedad es para modificar los valores de dichos elementos o dispositivos, si la
seleccionamos nos desplegara en el caso una resistencia, lo siguiente:
Figura 1.7
En la figura 1.7, se puede modificar el valor de nuestro elemento, tanto numérico
como la escala, en este caso una resistencia, además hay otras opciones secundarias como
etiqueta para colocarle un nombre a la resistencia, en pantalla se aprecia si deseamos mostrarlo
en pantalla o no y por último en la configuración de análisis es para que adopte una temperatura
global o la modifique el usuario.
¿Cómo realizar las conexiones entre dispositivos?
Para la realización de la conexión entre elementos solo hay que tener en cuenta como se
está realizando dicha tarea, se arrastra el extremo de un elemento y se conecta al otro elemento,
también se puede colocar un conector y unir ambos extremos de los elementos al conector, a
continuación ambas opciones:
Figura 1.7.1 Figura 1.7.2
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En la figura 1.7.1 se muestra la conexión sin conector, y en la figura 1.7.2 se muestra la
conexión con el conector (este se encuentra en los dispositivos básicos), los conectores son útiles
cuando se necesita una conexión de múltiples elementos o dispositivos. Para guardar el circuito se
hace click en la figura , y se busca donde se quiera guardar.
Ubicación de los dispositivos de medición
Se conectan de la misma manera para representarlos en los circuitos eléctricos, aquí un
breve ejemplo del mismo:
Figura 1.8
El multímetro se conecta de la manera vista en la figura 1.8, de igual manera para medir el
valor óhmico de la resistencia pero con el circuito apagado, , y por último para el medir
la corriente que pasa por un tramo del circuito, simplemente, se abre el circuito y se hace la
conexión entre los extremos de donde se quiere medir la corriente, véalo aquí (figura 1.9):
Figura 1.9
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Ejemplos con práctica de laboratorio
Medición con multímetro
Figura 2.0
En la figura 2.0, se muestra la medición con el multímetro para la diferencia de potencial o
tensión, también conocido como voltaje. De manera análoga, se usa para la medición de corriente
y valor óhmico.
Osciloscopio
Figura 2.1
Se observa, en la figura 2.1, la conexión en paralelo de un generador de onda, una
resistencia y un osciloscopio; en este circuito se selecciono la función sinusoidal para el generador
de onda y el osciloscopio representa dicho efecto sobre la resistencia.
Elementos óhmicos y no óhmicos
Resistencia
Figura 2.2
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En la figura 2.2, se aprecia que se cumpla la ley de ohm para la resistencia y en efecto es
así, V= I.R, el voltaje es directamente proporcional a la corriente por un parámetro constante
llamado resistor o resistencia.
Diodo
Figura 2.3
Figura 2.4
En las figuras 2.3 y 2.4, se denota la medición de tensión y corriente eléctrica que pasa por
el diodo.
Transistor
Figura 2.5
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En la figura 2.5, se denota un circuito con 1 transistor NPN (negativo-positivo-negativo), 2
resistencias y 2 fuentes de voltaje DC.
Leyes de Kirchhoff (Circuito resistivo)
Figura 2.6
Se denota un circuito netamente resistivo, en la figura 2.6, compuesto de solo resistencias en
paralelo y una fuente de voltaje DC.
Circuito RC
Figura 2.7
En la figura 2.7, el circuito está compuesto por un generador de señales o de onda, un
osciloscopio, un condensador (capacitor) y una resistencia, donde el osciloscopio cumple
la función de describir como varía el voltaje a lo largo del tiempo.
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Circuito RL
Figura 2.8
En la figura 2.8, se describe un circuito compuesto de una resistencia, un generador de
onda o de señales, una bobina (inductor) y un osciloscopio.
* Nota: para colocar el fondo en negro y ver mejor el gráfico, seleccione la opción
“Reverse” en el osciloscopio, claro está ya luego de haber seleccionado la opción “Expand” para
agrandarlo.