Circuito LC

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Circuito LC o circuito resonante u Oscilador LC es un circuito formado por una bobina L y un condensador eléctrico C. En el circuito LC hay una frecuencia para la cual se produce un fenómeno de resonancia eléctrica, la que se denomina frecuencia de resonancia, en ese momento la reactancia inductiva (parte imaginaria de la impedancia de la bobina) es igual a la reactancia capacitiva (parte imaginaria de la impedancia del condensador) (). Por lo tanto, la impedancia será mínima e igual a la resistencia óhmica. Ver el artículo Oscilador LC el mísmo término con otro nombre.

Esquema de un circuito LC formado por una bobina L en paralelo con un condensador eléctrico C.

Análisis[editar]

Diagrama animado del circuito LC

En un circuito resonante, la impedancia total vendrá dada por:

y siendo, , entonces , y así

Donde Z es la impedancia, que se podría definir como la resistencia en circuitos de corriente alterna. En el estado de resonancia eléctrica, al ser la impedancia mínima, la intensidad eficaz de la corriente será máxima. Simultáneamente, la diferencia de potencial o tensión eléctrica correspondiente a y , tiene valores máximos iguales.

Otra característica de los circuitos resonantes es que la energía liberada por un elemento reactivo (inductor o condensador) es exactamente igual a la absorbida por el otro. Es decir, durante la primera mitad de un ciclo de entrada el inductor absorbe toda la energía liberada por el condensador, y durante la segunda mitad del ciclo el condensador vuelve a capturar la energía proveniente del inductor. Es precisamente esta condición "oscilatoria" la que se conoce como resonancia, y la frecuencia en la que esta condición se da es llamada frecuencia resonante.

Los circuitos resonantes son especialmente útiles cuando se desea hacer "sintonizadores" (conocidos en el inglés como "tuners"), en los cuales se quiere dar suficiente potencia a solamente una frecuencia (o un rango de frecuencias muy reducido) dentro de un espectro. Por ejemplo, cuando sintonizamos una emisora de radio en nuestro receptor lo que se ha producido es una condición de resonancia para la frecuencia central asignada para dicha estación radiodifusora. En el caso de los receptores de radio comerciales tienen un circuito resonante "ajustable" para poder seleccionar la frecuencia resonante adecuada. En las emisoras de FM, los rangos de frecuencia varían entre 88 y 108 MHz, mientras que en la AM los rangos de frecuencia de Onda Media oscilan entre 535 y 1705 KHz.

Tipos de circuitos resonantes[editar]

RLC Serie[editar]

Esquema de un circuito RLC serie.



RLC paralelo[editar]

Esquema de un circuito RLC paralelo.

Variable [editar]

La variable es equivalente al producto de la frecuencia (f) por el ciclo completo en radianes (2 · ).


Este efecto se logra debido a que toda la energía potencial (U) almacenada en el condensador

,

producida por el campo eléctrico en dicho elemento, se traspasa a la bobina la cual, acto seguido, adquiere esta energía y la almacena; es decir, cumple con un sistema conservativo de energía. Este circuito oscilador conocido como tanque LC (en inglés, LC tandem) cumple, asumiendo unos valores de L y C ideales (es decir, suponiendo una inductancia y capacitancia ideales), con la ley de la conservación de la energía (ver conservación de la energía).

Usos[editar]

Los circuitos resonantes o sintonizados tienen un amplio uso:

-Radiocomunicación, tanto de radio como de TV: El oscilador de la emisora y del receptor están sintonizados a la misma frecuencia.

-Telecontrol o mando a distancia: La señal oscilante del canal emisor está sintonizada con el del receptor el cual actúa con un circuito conmutador para gobernar artefactos (no confundir con otros mando a distancia basados en señales procesadas digitalmente infrarrojo u otra). Por ejemplo, radioontrol de modelos aéreos.

-Reconocimiento de especies seriadas y Autentificación : Es uno de los usos de estos circuitos que suelen pasar inadvertidos por las personas quienes están en contacto con ellos. Por ejemplo, existen sistemas de validación de acceso basados en tarjetas de identidad que, por su aspecto, no se diferencian de una tarjeta corriente, sin embargo, debajo de su doble capa tiene un circuto oscilador constituido por un gran solenoide de alambre de cobre muy fino y un condensador, ambos sintonisados para oscilar a una frecuencia única: El oscilador de la tarjeta de cada usuario diferente, es capaz de oscilar a una frecuencia diferente. En el sitio de control y validación de acceso, la tarjeta es acercada a una distancia suficiente para entrar en el campo magnético que está siendo generando, permanentemente, por el aparato fijo (Escanner o Interrogados). El solenoide dentro de la tarjeta en movimiento corta las líneas del campo magnático e induce una corriente que pasa al condensador, el cual es cargado y vuelto a descargar tal como se ha explicado antes. Ese proceso, a su vez, engendra una debil onda de radio, a su frecuencia, que es captada dentro del aparato fijo por un circuito oscilador de igual característica que el de la tarjeta. El resultado es que el sistema es capaz de diferenciar cientos de diferentes tarjetas. Si a cada una de ellas, mediante otros recursos técnicos, se les asigna un item específico, o código, es posible diferenciar personas y producciones seriadas jugando una función algo similar al reconocimiento a distancia de los códigos de barras. Algunas personas afirman que estas tarjetas tienen un Chip inteligente cuando realmente es un circuito analógico. En aplicaciones más complejas sí pueden contener otros elementos, chip alimentado por la corriente inducida. Como se comprende, estas tarjetas no usan batería; la energía es inducida por el campo magnético externo. Algunos tipos de tarjetas de crédito pueden contener circuitos de esta naturaleza.

-Seguridad anti hurto: Se utiliza en los mercados y se pueden ver adheridas a los diferentes productos en venta. Cuando el objeto atravieza el campo magnético que engendra permanentemente el aparato (escanner) existente en la puerta de salida, el cisrcuito oscilador exita una señal que, al ser captada, activa la alarma. Es muy similar a lo ya descrito, solo que, en lugar de la tarjeta con un circuito rígido, se tiene uno impreso sobre material flexible y adherente o pegatina, normalmente papel aluminio en el que se han calado finas venas en espiral que funcionan como solenoide. Las diferentes camadas del papel aluminio, separadas por un dieléctrico, constituyen el condensador. Este ingenioso circuito es suficiente que oscile a una única frecuencia para todos los productos. Estas tarjetas son sometidas a la acción de otro artefacto, en el momento de pagar la factura, encargado de destruirlo internamente aniquilando su capacidad de resonncia por lo que es posible que pase la puerta sin activar la alarma. Las llaves de automóviles modernos, desde 1995, han incorporado un transponder pasivo que incorpora un circuito resonante, a veces contenido en una cápsula de vidrio donde es fácil identificar el solenoide de alambre de cobre.

-Multiplexión en comunicaciones: A travéz de un único par de conductores físicos es posible establecer muchas comunicaciones diferentes simultáneas. Es suficiente con que. en ambos extremos de los conductores. se tengan los filtros y circuitos osclantes sintonisados para cada una de las frecuencias que son introducidas en el cable. Un ejemplo es la comunicación de datos y voz usando la línea electrica doméstica de corriente alterna.

--Multiplexión en control automático: Para el control automático de muchos diferentes artefactos conectados a un par de conductores y estos a una central de control, si cada uno de los artefactos solo transmite su señal en una única frecuencia, es posible que la central diferencie la señal de cada uno de ellos y determinar así el estado de escanear o explorar su red y determinar el estado en que se encuentra cada uno de sus artefactos que controla. Por ejemplo, un tanque de agua puede tener un sensor de máximo nivel, tan simple como un flotador con un interruptor de contactos. Este estado, abierto/cerrado (y muchos otros de un sistema de bombeo) desconecta o conecta un circuito oscilador. Esta oscilación llega (o se interrumpe) en la central de control la cual, a su vez, realiza la conmutación correspondiente de detener o arrancar el motor según el nivel de agua en el depósito. Cuando es necesario controlar muchos parámetros y artefactos esta es una manera simple y económica ya que el cableado resultaría complejo y caro en caso de utilizarse más hilos conductores.

-Transponder, Transpondedor es un dispositivo transmisor-respondedor, o sea, que emite una respuesta cuando recibe una señal de radio denominada interrogación o pregunta. Por ejemplo el transpondedor (activo) de una aeronave recibe una señal en una frecuencia, y transmite sus respuestas en otra frecuencia. En tráfico aereo permite diferenciar e identificar cada aeronave en la pantalla del radar del controlador que, de no disponer de este sistema, solo se observaría un punto luminoso por cada objeto en vuelo. Como las respuestas que emite automáticamente cada aeronave puede aportar varios datos, permite tener información adecuada como para mantener distancias seguras entre aeronaves evitando colisiones. Sistemas similares se instalan en embarcaciones, satélites, etc. normalmente con separación a grandes distancias entre el transmisor (preguntador) y el respondedor. Los transponders pasivos normalmente tienen un alcance muy pequeño en el orden de un metro y menos, sin fuente de alimentación eléctrica propia. En estos, el "preguntador" es un escanner consistente en un generador de campo magnético que induce corriente en el solenoide de cobre del "respondedor" según se explicó más arriba.

En la época actual de las Nuevas Tecnologías y el control digital computarizado o inteligente, es muy frecuente encontrar que se está potenciando el uso de los circuitos osciladores los cuales clasifican como circuitos analógicos, pero la combinación: Multiplexión analógica + Análisis, procesamiento, actuación digital, es cada vez más amplio y explotado.

Véase también[editar]