ELECTRÓNICA - Definición - Significado

La electrónica, en sentido amplio, es la parte de la física y de la electrotecnia que estudia las propiedades de los electrones y sus aplicaciones; en particular, estudia el movimiento de éstos en el vacío, en los gases y en los sólidos.

La electrónica tuvo su origen con el descubrimiento del efecto termoiónico («En el vacío, los cuerpos incandescentes emiten electrones libres») gracias a Edison (1884), mientras que la aplicación de dicho principio hecha por Fleming con la invención del diodo (1904) y la invención del triodo por parte de De Forest (1906), señalaron el inicio de las aplicaciones prácticas y el surgimiento de la electrónica como técnica.

Identificada casi completamente con la radiotecnia durante muchos años, se extendió más tarde a distintas ramas de la ingeniería electrotécnica relativas a los sectores más variados; desde las medidas a los controles, de las aplicaciones de potencia a la elaboración de datos, etc. Además, su aplicación se ha introducido en diversos dispositivos que, si al principio se hallaban relegados meramente a la ingeniería técnica, más tarde han invadido un poco todos los sectores de las aplicaciones técnicas. Esto se produjo a partir de 1948 con la puesta a punto del transistor por parte de Barden, Brattain y Shockley en los laboratorios de la Bell.

El transistor puede definirse como un dispositivo que, aprovechando las propiedades de conducción de los materiales cuyo retículo cristalino ha sido modificado (semiconductores), es capaz de modular, amplificar o conmutar una señal eléctrica. Por tanto, un transistor trabaja por medio de una substancia sólida en lugar del vacío, tal como sucede con las válvulas electrónicas normales. Con relación a estas últimas el transistor presenta numerosas ventajas, entre ellas la ausencia de calentamiento del cátodo, su menor potencia de funcionamiento, su mayor duración y fiabilidad y una gran reducción de sus dimensiones. Esta última propiedad permite concertar gran número de componentes en un espacio reducido; así aparecieron los circuitos impresos, es decir, los circuitos de conexión entre los diversos componentes (diodos, transistores, resistores, condensadores, etc.) construidos mediante pistas metálicas soportadas por una base de material plástico. A las pistas se sueldan directamente los componentes, de manera que el circuito impreso actúa incluso como chasis de soporte de los componentes montados. Además, la técnica de obtención de las pistas es tal que permite obtener, a partir de un diseño único, muchas reproducciones del circuito impreso, con las evidentes ventajas con vistas a la fabricación en serie.

Un paso aún más importante en la ampliación de los campos de aplicación de la electrónica tuvo lugar con la realización de los circuitos integrados, hecha posible gracias al perfeccionamiento de las tecnologías referentes a la fabricación y al tratamiento de los materiales de los que se obtienen los semiconductores. En los circuitos integrados, sobre una placa de material semiconductor se colocan todos los elementos del circuito (transistores, diodos, resistores, condensadores, conexiones, etc.), con la ventaja de que se consiguen dimensiones muy reducidas, grados de fiabilidad muy altos y economía en las fabricaciones en grandes series. De esta forma puede llegarse a encerrar en una placa de semiconductor, de un espesor de pocas décimas de milímetro y con una superficie de algunos milímetros cuadrados, una gran cantidad de componentes (incluso varios centenares). Los circuitos integrados pueden obtenerse con procesos de oxidación y remoción localizada del óxido obtenido, capaces de modificar las propiedades fisicoquímicas y, por tanto, eléctricas, de una parte reducida del material monocristalino que constituye el semiconductor, de forma que éste quede subdividido en los componentes deseados. Otro procedimiento para obtener un circuito integrado consiste en la deposición de capas delgadas de material conductor, aislante y semiconductor sobre un soporte de base.

La introducción de los componentes electrónicos en las aplicaciones automovilísticas tuvo lugar tanto para llevar a cabo funciones ya existentes pero con nuevas modalidades más eficientes, menos costosas, voluminosas y pesadas según los casos, como para llevar a cabo funciones nuevas, difícilmente realizables con otras técnicas y, en cualquier caso, de forma no tan fiable y económica. A la primera categoría pertenecen, por ejemplo, los cuentarrevoluciones electrónicos, los reguladores electrónicos de tensión para los alternadores, y la inyección y el encendido electrónicos. La segunda categoría comprende los sistemas de control de frenado (antiskid) y algunos dispositivos para reducir las emisiones perjudiciales de los gases de escape.

El tipo más extendido de cuenterrevoluciones electrónico está constituido esencialmente por un circuito electrónico transistorizado que recibe y transforma la señal que se obtiene del circuito de encendido, suministrando a la salida una sucesión de impulsos de igual duración y amplitud, cuya frecuencia es proporcional a la de la señal de entrada y, por tanto, a la velocidad de rotación del motor, y por un miliamperímetro que indica el valor medio de la corriente suministrada en forma de impulsos por el circuito electrónico.

El regulador electrónico de tensión para el alternador substituye a los tradicionales reguladores de contactos vibrantes y electromecánicos. Su funcionamiento se basa en el hecho de que, creando un diodo Zener una tensión de referencia (el diodo Zener presenta una tensión en sus extremos prácticamente independiente de la corriente que lo atraviesa), puede compararse dicha tensión con una parte de la de la batería y con la señal de diferencia se controla la etapa de potencia del dispositivo de regulación.

En las instalaciones de inyección electrónica de gasolina, la dosificación de ésta se obtiene accionando los electroinyectores que forman parte de la instalación de baja presión constante, por medio de impulsos de corriente de duración proporcional a la dosificación deseada, lo cual se efectúa por medio de un pequeño ordenador electrónico analógico. Éste, elaborando las informaciones procedentes de los sensores o detectores, según las condiciones de trabajo del motor y las prestaciones que se requieren del mismo, determina la cantidad de gasolina que hay que inyectar, traduciéndola en duración de un impulso de corriente que se envía a los elec-troinyectores en el instante oportuno. Las informaciones que llegan al ordenador pueden clasificarse en fundamentales y de corrección. Las primeras son las que determinan la dosificación de base (velocidad de rotación del motor y condiciones en la admisión) y el instante de la inyección, mientras que las segundas la corrigen en función de algunas condiciones particulares del motor y del ambiente (puesta en marcha, régimen térmico, funcionamiento del motor arrastrado, condiciones ambientales el aire aspirado).

El encendido electrónico tiene por objeto modificar favorablemente los parámetros característicos del encendido tradicional (tensión en los electrodos de las bujías, forma del frente de onda de tensión y duración de la chispa), de forma que satisfagan los requerimientos del motor incluso en los casos más difíciles, que pueden darse para motores de gran potencia específica. Fundamentalmente, los encendidos electrónicos pueden clasificarse en 3 sistemas según la forma en que se produce la descarga; por ello, existen encendidos de tipo capacitivo, inductivo y los que poseen características que son una síntesis de los 2 anteriores. Los primeros presentan grandes tensiones con frentes de onda muy rápidos y con una duración de chispa muy reducida; los segundos, incluso con tensiones y frentes de onda inferiores a los anteriores, se aproximan a las instalaciones tradicionales por la duración de la chispa, aunque no presentan los inconvenientes de aquéllos; los mixtos deberían presentar las ventajas de ambos sitemas sin incurrir en sus inconvenientes intrínsecos.

La electrónica ha permitido construir dispositivos de antideslizamiento (antiskid), es decir, dispositivos auxiliares para las instalaciones de frenado de los automóviles y vehículos industriales, capaces de evitar el bloqueo de las ruedas durante el frenado, incluso en el caso de que el conductor ejerza una acción excesiva con relación a la posibilidad de adherencia entre el suelo y el neumático; un vehículo con las ruedas delanteras bloqueadas no puede controlarse con la dirección, mientras que si se bloquean las ruedas traseras casi siempre se produce un bandazo.

Por tanto, los dispositivos de antideslizamiento tienen la finalidad de conservar la total maniobrabilidad del vehículo, incluso durante los frenados de emergencia, conservar la adherencia transversal entre los neumáticos y el suelo (de importancia esencial para la estabilidad de marcha) y, finalmente, reducir el espacio de frenado adecuando la presión de accionamiento de los frenos a la adherencia disponible.

En general, los dispositivos de antideslizamiento se componen de uno o más detectores, un grupo electrónico de mando, un sistema hidráulico o neumático de regulación y un grupo de alimentación de energía. El grupo electrónico de mando elabora las informaciones que recibe de los detectores bajo forma de señales eléctricas y relativas, por ejemplo, a las velocidades angulares de las ruedas y a la deceleración del vehículo, y decide si hay que accionar el sistema de regulación (y eventualmente según qué modalidades), el cual actúa directamente sobre el circuito de freno.

En lo que respecta a las probables aplicaciones futuras de la electrónica a los vehículos, deben considerarse: el diagnóstico automático, los sistemas de anticolisión, los sistemas para la seguridad pasiva, la transmisión del movimiento a las ruedas asistidas electrónicamente, todo el instrumental del coche y los diferentes dispositivos de alarma, la inyección electrónica con ordenadores digitales dotados de memoria y los sistemas de control de la climatización del vehículo.