(sensor semidiferencial de anillo de cortocircuito). Variante del sensor inductivo de anillo de cortocircuito que utiliza una bobina de medición y una bobina de referencia para obtener una señal precisa relacionada con el desplazamiento o el ángulo. Un anillo de referencia permanece en una posición fija, mientras que el anillo de medición se desplaza junto con el elemento mecánico cuya posición se desea conocer. Al moverse, modifica el flujo magnético y, en consecuencia, la inductancia y la tensión asociadas a la bobina de medición. El circuito electrónico puede comparar la tensión de salida con una tensión de referencia, obteniendo una magnitud proporcional al recorrido. Este principio se ha aplicado a sensores de recorrido de cremalleras de control y a sensores angulares de actuadores utilizados en bombas de inyección diésel.

Fig. A

• Principio de medición del sensor de anillo de cortocircuito (Measuring principle of the short-circuiting ring sensor)
• 1. Anillo de cortocircuito (Short-circuiting ring)
• 2. Núcleo magnético blando (Soft-magnetic core)
• 3. Bobina (Coil)
• I. Corriente (Current)
• I_w. Corriente de Foucault (Eddy current)
• L(s). Inductancia (Inductance)
• Φ(s). Flujo magnético en el recorrido medido s (Magnetic flux in measured travel s)

Fig. B

• Principio de medición del sensor de anillo de cortocircuito (Measuring principle of the short-circuiting ring sensor)
• 1. Anillo de cortocircuito (Short-circuiting ring)
• 2. Núcleo magnético blando (Soft-magnetic core)
• 3. Bobina (Coil)
• I. Corriente (Current)
• I_w. Corriente de Foucault (Eddy current)
• L(s). Inductancia (Inductance)
• Φ(s). Flujo magnético en el recorrido medido s (Magnetic flux in measured travel s)

Las figuras A y B muestran cómo un desplazamiento mecánico puede convertirse en una señal eléctrica mediante la variación de la inductancia de una bobina.

A. Principio básico —

La bobina (3), recorrida por una corriente alterna I, genera un flujo magnético Φ que circula por el núcleo magnético blando (2). El anillo de cortocircuito (1), fabricado con un material buen conductor, se encuentra dentro de este campo. El flujo alterno induce en él una corriente de Foucault I_w, cuyo campo magnético se opone al flujo original.

Por ello, la posición x del anillo determina cuánto flujo queda efectivamente enlazado con la bobina y, en consecuencia, modifica su inductancia L(x). Así, el desplazamiento mecánico se transforma en una variación de inductancia.

B. Aplicación semidiferencial —

El sensor utiliza dos sistemas inductivos. La bobina de referencia L₂ (2) trabaja con un anillo de referencia (3) fijo, mientras que la bobina de medición L₁ (5) está asociada al anillo de medición (6), que se desplaza con la cremallera de control s (4).

Cuando la cremallera se mueve, cambia la posición del anillo (6) y, por tanto, la inductancia L₁. La inductancia L₂ permanece como referencia. Comparando ambas se obtiene la tensión de salida U_A respecto de U_Ref, permitiendo determinar eléctricamente la posición de la cremallera.

En síntesis: desplazamiento → variación del flujo magnético → variación de inductancia → variación de tensión de salida.

Puentes H (H-bridges)

Figura : H-bridge para proporcionar control bidireccional de un motor utilizando una sola fuente de alimentación.

Como en un CMOS driver, nunca se deben activar simultáneamente QH1 y QL1, ni QH2 y QL2. La carga (motor, altavoz, etc.) se conecta entre Load1 y Load2.

Si se activan QH1 y QL2, entonces la corriente fluye desde Load1 hacia Load2 (flechas azules). Si se activan QH2 y QL1, la corriente fluye en sentido contrario, desde Load2 hacia Load1 (flechas naranjas).

Si se activan tanto QL1 como QL2, se genera un circuito de lazo a través de la línea de tierra que cortocircuita la carga, produciendo el frenado del motor.

El esquema también muestra los diodos internos de los transistores FETs, que actúan como flyback diodes, siendo fundamentales en cargas inductivas como motores y altavoces.

Un puente H (H-bridge) es una configuración de cuatro transistores (FETs) que permite controlar la dirección de la corriente a través de una carga, como un motor o un altavoz, utilizando una sola fuente de alimentación.

El circuito está formado por dos etapas tipo CMOS, donde la carga se conecta entre los puntos medios de ambas ramas. Esta disposición permite invertir el sentido de la corriente, lo que resulta fundamental para aplicaciones como el control bidireccional de motores.

Existen varias combinaciones de activación de los transistores:

• Encendiendo QH1 y QL2, la corriente fluye en una dirección a través de la carga.
• Encendiendo QH2 y QL1, la corriente fluye en sentido contrario.
• Con todos los transistores apagados, la carga queda en estado flotante y la corriente puede circular únicamente a través de los diodos internos (body diodes), lo que ayuda a suprimir picos inductivos.
• Encendiendo QL1 y QL2, ambos extremos de la carga se conectan a tierra, produciendo un efecto de frenado en motores.

Los diodos internos de los FETs son esenciales en cargas inductivas, ya que actúan como diodos de rueda libre (flyback diodes), protegiendo el circuito frente a sobretensiones.

Los puentes H son ampliamente utilizados en controladores de motores, donde permiten ajustar tanto la dirección como la velocidad mediante técnicas como PWM (pulse width modulation).

En muchos diseños, se utilizan cuatro nFETs en lugar de combinar nFET y pFET, ya que los nFET presentan menor resistencia en conducción y mejor eficiencia. Sin embargo, esto requiere circuitos adicionales, como bootstrap o charge pump, para elevar la tensión de compuerta en los transistores del lado alto.

En aplicaciones comerciales, existen circuitos integrados que incluyen tanto el puente H como la lógica de control y protecciones, tales como protección contra sobrecorriente, sobrevoltaje y temperatura.

En resumen, el puente H es una solución eficiente y versátil para el control de cargas bidireccionales, especialmente en sistemas de potencia y control de motores.