ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZOFACULTAD: INFORMÁTICA Y ELECTRÓNICA

ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA EN TELECOMUNICACIONES Y REDES

CARRERA:INGENIERÍA ENELECTRÓNICA, TELECOMUNICACIONES Y REDES

GUIA DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I

PROYECTO 2 PARCIAL

FUENTE REGULABLE

GRUPO No.: 5

FECHA DE REALIZACIÓN: FECHA DE ENTREGA:

2015/06/15 2015/06/19

1. OBJETIVO(S):

2.1. GENERAL Diseñar e implementar una fuente regulable utilizando un rectificador tipo puente,

rectificador de Onda Completa y comprobar su funcionamiento.

2.2. ESPECÍFICOS Implementar una fuente regulada de voltaje variable de 0 A 12V o de 0 A 20V con su

respectivo amperaje utilizando un puente rectificador de diodos Diseñar la simulación de circuitos electrónicos utilizando un software. Realizar sus correspondientes mediciones de voltaje de entrada y salida del circuito

para comprobar su funcionamiento y comprobar su salida variable.

2. METODOLOGÍAExperimental.

3. EQUIPOS Y MATERIALES:

EQUIPOS Multímetro Computador

MATERIALES

Protoboard Transformador de 120V AC a 12Vcd Integrado puente de diodos KBPC1008 Integrado regulador de voltaje variable

LM317 Capacitores electrolíticos de 220 μF a

50V Capacitor cerámico de 100 ηF a 50V Resistencia de 220Ω Potenciómetro de 5KΩ

4. MARCO TEÓRICO:

TRANSFORMADOR

Figura 1. Transformador

Un trasformador es un dispositivo electromagnético estático que permite aumentar o disminuir la tensión alterna conectada a su entrada, obteniéndose así una salida alterna mayor o menor en sus salidas. Se construyen a partir de un circuito magnético cerrado sobre el que se arrollan dos bobinados, de forma que ambos bobinados están

atravesados por el mismo flujo magnético. El bobinado de un transformador se divide en dos, el primario en el cual se conecta la corriente de entrada y el bobinado secundario es aquel en el cual se conecta la carga útil.Además existen transformadores con derivación central, la derivación central es una conexión adicional en el bobinado secundario del trasformador, el mismo que divide la tensión o voltaje en este bobinado en por partes iguales, es decir se tendrá dos voltajes de salida de igual magnitud pero de diferente signo en lugar de uno.

CIRCUITO INTEGRADO PUENTE RECTIFICADOR DE DIODOS KBPC1008

Figura 2. Puente rectificador integrado

El puente rectificador es un circuito integradocuya aplicación es similar al del puente de cuatro diodos pues es usado en la conversión de corriente alterna en corriente continua. El integrado posee cuatro pines de los cuales dos son para la corriente alterna de entrada y las otros dos son las salidas rectificadas. El pin de la salida rectificada positiva se suele ubicar fácilmente puesto que en el integrado se observa una esquina recortada como se puede observar en la Figura 2.

El puente rectificador, junto con un filtro formado por condensador y resistencia, permite convertir la corriente alterna en continua. La función de los cuatro pines el integrado es rectificar una onda completamente es decir en el primer semiciclo positivo se conducirá el voltaje de entrada y en el semiciclo negativo se realizara de manera similar en otras palabras, hace que la electricidad vaya en un solo sentido, mientras los demás elementos como capacitores estabilizan la señal.

INTEGRADO REGULADOR DE VOLTAJE VARIABLE LM317

Figura 3. Integrado LM317 y su circuito fundamental de aplicación

El LM317 es un circuito integrado de tres terminales que cumple la función de regulador de tensión ajustable, el mismo que puede 1.5 A de corriente continua, en un rango que va desde 1,2V hasta 37V aproximadamente. Para su utilización se requiere dos resistores exteriores uno fijo que representa la línea de carga y otro variable es decir un potenciómetro que representa la línea regulable y regula el valor de salida, este integrado es altamente resistente al exceso de temperatura. Se puede emplear para regular altas tensiones mientras no se supere el voltaje diferencial de entrada/salida es decir 40V.Este integrado soporta voltajes de hasta 220V de entrada.

CAPACITORES

Figura 4. Capacitores de varios materiales.

Un capacitor es básicamente un componente pasivo que permite almacenar cargas eléctricas de forma instantánea y las libera de la misma forma, se carga de forma instantánea en cuanto la conectamos a una fuente. La descarga en un capacitor se produce rápidamente cuando está conectado en un circuito que contieneelementos como resistencias en los cuales se disipa la energía.

CAPACITORES ELECTROLÍTICOS

Figura 5. Capacitores Electrolíticos.

Un capacitor o condensador electrolítico es un condensador que utiliza un líquido iónico conductor como una de sus placas. Tienen mayor capacidad por unidad de volumen

que otros tipos de condensadores, se utilizan en circuitos que deben conducir corriente continua. Por ejemplo en el caso de los filtros de alimentadores de corriente, donde se usan para almacenar la carga, y moderar el voltaje de salida y las fluctuaciones de corriente en la salida rectificada. Debido a su alta capacitancia se pueden construir filtros de baja frecuencia con ellos.

CAPACITORES CERÁMICOS

Figura 6. Capacitores Cerámicos

Los capacitores cuyomaterial dieléctrico es cerámica basada en dióxido de titanio TiO2 y titanatos que son combinación de óxido de titanio y otros óxidos, son una única familia con una constante dieléctrica relativamente alta, son de diseño físico de fácil fabricación, en donde se puede encontrar una gran variedad de formatos.La función principal del condensador cerámico es la de bloquear el paso de la corriente continua y permitir el paso de la corriente alterna, pero este paso de la corriente alterna vendrá determinado par la capacidad del condensador o capacitancia pues en la medida en que esta sea menor mayor será la oposición al paso de la corriente alterna según sea el valor de esta en frecuencia.

POTENCIOMETRO

Figura 7. Potenciómetro

Un potenciómetro es básicamente una resistencia cuyo valor es variable. De esta manera, indirectamente, se puede controlar la intensidad de corriente que fluye por un circuito si se conecta en paralelo, o la diferencia de potencial al conectarlo en serie, estos elementos se utilizan en circuitos de poca corriente. Para circuitos de corrientes mayores. El valor de un potenciómetro se expresa en ohmios (Ω) y su valor es la resistencia máxima que puede soportar.

5. PROCEDIMIENTO:1. Utilizar un enchufe para poder conectar las entradas del transformador a la

alimentación de la red eléctrica esto es a 120V con una frecuencia de 60Hz2. Medir la tensión de salida del transformador utilizando el multímetro en modo de

voltaje AC, esto para verificar el correcto funcionamiento del transformador.

3. Conectar uno de los cables del transformador a la primera entrada AC del integrado puente rectificador y otro de los cables a la segunda entrada del integrado. El conector de derivación central se debe aislar del circuito.

4. Alimentar el circuito en la Protoboardcon las salidas positiva y negativa de los pines del integrado rectificador. Medir previamente el valor del voltaje de entrada para el circuito

5. Conectar en paralelo uno de los capacitores electrolíticos al capacitor cerámico, considerar la polaridad para el capacitor electrolítico únicamente, es decir conectar el terminal positivo con positivo y negativo con la tensión negativa del circuito.

6. Conectar el tercer pin del integrado LM317 a la tensión positiva del circuito7. Conectar el primer pin del integrado LM317 al potenciómetro considerar la entrada

del potenciómetro su primer pin y el negativo del potenciómetro su segundo pin8. La salida del integrado LM317, es decir el segundo pin, se conecta con un terminal

de la resistencia de 220Ω y el otro terminal de esta resistencia a la vez se conecta como nodo al pin 1 del integrado LM317.

9. Conectar el segundo capacitor electrolítico al primer terminal de la resistencia es decir al mismo nodo de salida del integrado LM317 (su segundo pin) y su parte negativa a tierra.

10. El valor del voltaje regulable se mide entre los terminales positivo y negativo del segundo capacitor electrolítico, para esto conectar el multímetro en la función de voltímetro de corriente continua.

Simulación del circuito:

Figura 8. Circuito simulado enProteus

Implementación y recolección de datos:

Mediante la implementación del circuito se obtuvo los siguientes valores de voltaje de la fuente regulable

VARIABLE VALORVoltaje de entrada para el transformador: V ¿=120V AC

Voltaje de salida del transformador: V oT=13V AC

Voltaje rectificado a la salida del puente integrado: V iB≅ 10V

Voltaje mínimo de la fuente regulable: V oMIN ≅ 1.5VVoltaje máximo de la fuente: V oMAX≅ 12.3V

Tabla 1. Resumen de los valores medidos en el circuito

El voltaje de salida regulable se calcula mediante la siguiente formula :V 0=VR1+VR 2

V 0=1,25[V ]+(1,25 x R2R1

)[V ]

V 0=11,25(1+R2/R1)[V ]Donde 1.25V representa el voltaje por defecto de salida del integrado LM317R1 es la resistencia de carga de 220Ω y R2 representa el potenciómetro de 5KΩ

De esta expresión es evidente que si se varia R2, entonces se variara el voltaje que es el principio que se trata de obtener para la implementación.

Interpretación de resultados: El transformador provee de un voltaje alterno constante al circuito el mismo que

alimenta el puente de diodos que rectifica esta señal y lo transforma a corriente continua, este voltaje alimenta el circuito.

El voltaje general para el circuito es de 13V. El integrado LM317 regula el voltaje que recibe en sus terminales mediante sus dos

líneas de regulación (potenciómetro) y carga (resistencia) conectado a sus respectivos pines. La tensión de salida del integrado es de 1.25V por defecto. Este integrado soporta voltajes de hasta 220V

Se controla el voltaje de salida de la fuente mediante la manipulación del potenciómetro, el mismo que en su valor mínimo regula el voltaje a aproximadamente 1.5V y en su valor máximo a 12.3V aproximadamente.

El voltaje regulado es constante y continuo y se lo mide con el multímetro conectado en paralelo al segundo capacitor electrolítico, es decir representa el voltaje de salida del filtro paso bajo formado por el capacitor electrolítico de 220μF y la resistencia de 220Ω

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

CONCLUSIONES Se diseñó un circuito utilizando un puente rectificador integrado el mismo que cumple

la función de rectificador de onda completa. El circuito implementado actúa como una fuente regulable cuyos valores límites son

aproximadamente similares a los teóricos de 1.5V A 12.3V.

Las mediciones realizadas en el circuito facilitaron la mejor conservación de los elementos del circuito, lo que evito cortocircuitos, sobrecalentamiento y fallos de operación.

RECOMENDACIONES Aislar los terminales de entrada del transformador así como todas las uniones en las

que se trate con corriente alterna para evitar descargas eléctricas. Utilizar un disipador de calor si se utiliza el circuito para aplicaciones de alta potencia,

esto evita el sobrecalentamiento de los elementos Utilizar capacitores electrolíticos a un voltaje mucho mayor al de operación para

evitar derretimiento o explosiones de los mismos.

7. BIBLIOGRAFÍA

Corcobado, Tomás, Carmona Guadalupe. (2010). Electrónica Aplicada. Grado Medio. España: McGraw Hill España

8. ANEXOS

Figura 9. Circuito Implementado en la protoboard

Figura 10. Circuito con todos los elementos necesarios para su funcionamiento y medición

Figura 11. Voltaje mínimomedido en el circuito

Figura 12. Voltaje exacto de 12 voltios medido en el circuito