lab. de circuitos y medición ing. daniel r. ramírez rebollo

Lab. De Circuitos Y Medición

Ing. Daniel R. Ramírez Rebollo

Reglas importantes

No comida

No bebida

Mochilas y ropa en el estante

No groserías

Respeto

Puntualidad

Material Necesario

Multímetro Digital

Fuente de alimentación

Tabla de prototipaje o Protoboard

Varios ( resistencias, capacitors, etc )

Pinzas de punta

Pinzas de corte

Cable AWG 22 o 24 y/o cables dupont

Cuaderno de notas

Computadora, tablet o similar.

Practica 1

Objetivos Familiarización con el equipo:

Protoboard

Fuente de Alimentación

Multimetro

Osciloscopio

Generador de señales

Repaso notación científica e in genieríl

Distinción entre Exactitud, Precisión y Resolución de un instrument de medición.

Desarrollo Teórico y práctico

Ejercicios

Teórico y práctico

Placa de prototipaje o protoboard

Generalmente consta de tres secciones, una central y dos externas paralelas.

Las secciones paralelas externas sirven como punto común para el voltaje y la tierra. En general todos estos puntos están conectados entre sí, de modo que es posible accede a voltaje o tierra en cualquiera de los puntos.

La sección central esta separada físicamente por un pequeño valle, el cual delimita dos subsecciones cada una independiente. Al contrario que en las secciones anteriores estas subsecciones funcionan muy diferente.

A B C D

1

2

3

4

Protoboard

http://godoyjuan.blogspot.mx/p/uso-del-protoboard.html

Fuente de Alimentación

Necesitaras pedir:

Cable de alimentación

Cables banana-caiman ( según necesites )

Consta de dos fuentes variables y una fija

Generador de funciones

Todas las funciones tienen una representación matemática

Necesitaras pedir :

Cable para generador de funciones o BNC-caiman


Nos permíte generar funciones de diversa naturaleza con parámetrods variables a nuestras necesidades

Osciloscópio

Herramienta muy importante pues nos permíte observer las señales en un Sistema, no solo medirlas como un multímetro (DMM) lo haría.

Consta de uno o más canals de adquisición una pantalla de visualización de señales, puertos de comunicación, Puerto USB para guarder capturas de pantalla o datos.

Una de las herramientas más versátiles en los laboratorios.

Necesitaras:


Cables BNC ( según los que ocupes )

Cantidades y sus notaciones

Notación Científica El exponent no debe ser

múltiplo de algún número

45,000,000,000

4.5E10

.45E11

Notacíón ingenieríl El exponent siempre es

múltiplo de tres

23,000

23E3

45,000,000,000

45E9

Ejercicios

1,500

.0234

170

63,200,000

.000059

1.23E3

2E-3

4.39E7

54.7E6

27E-9

Ejercicios

5.2E6 + 1.7E6

1.7E3 X 2E6

20 / 4E3

12E3 – 900

48E3 / 4E6

X o / --> + , -

+ o - --> + , - y E=E

Familiarización con el équipo

Exactitud: Se refiere a que tan lejos reside cada una de las mediciones hechas en comparación con el valor original.

Precisión: Es la repetibilidad de las mediciones, tiene que ver con la varianza de la medición.

Resolución: Es el cámbio mas pequeño que el aparato de medición puede detectar.

Para que una medición pueda ser tomada como fiable, esta debe ser exacta y repetible.

Ejercicio

Investigar estos tres datos en el equipo de laboratorio.

Y calcular las posibles diferencias en los valores que puede haber al medir 200mV y 20V con el osciloscopio y el multímetro

Medir:

Voltaje Fuente DMM escala 20v

DMM escala 200V

2.2

5.0

9.65

15.0

Resistencias

EjerciciosValor B1 B2 B3 B4

27@10%

56@10%

180@5%

390@10%

680@5%

1.5k@20%

3.6k@10%

7.5k@5%

10k@5%

47k@10%

820k@10%

2.2M@20%

EjerciciosValor Minimo Máximo Medido Desviación

22@10%

58@5%

150@5%

330@10%

560@5%

1.2k@5%

2.7k@10%

8.2k@5%

10k@5%

33k@10%

680k@10%

5M@20%

Practica 2

Objetivos Comprobar ley de ohm

Comprobar Ley de voltaje de Kirchhof

Comprobar Ley de corriente de Kirchhof

Desarrollo Mediante un circuito

compuesto de una Fuente de voltaje y una Resistencia

Mediante un circuito con diversas resistencias en serie, midiendo los diversos voltajes

Mediante un circuito con una configuración en paralelo midiendo sus corrientes

Circuito DC básico

Necesitaremos:

1k

6.8k

33k

I. Construir circuito

II. E= 2v I=? Teórica y práctica

III. Repetir para todas los voltajes de la table

IV. Hacer lo mismo con las tres resistencias

V. Crear gráficas con los datos obtenidos

Tabla

Volts I Teórica I Medida Desviación

0

2

4

6

8

10

12

Circuito en série

Necesitaras

1k

2.2k

3.3k

6.8k

I. Usando todas las resistencias y E=10v, calcular la I teórica y medirla.

II. Usando la ley de Ohm usar la I teórica y calcular los voltajes en las resistencias llenando la tabla correspondiente.

III. Ahora medir con el multímetro el voltaje en cada resistencia.

IV. Usando las mismas resistencias pero E=20v, calcular los voltajes en las resistencias con la formula del divisor de voltaje.

V. Ademas calcular el voltaje en los puntos Vac y Vb

TablasI Teórica I en punto A I en punto B I en punto C

Voltaje Teórico Medido Desviación

R1

R2

R3


R1

R2

R3

R4

Vac

Vb

Circuito DC en paralelo

Será necesario:

1k

2.2k

3.3k

6.8k

Usando las resistencias de 1k, 2,2k y E=8v, determiner los voltajes en A,B y C teóricos, Medir los vfoltajes en los mismo puntos en los que se calculo y llenar la table correspondiente.

Aplicar la ley de Ohm para calcular las Corrientes en R1 y R2 así como la corriente total.

Medir las Corrientes entre el punto AB ademas de las Corrientes en cada una de las resistencias presents en el circuito. Calcular de forma teórica y comparer con los valores medidos.

Ahora con el circuito no. 2 , 1k, 2.2k, 3.3k, 6.8k y E=10v determiner de forma teórica las Corrientes a travez de cada una de las resistencis ademas dela corriente total y la que pasa por el punto X, confirmer que esta sea la suma de las Corrientes que pasen por R3 y R4

Tablas

Voltaje Teórico Medido

Va

Vb

Vc

Corriente Teórico Medido Desviación

R1

R2

Total

Corriente Teórica

R1

R2

Total

Corriente Teórica Medida Desviación

R1

R2

R3

R4

Total

Ix

Práctica 3

Reducción de circuitos

Ley de V y C de Kirchhoff

Teórico y práctico 1k

2.2k

4.7k

6.8k

Desarrollo

Determina el voltaje A, B y C con respecto a tierra. Llena la tabla y posteriormente mide esos voltajes para compararlos con los calculados. E= 10

Aplica el teorema de corriente de Kirchhoff en el nodo B y calcula las corrientes de todo el circuito. Llena la tabla.

Determina los voltajes en A, B y C después , E=20 y mide los voltajes en los mismo puntos para poder determinar si hay similitud entre los calculados y los medidos.

Aplica el teorema de corriente de Kirchhoff en los nodos B, C, y E, Llena la tabla.


Va

Vb

Vc

Corriente

Teórica Medida Desviación

R1

R2

R3

Corriente


Fuente

R1

R2


Vb

Vc

Vd

Ve

Se cumplen las leyes de Kirchhoff ?

Que puedes concluir de los voltajes entre las diversas resistencias ?

Si se agregara una Resistencia de 10k en paralelo en ambos circuitos que sucedería ?

1k

2.2k

3.3k

6.8k

10k

22k

Construir los circuitos y llenar las tablas correspondientes


Va

Vb

Vc

VdCorriente


R1

R2

R3

R4


Va

Vb

Vab

Práctica 4

Necesitaras

10k pot

100k pot

1k

4.7k

47k

DESARROLLO

I. Para el primer circuito primero rota el potenciómetro al máximo en el sentido contrario de las manecillas del reloj, mide la resistencia de A a W, después de W a B, registra los datos en la tabla asignada.

II. Ahora rota el potenciómetro a las diferentes posiciones que están en dicha tabla y registra los resultados.

III. Ahora construye el circuito dos, con E= 10v y el pot de 10k dejando Rl sin conectar registra las mediciones que da el punto W a tierra en lo que respecta al voltaje, varía en todas las posiciones que se te indica. Posteriormente usa Rl = 47k, 4.7k y 1k

IV. Grafica los voltajes de los experimentos del punto tres para todas las resistencias [Voltaje vs Posición]

V. Repetir los pasos anteriores con el pot de 100k

Circuitos

Posicio

n

RAW RWB RAW +

RWB

CCW

¼

1/2

3/4

CW Posicion VWB Open VWB 47k VWB 4.7k VWB 1k

CCW

¼

½

¾

CW

Posicion IL 1k IL 4.7k

CCW

1/4

1/2

3/4

CW

Practica 5

Necesitaras

4.7k

10k

.1μF

1μF

.22μF

1mH

10mH

Objetivos: Uso de capacitores e inductores, además de que se comprobara la forma de sumarlos en serie y paralelo.

Uso de capacitor y su modelo matemático, para comprobar lo que se ha presentado en teoría en la clase de circuitos.

Capacitores e Inductores

Medir con el multímetro los valores de los capacitores y de los inductores para anotarlos en las tablas correspondientes.

Conecte los capacitores en serie y mídalos como lo dice la tabla número dos. (haga todas las combinaciones)

Considerando el primer circuito , con E=5v mida los voltajes en cada uno de los capacitores y regístrelos, serían los mismo de manera teórica?

Usando el segundo circuito con E=10v R1=4.7k R2=10k, C=.1μF, L=1mH, este alcanzara el equilibrio en menos de un segundo,determine el voltaje en cada elemento y registre.

Tablas

ComponenteExperimen

talRcoil

.1 µF X

.22 µF X

1 mH

10 mH

Comnfiguración TeóricoExperiment

al

Desviació

n

.1 µF serie .22 µF

.1 µF paralelo .22

µF

1 mH serie 10 mH

1 mH paralelo 10

mH

Voltaje TeóricoExperimen

tal

Desviaci

ón

VC1

VC2

Voltage TeóricoExperimen

tal

Desviaci

ón

VR1

VR2

VC

VL

Circuito 1

Circuito 2

Circuito RLC

Circuito RC

+

C

R

0.000ms 2.500ms 5.000ms 7.500ms 10.00ms 12.50ms 15.00ms

20.00 V

17.50 V

15.00 V

12.50 V

10.00 V

7.500 V

5.000 V

2.500 V

0.000 V

A: v1_1

B: r1_2

Práctica 6

Objetivos

Reafirmar uso de osciloscopio

Reafirmar uso de generador de funciones

Implementación de circuito de segundo orden

Se necesitara:

Capacitores de 0.1µF, 10 µF

Resistencias de 1KΩ, 100Ω, 10kΩ

1 Relevador de 12 VCD o 24 VCD

Circuitos

Analice la curva, determine todos los parámetros Mp, tr, tp, ts, y td , .

Determine el valor de la inductancia por medio del análisis de la grafica y verifique la función de transferencia del sistema.

Analice la curva y determine todos los parámetros Mp, tr, tp, ts, td y determine el valor de la función de transferencia del sistema.

BAL

+

C

R

Práctiva 7

Necesitaras

Resistencias de 1K.

Capacitores de 1uF, 0.33uF

Relevador de 12 o 24VCD.

Objetivos

Comprender el funcionamiento de un filtro

Diseñar un filtro

Desarrollo

Arme el circuito de la Figura 1. Encuentre las características teóricas

de este filtro.

Varié la frecuencia y haga una gráfica de amplitud de la señal. Utilice los siguientes valores: 30, 60, 120, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1500 y 2000Hz.

Compare los resultados teóricos con los prácticos y explique.

Cambie la señal de entrada por una cuadrada con las mismas características y compare resultados.

Cambie el valor de la capacitancia por uno mayor ( mayor a 1 µF ) y repita los incisos anteriores.

L1

10 Hz

V1-10/10V

C10.3uF

R11k

Desarrollo parte 2

Diseñe un circuito descrito por cada inciso y pruébelo usando los valores del inciso 1. Explique sus resultados teóricos y prácticos:

Filtro paso bajas con FC = 400Hz.

Filtro paso altas con FC = 800Hz.

Filtro paso banda de frecuencias 300 a 800Hz.

La frecuencia de corte del filtro es aquella donde la amplitud de la señal de entrada cae hasta un 70.7 % de su valor máximo. Esto ocurre cuando XL = R = 2πFC L (reactancia inductiva = resistencia)

Si XL = R, la frecuencia de corte será: FC = R / 2πL

La banda de frecuencias por debajo de la frecuencia de corte se llama Banda de atenuación, y la banda de frecuencias por encima de FC se llama Banda de paso

Práctica 8

Transformador comercial de 120/12 VAC o 120/24 VAC 1A.

Resistencia de 5.6KΩ 15W, 2 resistencias de 15Ω a 15W o 20W

Capacitor electrolítico de 2200µF, 1000µF 35V ,330nF, 100µF, 100nF, 10nF

4 Diodos rectificadores 1N4007 o 1N4001

CI LM7805, LM7905 y LM317

Potenciómetro de 10K

Objetivos

El alumno aprenderá cómo se comporta el transformador y una de las aplicaciones más usuales.

El alumno aprenderá el funcionamiento de un puede de diodos y su aplicación.

El alumno aprenderá el uso de un regulador de voltaje.

Desarrollo

Lo primero a realizar será identificar el devanado primario y secundario del transformador, para realizar esto se medirá la impedancia de los dos devanados, el que presente mayor impedancia será el primario y el que presente una menor será el secundario.

Se conectará el primario del transformador que se tenga en el laboratorio (120/24 o 120/12) al variac y conectarás al secundario una resistencia de carga de 5 K. (Figura 1).

Medirás el voltaje en el primario y en el secundario, y con ellos obtendrás la relación de vueltas del transformador. Calcularás la relación de vueltas del transformador de forma teórica y lo compararás con el que se obtuvo en forma práctica.

Ejercicio 2

El devanado primario es donde se conectara la alimentación de 110V AC por lo que si se realizara una mala conexión o si se conecta el devanado secundario en vez del primario se producirá un corto circuito.

Una vez que se ha identificado el devanado primario y el secundario armar el siguiente circuito (Figura 3).

127VACBA

D11N4001

60 Hz

V1

T1

R15k

Continuacion ejercicio 2

Conectar el osciloscopio en los puntos A y B y obtener la grafica

Posteriormente conectar un capacitor de 100uF como se muestra en la Figura 4.

Nuevamente conectar el osciloscopio en los puntos A y B y obtener la grafica

Sustituir el capacitor de 100 µF por uno de 1000µF y de nuevo obtener la grafica.

Explique sus resultados.

127VAC

+

C1

BAD1

1N4001

60 Hz

V1

T1

R15k

Ejercicio 3

Armar el siguiente circuito y comprobar que el voltaje regulado sea el que marca el regulador de voltaje. Utilizar un LM7805 y alimentar el circuito con la salida de voltaje del ejercicio previo.

Practica 9

Resistencia de 1Ω, 10Ω, 100 Ω, 330 Ω

Capacitores de 1nF, 10nF, 100nF, 1µF, 10µF

Relevador de 24V CD

El alumno determinara la potencia aparente y reactiva así como interpretará lo que significa el factor de potencia en las aplicaciones reales.

Carga Inductiva

Determinar el ángulo de desfasamiento entre la Tensión y la Corriente así como el FP del circuito

L1

AC ANO DATA

AC V

NO DATA

60 Hz

V1

R21

Carga capacitiva

Determinar el ángulo de desfasamiento entre la Tensión y la Corriente así como el FP

+

C11uF

AC ANO DATA

AC V

NO DATA

60 Hz

V1

R21

Carga LC en serie

Determinar el ángulo de desfasamiento entre la Tensión y la corriente así como el FP

Calcule el valor del capacitor para corregir el factor de potencia del circuito a 0.95. C1

1uF

L1

AC ANO DATA

60 Hz

V1

R11

Preguntas

¿Qué nos indica la potencia aparente y la potencia reactiva?

¿Qué ventajas presenta corregir el factor de potencia?

¿Cuáles son las aplicaciones prácticas?

Si la carga fuera puramente capacitiva, ¿Qué se tiene que hacer para corregir el factor de potencia?

lab. de circuitos y medición ing. daniel r. ramírez rebollo

Documents