Nombres: Ximena Marín, Luis Ramírez, Diego Triana, Grupo jueves LEL1

Laboratorio #1 Manejo de instrumentación

¿Cómo se hizo?

En esta práctica se aprenderá el uso correcto de los elementos básicos del laboratorio (Osciloscopio, Generador de señales, Fuente variable y fija), además de representar gráficamente las ondas generadas, para su posterior análisis.

Se comienza la sesión mostrando diferentes ondas en el osciloscopio (dadas por el docente) y producidas por el generador, se toman las respectivas imágenes, posteriormente se observara la señal de la red eléctrica de la ciudad de Bogotá y se toma la respectiva imagen, para finalizar se demuestra en forma experimental la suma de dos fuentes en serie, para esto se usan dos fuentes de 5 v conectados respectivamente para tal fin y se observa en el osciloscopio.

¿Que se hizo? Y ¿Qué se logró?

Inicialmente se configuro en el generador una señal sinusoidal de 100mV pico a pico, observando la señal en el osciloscopio así:

Observando que el valor de cada cuadro en el eje y son 50mV por tanto el valor pico a pico (distancia entre cresta y valles) son las esperadas, para obtener esta grafica fue necesario la correcta configuracion del osciloscopio lo que nos permitio aprender el uso de cada boton y su influencia en la respectiva grafica.

Posteriormente se sumaron 20mV a la señal inicial y se observó en el osciloscopio así:

Si tenemos en cuenta que la configuración es la misma del punto anterior, observamos que la onda tanto en cresta como en valle subió dos líneas en el eje y correspondiente a los 20mV agregados, esta se hizo con la intención de ver la influencia del cambio en el instrumento de medición.

Después se conectó el osciloscopio directamente a la red eléctrica observado lo siguiente:

Mediante la señal obtenida se observa un voltaje pico a pico de 165.5V, una frecuencia de 60,24Hz, para realizar esta medicion fue necesario usar en la sonda una escala x10 debido al alto voltaje manejado; ademas recordemos que el voltaje rms es el 70% de la onda siendo este de 120V aprox. Valor referenciado en todos los aparatos electronicos usados en la ciudad.

Para finalizar se conectador dos fuentes DC de 5 v en serie y se observó con el osciloscopio el voltaje obtenido así:

De esta grafica podemos concluir que la suma de estas dos fuentes de 5v experimentalmente da 10v.

Tambien se realizo el montaje en el simulador observado lo siguiente:

Como observamos obtenemos el mismo resultado de manera experimental por tanto, las fuentes en serie se puede representar como la suma algebraica de estas dos.

Laboratorio #2 Polarización y conmutación de diodos

¿Cómo se hizo?

En esta práctica de laboratorio, se le dará uso por primera vez a los diodos, uno de los principales componentes en la electrónica análoga, con el fin de observar su correcta polarización y la conmutación del mismo, también se ilustrara la influencia de la temperatura en el diodo con respecto a su voltaje; con el fin de comparar los datos obtenidos en cada uno de los casos.

Para dar inicio, se realiza un montaje con dos diodos (1N4004 y 1N4148) en serie con resistencias de diferentes valores (5Ω, 10 Ω, 20 Ω, 100 Ω, 4.3K Ω), cada uno en un circuito separado, y se medirá el voltaje en cada diodo con diferentes valores de corriente, luego de esto, se procederá a armar los cálculos de las diferentes potencias, por último, se medirá el voltaje variando la

temperatura del diodo usando el cautín para observar los efectos que esta causa y comparar los resultados cuando un diodo se encuentra a temperatura ambiente.

¿Que se hizo?

Se realizaron los siguientes montajes y se mido el voltaje sobre el diodo así:

Circuito Esquemático

Polarización directa

Simulaciones:

Diodo 1N4004

Diodo 1N4148

Por último, se dejara la corriente constante a un valor de 1mA y se variara la temperatura, con el fin de observar el comportamiento del diodo a diferentes temperaturas.

¿Qué se logró?

Al realizar los montajes, se obtuvieron los siguientes datos:

Diodo 1N4004

Resistencia (Ω) Voltaje (V) Corriente (Ic)Voltaje diodo

(Vd)Voltaje simulado

3.3K 11,38 3,8 mA 0,367 V 596,79 mV

100 11,3 115,6mA 0,667 V 780,744 mV

20 10,92 0,446 A 0,822 V 878,6 mV

10 10,67 1,023 A 0,84 V 933,074 mV

5 2,93 0,6 A 0,8120 V 864,692 mV

Diodo 1N4148

Resistencia (Ω) Voltaje (V) Corriente (Ic)Voltaje diodo

(Vd)Voltaje simulado

3.3K 11,38 3,58 mA 0,6 V 631,298 mV

100 11,1 0,115ª 0,863 V 878,76 mV

20 10,35 0,52 A 0,94 V 1,502 V

10 10,52 1000 mA 1,016 V 2.115 V

5 3,1 0,76 A 0,18 V 1. 318 V

También se realizó la prueba con temperatura donde usando el diodo 1N4004 y una corriente de 1mA observamos que el voltaje del diodo disminuyo desde 1V hasta 580mV en muy poco tiempo.

En este laboratorio se logró observar que el diodo 1N4004 tiene un menor voltaje que el diodo 1N4148 esto por sus propiedades internas, además se muestra que al aumentar la temperatura de un diodo disminuye; las diferencias entre los valores teóricos y los experimentales pueden presentarse por una mala calibración de los equipos de medición, así como por el estado interno del diodo, o las impedancias de los instrumentos de medición pueden afectar de alguna manera el circuito, ya que el simulador muestra las condiciones ideales, sin tener en cuenta el ambiente que lo rodea.

Laboratorio #3 Rectificadores

¿Que se hizo?

Experimentar las topologías de rectificación de media onda y de onda completa para entender de una manera más clara el comportamiento de los diodos y un transformador variando los voltajes y corrientes dc, rms y factor de rizo, realizando el respectivo análisis de comparación con los cálculos teóricos.

Se realizan los montajes tanto para rectificador de media onda como para rectificador de onda completa implementando diodos 1N4004, se genera una señal de tipo sinusoidal a frecuencias y voltajes específicos de modo que al pasar a través del circuito la señal obtenida sea modificada eliminando la parte negativa o positiva de la señal original dependiendo de la ubicación de los diodos implementados en el circuito.

¿Cómo se hizo?

Se realiza la polarización del diodo 1N4004 en serie con una resistencia, el 1N4004 tiene como limites 280Vrms, 400Vdc y hasta 400Vrrm, la polarización se realiza con el generador de señales con el cual se comienza una variación de voltajes, y así se realiza la variación conjunta con la resistencia con el objetivo de mantener en un valor estable la corriente de forma que no se supere las potencias tanto del diodo como de la misma resistencia. Con la ayuda del osciloscopio se registra en un canal la señal de entrada y en el otro canal la señal de salida, para poderlas comparar y verificar si se está haciendo la rectificación media de la onda y la rectificación completa de la misma, según el montaje que se tenga.

Que se logro

Rectificador de media onda

OSCILOSCOPIO MULTIMETRO F

VDC VAC VDC VAC

1,27v 2 1,2V 2,4V 100Hz

1,27V 2 1,2V 2,6V 1000Hz

1,27V 2 1,01V 2,3V 10000Hz

0 - 0,43V 0,8 100000Hz

RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA

OSCILOSCOPIO MULTIMETRO F

VDC VAC VDC VAC

2V 4V 2,17V 4,3V 1.5*100Ω

2V 4V 2,18V 4,5V 1.5*1k Ω

2.25V 4.5V 1,96V 3,8V 1.5*100kΩ

RESULTADOS OBTENIDOS TRAS ELEVAR DEMACIADO LA FRECUENCIA

Simulaciones

Efectivamente al realizar el montaje numero 1

Se realizaron los montajes en donde efectivamente se obtuvo el resultado esperado, la rectificación de media onda y la de onda completa, respecto a las mediciones realizadas tanto sobre el rectificador de media onda y el rectificador de onda completa le diferencia de lectura entre el osciloscopio y el multímetro fue mínima.

Se puede decir que no hay una correcta rectificación de onda, esto se debe a que el diodo tiene unos límites, al ser la frecuencia tan elevada y por tanto la oscilación también, el diodo se sobresatura, y se produce un efecto llamado distorsión armónica,.

Laboratorio #4 Rectificadores con filtrado de condensador

Que se hizo?

-metas

Con este laboratorio se espera ver cómo actúa un sistema de almacenamiento de energía (condensador) cuando se junta a un sistema de rectificador de media onda y onda completa

-resumen

Se empezó a realizar los 2 montajes que se piden en la guía, el de rectificador de media onda y el de onda completa, a este montaje se le agregara un condensador inicialmente pequeño y la resistencia que se usara será también pequeña, se medirá los valores de voltaje y se repetirá este procedimiento 3 veces más pero intercambiando la resistencia y el condensador a uno más grande alternando sin repetir alguna combinación.

Como se hizo?

-desarrollo

Para empezar se empezó con hacer 2 montajes, primero el rectificador de media onda y luego el rectificador de onda completa, posteriormente se coloca un condensador en paralelo a estos como se puede observar en las gráficas 1 y 2, la primera resistencia que se uso fue de 22 Ω junto a un condensador de filtrado de 1μF, una vez el montaje está listo se procedió a administrar 5v y hallar los valores de Voltaje medio y Voltaje rms, una vez obtenidos estos datos se cambia la resistencia por una de 220 Ω y se anotan los valores de los voltajes, una vez acabados de tomar los datos que este condensador se procedió a cambiarlo por uno de mayor valor, en nuestro caso uno de 100 μF, dejamos la resistencia de 220 Ω y se midieron los valores de los voltajes, para terminar cambiamos resistencia a la de 22 Ω de nuevo y se toman los últimos valores de voltaje necesarios.

-montaje

Grafica 1

Grafica 2

SimulacionesLa primera parte del laboratorio la simulamos con el siguiente circuito

La grafica que presenta el osciloscopio es la siguiente

Ahora procedemos a cambiar la resistencia por una mayor (220)

Y la gráfica del osciloscopio será

Ahora usaremos en el circuito una resistencia de 22 y un condensador de 100uF

En este caso la gráfica que nos muestra el osciloscopio es la siguiente

Por ultimo cambiamos la resistencia por la de 200

Y la gráfica que nos da el osciloscopio es la que se muestra a continuación

Analisis de resultados

22 Ω - 1µF 220 Ω - 1µF

22Ω - 1000µF 220Ω - 1000µF

Vmedio 3.68 V 4.60 V 5 V 6.96VVrms 2.22 V 2.68 V 415 mV 172 mV

Tabla 1. Puente de diodos

22 Ω - 1µF 220 Ω - 1µF 22Ω - 1000µF 220Ω - 1000µF

Vmedio 2.46 V 2.73 V 2.35 V 2.47 VVrms 3.05 V 4.2 V 2.91 V 3.94 V

Tabla 2. Media onda

Como se puede observar en la tabla 1, al aumentar el valor del condensador, el voltaje rms comienza a disminuir, lo cual se evidencia drásticamente puesto que al pasar de un condensador de 1µF a 1000µF disminuye de voltios a mili-voltios. Por otro lado, si observamos de la misma manera la Tabla número dos y buscamos comparar los valores de voltaje rms, al aumentar el valor del condensador, se puede observar que en este caso el voltaje no disminuye de la misma drástica, se debe tener presente de la misma manera que la tabla 1 hace referencia a la rectificación y proceso de filtro por medio del puente de diodos, mientras que la tabla 2 hace referencia a un rectificador de media onda con un proceso de filtrado, lo que indica que en el puente del diodos se pierde cierta cantidad de voltaje dependiendo del material del cual está diseñado el diodo, si estuviera diseñado de silicio, se debe descontar 0.7 voltios por cada diodo, mientras que en el rectificador de media onda, solo se descuenta 0.7 voltios para pasar por un diodo.

Laboratorio #5 Proyecto primer tercio

¿Qué se hizo?Metas: Observar el comportamiento del circuito regulador de voltaje y el comportamiento del diodo, RL máxima y RL Mínima a la salida, la potencia máxima del diodo y la resistencia, el valor de la capacitancia con el fin de obtener un buen filtrado, y un menor rizo este circuito es la etapa final, y se implementaron los anteriores laboratorios. Y algunos cálculos para su montaje.Resumen:Primero se hace el cálculo previo al montaje, se hallan los valores, con las condiciones dadas, que fueron el voltaje del primario, que fue la red de Bogotá, (120Vac 60Hz), Rx (2.2KΩ),el Δ (0,5V) y la eficiencia (0.75), Luego se hace el montaje del circuito y se

observan las variaciones en el osciloscopio, en comparación con lo que hallamos, y qué tanto se aproximan los cálculos al valor real.

¿Cómo se hizo ?Desarrollo: Para el montaje del circuito se tomaron las siguientes adecuaciones antes: verificar los valores comerciales del diodo y del condensador, (6.8) para el diodo y 4700µF valor comercial para el condensador, finalmente se utilizó uno de 3300µF

Montaje

Calculos

fórmulas

¿Qué se logró?

Resultados

Conclusiones

Observaciones:

Al inicio, como se ve en las imágenes, el diodo no estaba conduciendo ya que teníamos 6,7 en la entrada, por lo que tuvimos que subir de 9 a 12V, teníamos dos condensadores de 3300 micro faradios en serie, lo que nos daba uno de 1.65mili faradios, nuestro condensador real era de 4700micro faradios, pero no se vio muy afectada la salida, hubo inconvenientes porque Ri era 20ohmios a dos watts y en el circuito implementamos dos resistencias de 10ohmios en serie, a

10W, nuestra Rl mínima era de 27.2Ohmios a dos Watts, usamos una de 33Ohmios a 10 Watts, nuestra Rl máxima era de 340 Ohmios a un cuarto de Watt, usamos una de 220 Ohmios a un cuarto de Watt.

Por lo que podríamos considerar que el valor real no iba a estar muy cerca, al que muestra la imagen ni la simulación

Estos fueron los valores

IRL(máx)=33Ω, [10W] =0.21A, aprox 210mA

Valor asignado a IRL(máx)=250mA

Diferencia de 40mA

IRL(mín)=220Ω, [1/4W]=20.8mA

Valor asignado a IRL(mín)=20mA

Diferencia de 0.8mA

Voltaje del Zener 6.8

Corriente del zener=0.18A aprox 180mA

Corriente aproximada calculada = 281.65mA

Diferencia de 101.65 mA