Informe 3 Electronica

ELECTRONICA A-D

TEMA: FUNCIONAMIENTO DE UNA FOCO DE 110V MEDIANTE UN RELÉ ENCENDIDO POR UN TRANSISTOR EN CONMUTACIÓN.

INTEGRANTES: Pedro chimbo Xavier Guamán

MATERIA: Electrónica Analógica y Digital

DOCENTE: Ing. Rene Zumba

FECHA: 24/10/13

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ELECTRONICA A-D Practica N 3 TEMA: EL BJT COMO INTERRUPTOR (EN CONMUTACION). OBJETIVOS: Usar el BJT como interruptor en un circuito que comande un foco o un motor CC de baja potencia, a través de la existencia o no de claridad en el ambiente o la temperatura respectivamente. MATERIALES:       

Un transistor NPN Una fuente de 12 VCC Cable multipar Project board Set de resistencias. Una LDR Multímetro.

MARCO TEORICO. EL TRANSISTOR COMO INTERRUPTOR. Un transistor funciona como un interruptor para el circuito conectado al colector (Rc) si se hace pasar rápidamente de corte a saturación y viceversa. En corte es un interruptor abierto y en saturación es un interruptor cerrado. Los datos para calcular un circuito de transistor como interruptor son: el voltaje del circuito que se va a encender y la corriente que requiere con ese voltaje. El voltaje Vcc se hace igual al voltaje nominal del circuito, y la corriente corresponde a la corriente Icsat. Se calcula la corriente de saturación mínima, luego la resistencia de base mínima:

IBSAT min = Icsat /  RBMax = Von/IBsat min Donde Von es el voltaje en la resistencia de base para encender el circuito, el circuito debe usar una RB por lo menos 4 veces menor que RBmax. Adicionalmente se debe asegurar un voltaje en RB de apagado Voff que haga que el circuito entre en corte.

La principal aplicación de transistor como interruptor es en los circuitos e integrados lógicos, allí se mantienen trabajando los 2

ELECTRONICA A-D transistores entre corte o en saturación, en otro campo se aplican para activar y desactivar relés, en este caso como la carga es inductiva (bobina del relé) al pasar el transistor de saturación a corte se presenta la "patada inductiva" que al ser repetitiva quema el transistor se debe hacer una protección con un diodo en una aplicación llamada diodo volante. La LDR, RESISTENCIA DEPENDIENTE DE LUZ. Las LDR (light dependent resistor) o también conocidos como fotorresistencias son componentes electrónicos que se utilizan como sensores de luz. La LDR tiene una resistencia eléctrica muy elevada cuando están oscuridad o poca luz. Al oponer tanta resistencia al paso de la corriente eléctrica, muy poca corriente puede atravesarlas. En cambio cuando están expuestas a la luz, sea natural o artificial, su resistencia se reduce drásticamente y dejan pasar mucha corriente. Se usan en farolas que se encienden automáticamente cuando oscurece, en cámaras fotográficas como sensores de luz, en sistemas de alarma, en sistemas antiincendios como detectores de humo etc.

La LDR funciona gracias a las propiedades de un material semiconductor, el sulfuro de cadmio (CdS). Una foto resistencia esta formada por dos conductores metálicos se parados por una película en forma de zigzag, de este material sensible a la luz. El termistor. Los termistores son componentes electrónicos que se utilizan como sensores de temperatura. Tienen la particularidad de que al variar la temperatura su resistencia electrica cambia mucho. Existen dos tipos: termistores NTC y PTC. Los termistores NTC (coeficiente de temperatura negativo), tienen menor resistencia conforme aumenta la temperatura. Los tipos PTC (coeficiente de temperatura positivo, tienen mayor resistencia conforme aumenta la temperatura.

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ELECTRONICA A-D Se utilizan en dispositivos de medida y control de la temperatura, como termostatos y termómetros digitales para proteger equipos eléctricos contra el calentamiento excesivo.

PROCEDIMIENTO. 1. Comprobaciones. PARAMETROS HFE IC

VALORES 300 30mA

POTENCIA CODIGO

3.6w 2N3904

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ELECTRONICA A-D 2. Diseño y cálculos. FUNCIONAMIENTO DE UNA FOCO DE 110V MEDIANTE UN RELÉ ENCENDIDO POR UN TRANSISTOR EN CONMUTACIÓN. Datos: LDR con luz=200Ω LDR sin luz=10kΩ Relé= 12v/30mA Corriente de colector. Ic=30mA Ic=Irele=30mA Corriente de base saturada Ibsaturacion= (IC/beta)*G IBsaturacion= (30mA/300)*6=0.6mA LDR sin luz ILDR=VBE/LDR=0.7V/1.5K ILDR=0.467Ma I1=ILDR+Ibsaturacion I1=0.467mA+0.6mA I1=1.067mA I1=1.067mA R=Vcc-VBE/I1=12-0.7/1.067Ma R=10.63kΩ LDR con luz Veq=Vcc*LDR/ (LDR+R) Veq=12*0.2k/(0.2k+10.63k) Veq=0.222---------------no funciona

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ELECTRONICA A-D LDR sin luz Veq=Vcc*LDR/ (LDR+R) Veq=12*1.5k/(1.5k+10.63k) Veq=1.48v---------------funciona

Funcionamiento. Para el funcionamiento de este circuito polarizamos el BJT (NPN) mediante partidor de tensión ya que tenemos dos resistencias de 10khoms y un LDR respectivamente, debemos tomar en cuenta que la foto resistencia LDR varia con respecto a la luz ya sea artificial o del ambiente dando de esta manera un paso de mayor corriente al transistor en el instante que se encuentra expuesto a la luz lo cual no hace que actúe el relé ya que este no está cerrando su circuito a ser alimentado con dos corrientes positivas es decir no hay campo inductivo, de manera totalmente contraria cuando no hay luz en el LDR este aumenta su resistencia y la una polaridad que estará entrando al transistor seria la negativa mediante la resistencia de 10kohms de esta manera el relé podrá tener campo inductivo dándonos como resultado que el foco que se encuentra alimenta por una fuente AC 110v se encienda. Se coloca un diodo anti paralelo ya que al pasar el transistor de saturación a corte se presenta un pico inductivo en la bobina del relé por la activación de los contactos lo cual es destructivo que al ser repetitiva quema el transistor se debe hacer una protección con un diodo anti paralelo lo cual ayuda a desfogar este pico inductivo en la misma bobina y por lo tanto no se expande a el resto de elementos. 3. Comprobaciones. Vcc= 12.3v Bobina del relé activada o energizada.

Transistor de carga

VCE(V)

Ic(mA)

Zona de Trabajo

0

31.3

Zona de saturación

Ubicación del punto de trabajo en la recta de carga.

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Comentarios.

Mediante las medidas hechas con el multímetro notamos un ligero cambio por cuestiones de precisión de dicho instrumento, en este caso notamos que el transistor se comporta como un interruptor cerrado, lo cual activa el relé dando paso al encendido del foco. Bobina del relé desactivada.

Transistor de carga

VCE(V)

Ic(mA)

Zona de Trabajo

12.3

0

Zona de corte

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ELECTRONICA A-D Ubicación del punto de trabajo en la recta de carga.

Comentarios. El voltaje de la fuente en este caso es igual al voltaje del colector y el emisor del transistor comportándose este como un interruptor abierto lo cual no permitirá que el rele actúe.

Fotografías. Circuito fuera de funcionamiento.

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ELECTRONICA A-D Circuito en funcionamiento.

Conclusiones. Se le puede utilizar en un sistema de iluminación en el automóvil ya que de esta manera evitaríamos en la noche tener que encender manualmente las luces. Otra aplicación es que podríamos implementar este circuito en nuestros hogares en algún lugar en donde necesitemos que se encuentre iluminado en la noche. Una de las principales dificultades que hemos tenido es la conexión del relé ya que en un inicio lo conectamos sin darnos cuenta su posición dándonos como problema que este no funcione correctamente este problema fue solventado gracias a la ayuda del docente y con una correcta utilización del multímetro. Como experiencias personales nos hemos dado cuenta de manera practica el funcionamiento del transistor como interruptor de igual manera las aplicaciones que se pueden llegar a obtener mediante una foto resistencia y una termo resistencia. En nuestro caso no fue necesario la utilización del potenciómetro pero pudimos darnos cuenta que al utilizarlo este varia la resistencia dándonos una sensibilidad variable del LDR frente a la luz.

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ELECTRONICA A-D ANEXO. SIMULACIONES

En la simulación se tuvo lo siguiente:

Encendido de una lámpara de 110v AC utilizando LDR sin luz

K2 2

6

K

R1 15kΩ

+

X2 119.999 120V_100W -

EDR201A05 4 Q1

V2 12 V 1

2N2222

R2 10kΩ

V

U3 AC 10M W

7 V1

5

120 Vrms 60 Hz 0°

0

Apagado de una lámpara de 110v AC utilizando LDR con luz

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ELECTRONICA A-D Bibliografía. http://roble.pntic.mec.es/jlop0164/archivos/LDR-termistor.pdf http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001771/html/cap04/04_05_01.html

http://electronica254g4.blogspot.com/2010_09_01_archive.html

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