Prácticas y Laboratorios 1

LABORATORIO ANÁLISIS DE CIRCUITOS DC

CRISTIAN AUGUSTO PEREZ MARQUEZ CEDULA: 1.090.394.064 GRUPO: 201418_52

PROGRAMA: INGENIERIA ELECTRONICA

Tutor: JOAN SEBASTIEN BUSTOS

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA (UNAD) ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CEAD BUCARAMANGA 28 DE mayo DEL 2014

PRÁCTICAS Y LABORATORIOS 1 ACTIVIDAD 1: CARACTERÍSTICAS DE LAS RESISTENCIAS ELECTRICAS OBJETIVO: 

  

Calcular teóricamente y verificar experimentalmente el comportamiento real de un circuito resistivo dado (serie, paralelo o mixto (escalera) ), empleando en lo posible diferentes tipos de resistores comerciales y combinando su conexión, para analizar y determinar sus características de respuesta. Determinar teóricamente el valor de resistencias. Identificar otra clase de resistencias. Establecer la tolerancia en una resistencia MATERIALES Y EQUIPO:

      

Multímetro análogo y Digital (puntas de prueba). Protoboard y alambres (cal # 24 o 26). 10 Resistencias diferentes de 100Ω a 100kΩ. (1/4 W). Fotocelda Resistencias de igual valor. Fuente DC. O una batería de 9 voltios con su conector Herramienta básica: pelacables, alicates, cortafrío, etc. PRIMERA PARTE:

COLORES RESISTENCIA

VALOR RESISTENCIA

Verde-Azul-MarrónDorado

5,6∗101=560 Ω

Amarillo-VioletaRojo-Dorado

4,7∗10 =4.7 KΩ

2

IMAGEN VALOR

VALOR MEDIDO

553.9 Ω

4.69 KΩ

Marrón-NegroNaranja-Dorado

1,0∗10 3=10 KΩ

Marrón-Negro-RojoDorado

1,0∗10 =1 KΩ

1.001 KΩ

Rojo-Rojo-MarrónDorado

2,2∗101 =220Ω

216.9Ω

Circuito serie

2

9.86 KΩ

Circuito paralelo

Circuito mixto

SEGUNDA PARTE: Tome ahora una fotocelda colóquela cerca de la luz y mida su resistencia. Ahora coloque la fotorresistencia en el lugar de poca luz realice nuevamente la medición entre sus terminales.

PREGUNTAS ACTIVIDAD 1 1. ¿Qué papel desempeña el valor de tolerancia, dado por el fabricante? Respuesta. El valor de tolerancia que se le dan a una gran parte de los componentes electrónicos pasivos, la tolerancia es la variabilidad del nivel de resistencia de un determinado cuerpo, bajo diferentes condiciones como: temperatura, voltaje, presión, etc. En el caso de las resistencias, es el valor ohmico que nos dice que tanto (en porcentaje) puede variar el valor de la resistencia, ósea, esta se define como el campo comprendido entre el valor máximo y el mínimo de su valor indicado por el fabricante. Ejemplo: Si compramos una Resistencia de valor 100Ω ± 10%, significa que el valor real de dicha resistencia puede estar entre 90Ω y 110Ω. Valor mínimo: 90Ω. Valor nominal: 100Ω. Valor máximo: 110Ω. 2. ¿Qué valores de tolerancia poseen las resistencias comerciales? Respuesta. Los valores de tolerancia de las resistencias comerciales se dividen en los rangos de 1%,5%,10% y 20% pero también hay de 0.1%, 0.25%, 0.5%, 1%, 2%, 3% y 4%, Pero las más comunes son las de 5% y 10% ya que realizar una resistencia muy exacta es costosa realizarla. Anexo tabla de resistencias comerciales con sus niveles de tolerancia.

3. ¿En qué casos su valor es crítico? Respuesta. Los valores son críticos cuando superan los valores por encima y por debajo de los rangos de tolerancia diseñados e identificados para cada resistencia. 4. ¿Qué factor determina el tamaño de una resistencia en un circuito? Respuesta El factor que determina el tamaño de una resistencia termina si se encuentran en serie, paralelos o mixtos. 5. Mencione por lo menos diez tipos de resistencias fijas y variables que ofrece el mercado electrónico e identifique por medio de imágenes las más usadas. Respuesta Tipos de resistencias. Por su composición, podemos distinguir varios tipos de resistencias:

- Resistencias fijas: aglomeradas, de película de carbón, de película metálica y bobinada. - Resistencias variables: bobinadas, de película. - Resistencias dependientes o variables: LDR, VDR, PTC, NTC. Resistencias de hilo bobinado.

Resistencias de carbón prensado

Resistencias de película de carbón

Resistencias de película de óxido metálico

Resistencias de película metálica

Resistencias de metal vidriado

Resistencias de alambre

Resistencias bobinadas

Resistencia variable ajustable, trimmer.

Resistencia variable, potenciómetro giratorio.

LDR ( Light dependant resistor).

PTC (positive temperature coefficient).

NTC (negative temperature coefficient).

6. De acuerdo a las medidas tomadas anteriormente en la SEGUNDA PARTE ¿Cómo cree que es el comportamiento de la fotocelda? Respuesta. Las medidas tomadas en la segunda parte del punto, la cual consistía en medir la resistencia de un fotocelda, nos arroja unos resultados interesantes, ya que el comportamiento de la resistencia es inversamente proporcional a la intensidad de luz tomada por la fotocelda. En resumen se puede afirmar que la fotocelda a medida que está recibiendo una cantidad de luz más intensa su valor de resistencia disminuye; caso contrario sucede cuando hay poca luz la resistencia de la fotocelda es alto. 7. ¿Es posible considerar la fotocelda como un sensor? ¿Por qué? Respuesta. Con respecto a sensar la cantidad de luz, es una herramienta muy útil, la cual la hace un dispositivo de comportamiento sensorial, por ende puede medir la variación de luz de sitio determinado.

Como puede ser el cambio del día a la noche, muy comunes en los alumbrados públicos, o en procesos donde se necesita una intensidad de luz alta, que al momento de detectar un bajón de luz active unas de estas artificiales. 8. ¿Cómo influye en un circuito si colocamos un cortocircuito en paralelo con una resistencia?. Respuesta. Al momento de colocar en cortocircuito en paralelo a una resistencia, despreciamos el funcionamiento de esta, ya que la corriente del circuito buscara el sentido más fácil por donde pueda transitar, y al momento de hacer un cortocircuito la resistencia opone el paso de la corriente desviándose por el cable que tiene una resistencia muy baja. 9. En el momento de hacer una elección de resistencia ¿qué se debe tener en cuenta? Respuesta. Al elegir una resistencia, se debe tomar en cuenta: *. El valor, para que límite la corriente eléctrica. *. La potencia, sobrada para que disipe el calentamiento generado por la circulación de corriente. *. El tamaño, a ver si te va a quedar en el espacio disponible. 10. El rango de tolerancia de qué manera influye en el comportamiento de una resistencia. Respuesta. Si es de vital importancia, como lo explicamos anteriormente existen varios porcentajes de tolerancia, y a medida de que estos sean más bajos más precisa es la resistencia. Por lo tanto si necesitamos diseñar un circuito donde la precisión sea indispensable lo ideal sería utilizar resistencias de un valor de tolerancia bajo, como lo pueden ser las de 1 %.

ACTIVIDAD DOS: MEDIR Y CALCULAR VOLTAJES DC. CON MUTÍMETRO A/D.

OBJETIVO: 

 

Realizar mediciones de voltaje en corriente continua (DC), empleando el Multímetro digital y análogo, en una serie de circuitos propuestos, a fin de lograr que el estudiante, adquiera habilidades tanto en el manejo del instrumento como en la toma, organización y cálculo de datos teóricos y prácticos. Comparar datos medidos con datos calculados. Establecer diferencias entre datos medidos y calculados MATERIALES Y EQUIPO:

    

Multímetro análogo y Digital (puntas de prueba). Protoboard y alambres (cal # 24 o 26). 10 Resistencias diferentes de 100Ω a 100kΩ. (1/4 W). Puntas para prueba de la fuente DC. Herramienta básica: pelacables, alicates, cortafrío, etc. PROCEDIMIENTO

PREGUNTAS ACTIVIDAD 2 1. ¿Cuál según usted es la diferencia que hace más confiable las medidas tomadas en un Multímetro digital comparado con uno análogo? Respuesta. La diferencia entre los multímetros análogos y digitales, radica en la precisión, esto se debe a que los multímetros digitales poseen una resistencia de impedancia mucho más alta que los análogos, y la a mayor impedancia mayor es la presicion en los resultados medidos. 2. ¿Cómo influye a la hora de tomar una medida la impedancia del instrumento? Respuesta. Un multímetro digital suele tener una resistencia-impedancia (resistencia en alterna) de entrada de entre 7 y 10 mega ohmnios (MΩ), mientras que un analógico tendrá una resistencia de entre 20 y 50 kilo ohmnios por voltio, la cual viene dada por lo fino que sea el cobre de la bobina que mueve la aguja del indicador principal. Cuanto mayor sea este valor mejor se considera el instrumento, ya que esta resistencia suele afectar a las mediciones cuando se usan resistencias altas y poca tensión. Ahí la característica del digital es siempre mejor.

3. ¿Cómo definiría usted sensibilidad, precisión? Respuesta. Precisión = Precisión es el grado de exactitud que tiene dicho instrumento al hacer la medida, o dicho de otra manera, cual es el margen de error que tiene un instrumento. La sensibilidad de los aparatos de medida determina la mínima medida de una magnitud que se puede hacer con un determinado aparato. La sensibilidad de un aparato de medida está relacionada con la calidad de las medidas que se realicen con él. Sensibilidad= La sensibilidad de un instrumento de medida corresponde a cuan sensible es a los cambios y que tan rápido los logra detectar. La precisión de un aparato de medida será mayor cuanto menos dispersos estén los resultados de las medidas realizadas con él 4. ¿Por qué la señal en el osciloscopio es lineal? Respuesta. Con respecto a la práctica de laboratorio anterior al medir los voltajes en un osciloscopio lo mostrara lineal ya que se está trabajando con una señal DC corriente directa, por lo cual siempre mostrara señal lineal. 5. ¿Qué pasa si la perilla del osciloscopio esta en A.C.? Respuesta. Esta posición permite ver sólo la componente de corriente alterna de la señal que se mide, eliminado la componente DC, si la tuviera. 6. ¿Qué ocurre cuando conectamos el Multímetro en serie para medir voltaje? Respuesta. Lo que ocurriría es que el multímetro no arrojaría ningún resultado, ya que para medir el voltaje se debe colocar en paralelo la puntas del multímetro con respecto a lo que se va a medir. Para medir voltaje se conecta en paralelo lo que se medirá con el multímetro, caso contrario con la corriente que se mide en serie. ACTIVIDAD TRES: MEDIR Y CALCULAR INTENSIDAD DC. CON MULTÍMETRO A/D. OBJETIVO:

   

   

Desarrollar el proceso técnico empleado en el laboratorio, para medir (Multímetro A /D), calcular y comparar (analizar), valores de intensidad de corriente continua (DC.), en un circuito resistivo (red), conectado a una fuente DC. Establecer el funcionamiento de otros dispositivos como la fotocelda. Identificar el instrumento con mayor precisión para tomar medidas. Determinar la influencia en las mediciones de la impedancia de un instrumento de medida. MATERIALES Y EQUIPO: Amperímetro análogo y / o digital con puntas de prueba. Fuente DC. (ajustada a 10Vdc). 10 Resistencias (ídem a la guía #2). Demás elementos, componentes y herramientas como en guía #2. PROCEDIMIENTO

Divisor de corrientes para la resistencia R5 Rt =R1+ [ ( R 2+ R 3 ││ R 5+ R 6+ R7 ) ]+ R 4 Rt =1 K + [ ( 1 K +1 K │ │1 K +1 K +1 K ) ] +1 K

Rt =1 K + [ ( 2 K ││ 3 K ) ] +1 K Rt =1 K +1.2 K +1 K Rt =3.2 K

IT =

V 10 V = =3.125 mA Rt 3.2 K

DIVISOR DE CORRIENTE

I R 5=I T .

R5 3.12∗1 K 3.12∗1 = = =1.55 mA R 6+ R 5 1 K +1 K 2

PREGUNTAS ACTIVIDAD 3 1. ¿Puedo medir corriente con el osciloscopio?

2 K │ │3 K=

2 K∗3 K 6 K = =1.2 K 2 K +3 K 5 K

Respuesta. El osciloscopio es una gran herramienta en el campo de la electrónica, pero en cuanto a medir corriente esta no es la herramienta indicada, el osciloscopio solo mide amplitud de señal de voltaje, aunque si se aplica ley de ohm midiendo la tensión en la resistencia y midas la corriente que por ella circula, se podría calcular la corriente. 2. ¿Si dentro de un circuito observa el calentamiento de una resistencia, como solucionaría el problema, sin cambiar el valor de la resistencia? Respuesta. El calentamiento de una resistencia se puede dar por un mal diseño del circuito o que por esta esté pasando una corriente mayor a la cual esta está diseñada, en este caso es solo cambiar la resistencia por una de mayor vatios es decir si se está trabajando con una resistencia de ¼ W pasar a una de ½ W. 3. ¿Qué ocurre cuando conectamos el Multímetro en paralelo para medir corriente? Respuesta. Lo que sucedería es que no mostraría ningún valor o en multímetros modernos indicaría un error ya que para medir corriente esta se debe medir en serie con el elemento a medir. 4. ¿Si dentro de un circuito observa el calentamiento de una resistencia, como solucionaría el problema, sin cambiar el valor de la resistencia? Respuesta. El problema de del calentamiento de las resistencias se debe la mayor de la veces porque por ella circula una cantidad de corriente mayor a la cual esta diseñada, por lo cual una solución podría ser colocar una resistencia de igual valor en paralelo a la presenta el problema para así poder dividir el paso de la corriente por las dos resistencias. 5. ¿Qué ocurre cuando conectamos el Multímetro en serie para medir voltaje? Respuesta. Lo más seguro es que no le mostrara ningún resultado ya que el voltaje se mide en paralelo.

ACTIVIDAD CUATRO: MEDIR Y CALCULAR VOLTAJES A.C. CON MUTÍMETRO A / D. OBJETIVO: 

  

Identificar, medir y dibujar, los voltajes de A.C. que presenta en el primario y en el secundario el transformador 509. (de uso frecuente en el campo de la electrónica aplicada). Además, medir y calcular todos los voltajes de A.C. que presenta un circuito resistivo propuesto, empleando Multímetro análogo y digital. Comprobar el funcionamiento de un transformador reductor ( 509) Identificar de forma práctica la impedancia en un transformador. Establecer con la ayuda del profesor la estructura y funcionamiento del transformador 509. MATERIALES Y EQUIPO:



Agregar a los insumos utilizados en prácticas anteriores, un transformador 509 con el cable conector para 110Vrms (A.C.). PROCEDIMIENTO: Empleando un Multímetro en la escala de ohmios mida entre los diferentes terminales del transformador. En forma de tabla escriba los diferentes valores e indique de acuerdo con los valores obtenidos cual es el primario y cuál es el secundario. Explique por qué las diferencias encontradas en las medidas (si las hay).

En el primario del transformador nos muestra una medida de secundario una medida de 1Ω.

17.5 Ω y en el

La medición de resistencia en los trasformadores es importante ya que por medio de esta podemos calcular el componente I²R de pérdidas de conductor, la temperatura de

bobinado al final de una prueba de temperatura, y como base para asesorar posible daño en el campo. Por otro lado la diferencia radica el tamaña del transformador, ya que el primario es el encargado de soportar el voltaje más alto.

. Monte el siguiente circuito resistivo, como el mostrado en la Figura

Demostracion montaje simulado.

PREGUNTAS ACTIVIDAD 4 1. ¿Cuál es el nivel de corriente máximo que maneja este transformador? Respuesta. Este transformador tiene un máximo tantoen Primario como en Secundario

de

nivel

de

corriente

de1 0 0 T H ,

2. Mida la impedancia del transformador compare este valor con sus compañeros y establezca según usted un posible rango para este valor. 3. ¿Qué sucede con el funcionamiento del transformador cuando se encuentra en corto circuitos, sus bobinas?

Respuesta. Con una conexión de resistencia despreciable, las terminales de uno de los devanados y alimentar el otro con un voltaje reducido (aplicado en forma regulada de un valor reducido de tensión que representa un pequeño porcentaje del voltaje del devanado por alimentar, de tal forma, que en los devanados circulen las corrientes nominales. En estas condiciones se miden las corrientes nominales y la potencia absorbida. Debido a que la tensión aplicada es pequeña en comparación con la tensión nominal, las pérdidas en vacío o en el núcleo se pueden considerar como despreciables, de manera que toda la potencia absorbida es debida a las pérdidas por efecto joule en los devanados primario y secundario. 4. ¿Podemos darle uso a este transformador como bobina? De ser así ¿cómo mediría este valor? Respuesta Para poder entender cómo funciona un transformador, un motor eléctrico u otro dispositivo o máquina eléctrica basada en bobinas, se hace necesario explicar como se produce el fenómeno de inducción eléctrica y, sobretodo, comprender como sucede la transferencia de potencia o energía. ACTIVIDAD SEIS: LEY DE OHM.

  

OBJETIVO: Basado en el principio que establece: ―la intensidad de corriente que circula por un conductor (resistencia), es directamente proporcional al voltaje aplicado en sus extremos‖, demostrar experimentalmente la Ley de Ohm. (I=V/R). Analizar el comportamiento de un diodo led en un circuito. Establecer la relación existente entre voltaje, resistencia y corriente MATERIALES Y EQUIPO:

    

Multímetro Digital / Análogo. Fuente regulada de voltaje D.C. Protoboard y alambres conectores. Resistencias varias ( tres de cada una) (1k