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informe aplicando lo teorico a lo practico
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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Componente practico
Nombre del estudiante Charles Jefferson Parra Atencia Código: 1096207950 Grupo Colaborativo: 40629
Nombre del docente: Faver Adrián Amorocho Nombre del curso: Laboratorio Electrónica Análoga Periodo: 2020 I 16-01 (761)
Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD
Escuela de Ciencias Básicas, Tecnología e Ingeniería
2020
Introducción
El siguiente componente práctico busca aplicar los conceptos teóricos aprendidos en el curso de electrónica, para conocer el funcionamiento de los siguiente componentes: el transistor JFET, LDR, amplificador operacional, el cual debemos aplicar en cada uno de los problemas propuesto, los cuales son: interruptor crepuscular el cual se compone de tres partes. el trasformador conversor, puente rectificador de onda completa el cual convertirá la corriente alterna en corriente directa y mediante un capacitor la señal fluirá con menos rizado y por ultimo encontramos una fotocelda un transistor el cual permite el paso de la corriente, lo que ara que se active el relé el cual permitirá el encendido del led.
Un amplificador de baja señal Jfet el cual ampliara las señales pequeñas.
Un mezclador de tres canales con amplificador operacional, el cual se compone de tres amp op, los cuales son: amp op inversor, un amp op seguidor de voltaje, un amp op no inversor y por ultimo un amp op sumador, el cual mezclara cada una de las señales de salida de cada amp op.
Estos circuitos serán simulados para comprobar su funcionamiento.
Seguido encontramos un conjunto de diodos que entre sí forman un puente rectificador de onda completa, la función que tiene es transformar la corriente alterna CA en corriente directa CD que alimentara al circuito. En la salida del puente en paralelo, encontramos un capacitor electrolítico, destinado a filtrar el rizado de la señal y mejorando la conversión de la corriente continúa.
La Resistencia zener y el diodo zener regularan el voltaje, lo cual hace que el voltaje sea constante.
El LDR1 junto en serie con el potenciómetro se usa para controlar la sensibilidad del circuito, dependiendo de la cantidad de luz que perciba la fotocelda, lograra que este regule el paso de la corriente en el transistor, operando como un interruptor o amplificador ya sea en los estados que se encuentre, activo, o cerrado. Lo cual permitirá que haya o no flujo de corriente hacia el relé, logrando que se encienda el led y por ultimo encontramos una resistencia que es la adecuada para que el led no se dañe.
Voltaje RMS (Eficaz) del primario y secundario del Transformador. Utilizando el voltímetro AC.
Cálculos del voltaje RMS eficaz del primario.
Teniendo en cuenta los valores del transformador reductor de 120 voltios RMS en el primario y 12 voltios en el secundario.
Debemos calcular el valor pico para que el transformador tenga un voltaje de entrada de 120 voltios y de salida de 120 v.
Que sería con la siguiente formula
𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜 = 𝑉𝑟𝑚𝑠0.
𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜 = 120 𝑣0. 𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜 = 169.73 𝑣
Este valor pico lo tendrá la fuente y esta generaría el voltaje en el primario de 120 v RMS, ahora queremos que en el secundario genere 12 v RMS, se aplicando la siguiente formula calculando la impedancia, de esta manera quedara configurarlo en modo conversor.
𝐿𝑝 = ( 𝑉𝑉𝐼 0 ) 2 ∗ 𝐿𝑠
𝐿𝑝 = (^12012 𝑣𝑣 )
2 ∗ 1 𝐿𝑝 = 100 𝐻 Medida en simulador primario. Medida en simulador primario. 120 v Rms 12 v Rms
Comprobamos la Simulación del voltaje primario y secundario en el transformador.
Fig. 2 Diagrama voltaje primario y secundario en el transformador
Fig. 4 Diagrama voltaje pico primario canal azul y secundario canal amarillo por medio del osciloscopio.
Observamos en la gráfica los voltajes pico y observamos que en el canal amarillo encontramos el voltaje pico primario.
Entonces comprobamos el voltaje
𝑉𝑟𝑚𝑠 = 𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜√2 = 170𝑣√2 = 120 𝑣
𝑉𝑟𝑚𝑠 = 𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜√2 = 17𝑣√2 = 12 𝑣
Y podemos comprobar que los valores de los voltajes
Medida en simulador voltaje pico primario
Medida en simulador voltaje pico secundario 170 v 17 v
Voltaje de salida del rectificador con filtrado.
Aplicando la siguiente formula
Im = es el valor de la corriente que consume el relé son 79.4 mA, se toma un valor promedio de 90 mA.
Vppr = 0.
𝐶 = (^) 𝑉𝑝𝑝𝑟 ∗ 2 ∗ 𝑓𝐼𝑚
𝐶 = (^) 0.44 ∗ 2 ∗ 𝑓90 𝑚𝐴
𝐶 = 1704.54 μ𝐹
Calcularemos el valor de la resistencia zener con la siguientes formulas
𝑉𝑆 = 𝑉𝑃𝑠𝑒𝑐 − 1.
𝑅𝑆𝑚𝑖𝑛 = (𝑉𝐼𝑠𝑍𝑚𝑎𝑥^ − 𝑉𝑧)
𝑅𝑆𝑚𝑎𝑥 = (𝑉𝐼𝑠𝑍𝑚𝑖𝑛^ − 𝑉𝑧)
𝐼𝑍𝑚𝑖𝑛 = 𝐼𝑍𝑚𝑎𝑥 ∗ 0.
𝑅𝑆 = (𝑅𝑆𝑚𝑖𝑛^ + 𝑅 2 𝑆𝑚𝑎𝑥)
Según el datasheet nos indica para el diodo zener 1N4733A el valor del fabricantes.
𝑉𝑧 = 5.1 𝑣 𝐼𝑍𝑚𝑎𝑥 = 178 𝑚𝐴
Por ultimo calculamos la resistencia zener que es la que nos pide el circuito.
Aplicando la siguiente formula
𝑅𝑆 = (𝑅𝑆𝑚𝑖𝑛^ + 𝑅 2 𝑆𝑚𝑎𝑥)
𝑅𝑆 = (𝟓𝟖. 𝟖𝟐 Ω + 𝟑𝟗𝟐. 𝟏𝟑 Ω) 2 𝑹𝑺 = 𝟐𝟐𝟓. 𝟒𝟖 Ω
Calcular el valor de la resistencia limitadora para el LED.
Aplicando la siguiente formula
Vcc es igual al voltaje zener de fábrica que sería de 5.1 v
Y según el datasheet del led el color verde.
𝑅𝑙𝑒𝑑 = 𝑉𝑐𝑐 − 𝑉 𝐼𝑓 𝑓
𝑅𝑙𝑒𝑑 = 5.1 − 3.420 𝑚𝐴 𝑅𝑙𝑒𝑑 = 85 Ω
Sabemos que la fuente de alimentación del voltaje primario tiene 120 Voltios RMS y tome el valor de 12 v como secundario.
Para hallar 𝑽𝒔 debemos convertir a voltaje pico los 12 voltios con la siguiente formula.
Según el datasheet nos indica para el diodo zener 1N4733A el valor del fabricantes.
Por lo tanto el voltaje en el rectificador es aproximado al simulado.
𝑉𝑧 = 5.1 𝑣
Fig. 5. Voltaje rectificador
Medida en simulador 5.175 v
1.3 Presente en el informe una reflexión de lo aprendido durante la realización de la práctica.
Debemos tener en cuenta que el valor del transformador secundario tiene que ser el adecuado para el correcto funcionamiento del circuito.
el puente rectificador de onda completa permite el cambio de corriente alterna a corriente directa.
La función de capacitor este elimina las señales que tengan rizado permitiendo que la señal llegue un poco mejor.
Cuando la salida del circuito de control es alta se supera la tensión de umbral de la base del transistor y por lo tanto, empieza a circular una corriente entre base y masa. Esta corriente lleva el transistor al estado de conducción (entre colector y emisor) cerrando el circuito de la bobina del relé y por lo tanto activándolo y permitiendo el encendido del led.
Segunda Práctica: Amplificador de Baja Señal con JFET.
Suponga que trabaja para una compañía que diseña, prueba, fabrica y comercializa instrumentos electrónicos. Su segunda asignación es presentar trabajando en equipo con cuatro compañeros, una solución llamada amplificador de baja señal con JFET, el cual permite restaurar señales débiles en los diferentes circuitos de transmisión y recepción de información las especificaciones dadas para el diseño son las siguientes:
Señal de entrada: 300mV a 1Khz senoidal.
Referencia del JFET: 2N
ID= 3mA, VD= 10V, VGS (off)= -8V, VCC= 20V.
De catálogo se tiene que: IDSS puede Variar de 2mA a 20mA… para este diseño se trabajara IDSS=16mA.
Fig 1b. Diagrama esquemático del amplificador
2.1 Cada participante debe realizar el montaje sobre PROTEUS del circuito amplificador de baja señal con JFET propuesto en el que se evidencie el correcto funcionamiento del mismo.
El siguiente circuito funcionara recibiendo una baja señal para luego amplificarla.
El circuito recibe una señal de 300 mV a una frecuencia de 1 KHz, la cual pasara por un capacitor de acople C1, logrando que no se distorsione y solo dejara pasar la señal CA “corriente alterna”, esta pasara por un JFET “ transistor de efecto de campo ” que la amplificará sin ningún tipo de distorsión, este cuenta con tres terminales denominados: puerta “ RG ”, drenador “ RD ” y fuente “ RS ”, este controla el paso de la corriente que circula entre el drenador y la fuente, esta corriente se controla mediante la tensión que exista entre la puerta y la fuente.
En el potenciómetro RS variara la caída de tensión y corriente del JFET, el capacitor de acople C2 y C filtrara los cambios de señal cualquier señal que provenga de la fuente la cual recibiría el siguiente componente R4.
De igual manera para C3 remplazamos.
𝑿𝟑 = (^) 2𝜋 ∗ 𝑓 ∗ 𝐶^1
𝑿𝟑 = (^) 2𝜋 ∗ 1𝑘𝐻𝑧 ∗ 0,1μ𝐹^1
𝑿𝟑 = (^) 2𝜋 ∗ 1𝑥10 (^31) ∗ 0.1𝑥10−
Reactancia capacitiva para C
𝑿𝟑 = 1,59 𝑘Ω = 1.6 𝑘Ω
Luego debemos calcular RD, RS Y RG que puede valores entre 1MΩ y 2 MΩ según la guía.
Aplicando la siguiente fórmulas para calcular la resistencia de drenaje RD.
RD = (VCC – VD)ID RD = (20 v – 10 v)3mA RD = (20 v – 10 v)3x10− RD = 3333.33 Ω = 3.33 kΩ
Cálculos la resistencia de la fuente RS.
RS = VGS(off)IDSS RS = 16mA−8 v RS = (^) 16x10−8 v− RS = 500 Ω
2.3 Amplitud de la señal de salida usando el Osciloscopio.
Fig 2b. Amplitud de voltaje de salida en el osciloscopio por el canal azul
Notamos que no tiene cambio en las frecuencias. Pero si en el voltaje de salida.
Medida en simulador 1 VP
Valor de VGS.
Fig 3b Voltaje VGS
Medida en simulador 14 V
Valor de la corriente ID.
Fig. 6b. Corriente ID
Medida en simulador 1.31 mA
2.4 Presente en el informe una reflexión de lo aprendido durante la realización de la práctica.
El JFET tiene varias formas de polarización: fija o de compuerta, autopolarización, por división de voltaje o por fuente de corriente.
Se caracterizan porque el paso de la corriente, es controlada por medio de la tensión aplicada entre la puerta y la fuente.
Pueden emplearse para el diseño de amplificadores como los vimos en el circuito anterior.
Notamos que la señal es amplificada pero la frecuencia no varía
Tercera Práctica: Mezclador de Señal con Amplificador Operacional Suponga que trabaja para una compañía que diseña, prueba, fabrica y comercializa instrumentos electrónicos. Su tercera asignación es presentar trabajando en equipo con cuatro compañeros, una solución llamada mezclador de señal con amplificador operacional, el cual permite combinar la información de varias señales provenientes de fuentes diferentes y entregar una salida a través de un único canal, un ejemplo de esto se puede apreciar al escuchar a través de un equipo de sonido las voces provenientes de varios micrófonos. Para lograr tal fin, cuentan con el amplificador operacional LM324, una fuente dual de +-9VDC y tres señales de entradas sinusoidales con los siguientes parámetros: V3= 1Vp, 1Khz. V4= 2Vp, 500Hz. V5= 1Vp, 3Khz.
Breve descripción del circuito El circuito es alimentado por medio de una fuente de voltaje dual de 9 voltios pico DC, el cual recibirá 3 señales v1, v2 y v3 que serán amplificadas, para luego ser mezcladas.
Las Señal v1 se aplica al terminal inversor o negativo del amplificador y el terminal no inversor positivo se lleva a la masa, la resistencia R5 que va desde la salida al terminal de entrada negativo se llama retroalimentación, quiere decir que la señal de salida será reconducida y es de tipo negativo ya que la señal se muestra en el terminal negativo.
La señal V2 de entrada es la misma de salida en el amplificador, ya que este solo se usa para adaptador de impedancia. Por este motivo no tiene ganancia de voltaje, pero si una ganancia de corriente en la salida.
