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Este documento proporciona información detallada sobre las fuentes de alimentación de corriente continua y su uso en circuitos electrónicos. Cubre temas como el rango de tensión y corriente, los tipos de indicadores y controles, la medición de resistencia y voltaje utilizando un multímetro, y el funcionamiento de circuitos rectificadores, recortadores y multiplicadores de tensión. También incluye información sobre el análisis de transistores bjt en pequeña señal. El documento podría ser útil para estudiantes universitarios de ingeniería electrónica que necesiten comprender los principios básicos de las fuentes de alimentación y los circuitos electrónicos relacionados.
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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¡No te pierdas las partes importantes!
MINISTERIO DE EDUCACION UNIVERSITARIA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGIA AGRO INDUSTRIAL INGENIERIA EN ELECTRONICA SAN CRISTOBAL ESTADO TACHIRA
El presente manual de prácticas para el laboratorio de la Unidad de Formación Taller I, comprende el desarrollo de trece (13) actividades que se ejecutaran a lo largo de 36 semanas, las cuales corresponde a un año académico. Estas actividades estudian, a nivel práctico, las base teóricas de las unidades de formación Circuitos eléctricos y Electrónica, describiendo la operación de los elementos electrónicos más usuales, el diseño de estos bajo ciertas condiciones de trabajo y su utilización en prototipos elementales que ejemplifican el uso de estos. Bajo lo anterior descrito, este manual completa la serie de actividades teórico-practicas que proporcionan al estudiante de la unidad de formación de Taller I, las habilidades y destrezas necesarias para el manejo de los dispositivos electrónicos de uso más frecuente en el área de la Ingeniería en Electrónica.
Para que se facilite el rendimiento en el Laboratorio, es necesario que tome en cuenta las siguientes normas:
PRACTICA No. 1
INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA Y COMPONENTES BÁSICOS
Reconocimiento de equipos de laboratorio
El osciloscopio es básicamente un dispositivo de visualización gráfica que muestra señales eléctricas variables en el tiempo. El eje vertical (Y) representa el voltaje; mientras que el eje horizontal (X) representa el tiempo. Con un osciloscopio se puede: a. Determinar directamente el periodo y el voltaje de una señal. b. Determinar indirectamente la frecuencia de una señal. c. Determinar que parte de la señal es de corriente continua y cual de corriente alterna. d. Localizar averías en un circuito. e. Medir la fase entre dos señales. f. Determinar que parte de la señal es ruido y como varia este en el tiempo.
Los osciloscopios se dividen en dos tipos: Analógicos y Digitales.
a. Analógicos: Trabajan con variables continuas. Trabajan directamente con la señal aplicada, está una vez amplificada desvía un haz de electrones en sentido vertical proporcionalmente a su valor. Los analógicos son preferibles cuando es prioritario visualizar variaciones rápidas de la señal de entrada en tiempo real. b. Digitales: Trabajan con variables discretas. Utilizan previamente un conversor analógico-digital (A/D) para almacenar digitalmente la señal de entrada, reconstruyendo posteriormente esta información en la pantalla. Los osciloscopios digitales se utilizan cuando se desea visualizar y estudiar eventos no repetitivos (picos de
MINISTERIO DE EDUCACION UNIVERSITARIA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGIA AGRO INDUSTRIAL INGENIERIA EN ELECTRONICA SAN CRISTOBAL ESTADO TACHIRA
tensión que se producen aleatoriamente)
Un osciloscopio típico posee controles agrupados en cinco secciones: Vertical. Horizontal. Disparo. Control de la visualización. Conectores.
Un generador de señales es un instrumento que proporciona señales eléctricas. En concreto, se utiliza para obtener señales periódicas (la tensión varía periódicamente en el tiempo) controlando su periodo (tiempo en que se realiza una oscilación completa) y su amplitud (máximo valor que toma la tensión de la señal).
Se pueden clasificar en dos categorías básicas: a. Generadores de función analógicos : Utilizan un oscilador controlado por tensión para generar una forma de onda triangular de frecuencia variable. De esta se obtienen las formas de onda sinusoidal y cuadrada. b. Generadores de función digitales: Utilizan un convertidor digital - analógico para generar la forma de onda desde valores almacenados en una memoria.
Típicamente, genera señales de forma cuadrada, triangular y la sinusoidal, que es la más usada. Sus mandos de control más importantes son: a. Selector de forma de onda (cuadrada, triangular o sinusoidal) b. Selector de rango de frecuencias (botones) y de ajuste continuo de éstas (mando rotatorio). La lectura de la frecuencia en el mando rotatorio es tan sólo indicativa. La medida de tal magnitud debe realizarse siempre en el osciloscopio.
Una fuente de tensión continua es aquella que proporciona a su salida tensión constante en el tiempo, independientemente de la carga alimentada. Su función es la de alimentar los prototipos electrónicos y aparatos electrónicos y eléctricos a baja tensión continua, con valores que suelen estar comprendidos entre 0V y unos 30V. Estas fuentes de alimentación permiten suministrar valores de corriente máxima comprendidos, típicamente, entre 1A y 5A.
Las fuentes de poder de corriente continua cumplen con la tarea de suministrar la tensión (voltaje) y la corriente necesaria para el funcionamiento de diversos instrumentos, por lo que es de gran utilidad que las fuentes de poder se ajusten a diversas condiciones de funcionamiento. Las principales especificaciones de una fuente de poder de corriente continua son:
a. Alcance en tensión (por ejemplo 0 V a + 30 V)
de un resistor. Dicha señal, será suministrada al multímetro por medio de 2 puntas que están conectadas a 2 terminales al mismo. La señal que recibe el aparato de medición excita la bobina generando con esto un movimiento de la aguja del multímetro, misma que se posicionará en un sector de la pantalla, dependiendo de la intensidad de la señal que sea recibida.
Material a utilizar
Equipos:
Parte 1: Reconocimiento del Generador de Señales
Nombre del instrumento Tipo Marca Modelo
Máximo Mínimo Control de amplitud 0 dB 20 dB 40 dB 60 dB Control de variación de frecuencia x 1 x 10 x 100 x 1k x 10k x 100k x 1M x 10M
Parte 2: Reconocimiento del osciloscopio
Nombre del instrumento Tipo Marca Modelo
Mínimo Máximo Modo independiente: Salida CH Modo independiente: Salida CH Modo serie: Salida CH Modo serie: Salida CH Modo serie: Salida CH1-CH Modo paralelo: Salida CH Modo paralelo: Salida CH Modo paralelo: Salida CH1-CH Salida de CH
Parte 4: Reconocimiento del multimetro
Nombre del instrumento Tipo Marca Modelo
Alcance máximo de medida Corriente. Escala 1 Corriente. Escala 2 Corriente. Escala 3 Tensión V (ac-dc) Resistencia Ω
Emitir las conclusiones respectivas y anotarlas en la hoja de trabajo.
Ing. Nelly Chacón
Mayo, 2014
Los controles de ajuste horizontal y vertical permiten ajustar la visualización de los dos canales y realizar medidas de frecuencia ( f =1/T= ω/2π) y amplitud de las señales, teniendo en cuenta los valores de Voltios/div y Tiempo/div seleccionados. Sin embargo, para que las medidas sean correctas hay que verificar siempre que los controles estén en posición de calibrado (tanto en el eje vertical como en el horizontal, el mando de rango variable debe estar colocado en CAL).
Para averiguar en qué punto de la pantalla se sitúa nuestra referencia (V=0 V, que es diferente para cada canal) es necesario hacer uso del mando de acoplamiento de la señal de entrada, y colocarlo en posición GND ( ground = tierra). Una vez colocada la referencia en una posición conocida (por medio del mando de desplazamiento vertical), la posición DC permitirá representar la señal completa, mientras que la posición AC eliminará su componente de continua ( offset ), haciendo que su valor medio sea nulo.
Introducción al manejo del osciloscopio
Un osciloscopio es un aparato de medida que permite representar la variación de una tensión frente al tiempo. Normalmente, presenta dos canales de entrada por donde se introducen las señales de tensión que se
desean visualizar. Para utilizar correctamente el osciloscopio es necesario conocer el funcionamiento de tres de sus partes fundamentales: a. Canal vertical b. Canal horizontal c. Circuitos de sincronismo
Canal vertical Permite modificar los parámetros fundamentales de visualización del eje vertical para una señal representada en la pantalla del osciloscopio. Básicamente consta de los siguientes mandos accesibles desde el exterior:
1. Modo de entrada: El osciloscopio dispone de un conmutador que permite seleccionar tres posibles modos de funcionamiento: a. DC: Permite visualizar la señal íntegramente, tanto su componente continua como su componente alterna. b. AC: Elimina la componente continua de la señal de entrada por lo que se visualiza únicamente la componente alterna de la señal. c. GND: En esta posición se visualiza la señal de referencia (masa del osciloscopio). Se utiliza para posicionar el nivel cero de tensión 2. Mando de sensibilidad: Permite cambiar la escala vertical (Voltios/división vertical) de visualización de la señal aplicada al osciloscopio. Este cambio de escala puede hacerse de forma discreta, existiendo diversas escalas (10V/div, 5V/div, 100mV/div…) o de forma continua (para ajustar la escala a cualquier valor intermedio entre los distintos valores discretos) mediante un mando de ajuste fino (Vernier) que suele tener indicado en la carátula del osciloscopio una posición de calibrado (CAL).
Es muy importante recordar que si este mando de ajuste fino está fuera de la posición de calibrado, la escala vertical de la señal visualizada no corresponde con la indicada por el mando de sensibilidad vertical. Se recomienda trabajar siempre en posición CAL. En la mayoría de los osciloscopios esta posición se detecta mediante un “click” en uno de los extremos de giro del Vernier.
3. Mando de desplazamiento vertical: Permite desplazar verticalmente la señal visualizada en el osciloscopio. 4. Conmutador de selección: El osciloscopio posee un conmutador que permite indicar la(s) señal(es) que se desea visualizar en cada momento. Normalmente se pueden ver: sólo el CANAL1, sólo el CANAL 2, los dos canales a la vez y la SUMA de los dos canales. Además, el osciloscopio suele tener un mando que nos permite invertir la señal aplicada al CANAL 2 con los que también puede verse en el osciloscopio la diferencia de dos señales de entrada (CANAL 1 - CANAL 2). Este modo es conocido como modo diferencial, mediante el cual se puede obtener la tensión que cae en un componente del circuito que no está conectado a la señal de referencia (masa) del mismo.
Canal horizontal Permite modificar los parámetros fundamentales de visualización del eje horizontal para una señal representada en la pantalla del osciloscopio. Básicamente consta de los siguientes mandos accesibles desde el exterior:
Base de tiempos : Permite cambiar la escala horizontal (segundos/división horizontal) de visualización de la señal aplicada al osciloscopio. Este cambio de escala puede hacerse de forma discreta, existiendo diversas escalas (10ms/div, 1ms/div,…) o de forma continua (para ajustar la escala a cualquier valor intermedio entre los distintos valores discretos) mediante un mando de ajuste fino (Vernier) que suele tener indicado en la carátula del osciloscopio una posición de calibrado (CAL). Es muy importante recordar que si este mando de ajuste fino está fuera de la posición de calibrado, la escala horizontal de la señal visualizada no corresponde con la indicada por la base de tiempos. Se recomienda trabajar siempre en posición CAL. En la mayoría de los osciloscopios esta posición se detecta mediante un “click” en uno de los extremos de giro del Vernier.
El generador de funciones es un instrumento que permite generar señales eléctricas variables en el tiempo con diversas formas de onda, amplitud y frecuencia.
La sonda de salida, como la del osciloscopio, tiene también dos terminales, y ambos deben ser conectados ya que estamos aplicando una diferencia de potencial entre ellos.
El generador de funciones proporciona señales alternas. Dispone de distintos mandos accesibles desde el exterior que permiten, básicamente, modificar la amplitud, frecuencia, forma de onda y nivel de continua (OFFSET) de la señal alterna que proporcionan.
A la hora de utilizar los generadores de funciones hay que tener en cuenta que: a. La impedancia de salida de todos los generadores de funciones del laboratorio son 50 Ω b. Los generadores de funciones poseen un atenuador que permite obtener señales de salida atenuadas.
Material a utilizar
Equipos:
Configuración inicial de los equipos
Suponiendo que los controles del generador de funciones se encuentran situados como se indica a continuación: a. Onda senoidal b. Frecuencia de 1kHz (1000Hz) c. Nivel de continua (offset) igual a cero d. Amplitud de 4 Vpp
Y en el osciloscopio (cuya pantalla tiene 10 divisiones en el eje horizontal y 10 divisiones en el eje vertical) , los controles se encuentran situados de la siguiente forma:
Desarrollo de mediciones
b. Onda Cuadrada. Amplitud: 0.1 Vpp. Frecuencia: 100 kHz
c. Onda de señal TTL. Frecuencia: 1 kHz
Emitir las conclusiones respectivas y anotarlas en la hoja de trabajo.
Ing. Nelly Chacón
Mayo, 2014
