PRACTICAS DE ELECTRONICA (OPERACION DEL DIODO Y MANEJO DE INSTRUMENTOS)

INTRODUCCIÓN
En las recientes prácticas de laboratorio, se efectuaron diversas experiencias con  diodos semiconductores iniciando con un reconocimiento técnico de estos dispositivos, para luego analizar su funcionamiento como rectificadores de señal AC  y finalmente entender el comportamiento de estos dispositivos como circuitos recortadores y fijadores de tensión. Por lo tanto para corroborar el conocimiento teórico adquirido en clase a través de la práctica, se tomaron diversas mediciones de voltaje y corriente tales como rms, pico a pico y en la carga. De igual forma se caracterizó un diodo semiconductor en conjunto con diversos dispositivos electrónicos para adquirir habilidad de uso y búsqueda en el manual de reemplazo ECG, y  analizar cómo se obtiene una señal de salida cuando se le inyecta una onda senoidal en conjunto con una o dos baterías, para nuestro caso una fuente de voltaje dual.
OBJETIVOS
·         PRÁCTICA 0.
       Operar correctamente los instrumentos del laboratorio de electrónica y efectuar mediciones de tensión, corriente, período y frecuencia.
·         PRÁCTICA 1.
       Identificar los terminales del Diodo
       Obtener curva característica del Diodo(V-I)
·         PRÁCTICA 2.
       Aplicar el diodo como elemento rectificador
       Conocer diferentes tipos de circuitos rectificadores
·         PRÁCTICA 3
       Analizar el comportamiento de la señal de salida con respecto a la entrada para circuitos recortadores con diodos para diversas conexiones
MATERIALES USADOS EN LAS PRÁCTICAS
·         PRÁCTICA 0
       osciloscopio FLUKE
       generador de señales
       transformador reductor AC/AC
       sondas de medición de osciloscopio
·         PRÁCTICA 1(diodo semiconductor)
       1 diodo 1N4004
       1 diodo 1N4148
       1 diodo 1N5408
       1 diodo 1N4007
       Protoboard
       Multímetro
       transformador reductor AC/AC
       1 resistencia de 1Kω
       osciloscopio FLUKE
·         PRÁCTICA 2(circuitos rectificadores)
       4 diodos 1N4007
       1 Protoboard
       1 resistencia de 1kΩ
       Puentes de alambre
       transformador reductor AC/AC
       multímetro FLUKE
       osciloscopio FLUKE
·         PRÁCTICA 4 (recortadores)
       4 diodos rectificadores
       1N40071
       Protoboard
       puentes de alambre
       osciloscopio FLUKE

 

PROCEDIMIENTO (PRÁCTICA 0)
 
 
Según el siguiente esquema, se analizó la función de cada elemento del Osciloscopio
MEDICIONES DE TENSIÓN
Tensión de Corriente Alterna
Se ajustó el osciloscopio y se colocó selector en la posición AC, para tomar cuatro lecturas del transformador de baja tensión. Se Observó la forma de onda, y se  midió y calculó diferentes tipos de voltaje para diligenciar una tabla de datos
 
Se aplicó la siguiente ecuación para analizar cómo se obtiene el voltaje pico a pico en el osciloscopio
Vpp = X (volts/cm)*Y(cm)*Z
X = Valor leído del control Volts/cm
Y = Amplitud leída verticalmente en cm
Z = Factor de la punta del osciloscopio x1 ó x 10.
El valor RMS o eficaz se calcula según la siguiente fórmula:
 
Donde Vm: Valor máximo de un semiciclo.
Luego para el transformador se efectuaron 4 lecturas del voltaje para el transformador y se llenó la tabla correspondiente
TENSIÓN DE CORRIENTE DIRECTA.
Con el osciloscopio en posición DC, se tomaron  diferentes lecturas de la fuente de voltaje DC.
 Para realizar este procedimiento se sitúa la traza sobre el eje horizontal del plano de modo que sirva de referencia.
El valor de corriente directa o DC, será:
V(DC) = X(volts/cm)*Y(cms)*Z
X= Valore leído en el control Volts/cm
Y= Al desplazamiento de la traza desde su posición de referencia
Z= Al factor introducido por la punta de prueba del osciloscopio.
Se Compararon las lecturas del osciloscopio con las leídas por un voltímetro de tensión directa.
Para las cuatro lecturas de la fuente, se elaboró una tabla
MEDICIÓN DE TIEMPO Y FRECUENCIA
GENERADOR DE FUNCIONES STANFORD MODEL DS335
EL GENERADOR DE FUNCIONES es un instrumento que reproduce señales de prueba o de chequeo, las cuales sirven para predecir el comportamiento de un sistema dado ante la presencia de señales reales. Para trabajar correctamente en este instrumento es necesario comprobar que la carga conectada a sus terminales no exija más corriente que la máxima que puede entregar el generador.
Para la siguiente gráfica, se describió la función de cada una de las partes señaladas:
 
Se encendió el generador y el osciloscopio y ajustarlo de acuerdo al rango de amplitud y frecuencia esperadas. Se Verificó con el osciloscopio las funciones que reproduce el generador. Se Verificó si el generador permitía variar la amplitud de sus funciones y el nivel DC (offset) de frecuencias)
Se determinó los valores máximos y mínimos de la señal que entrega el generador.
Se realizaron varias mediciones de tiempo y frecuencias, y se comparó con los ajustes en el generador.
Para mediciones de tiempo o período se procedía así: aislar un ciclo de la señal con el selector Time/cm. Estabilizar la señal. El periodo de la señal en segundos será:
T(s) = X (time/cm) * Y (cm)
X = valor leído en el selector Time/cm
Y = Distancia horizontal en cm en la pantalla del osciloscopio correspondiente a un ciclo de la señal.
Cuando la distancia Y es muy pequeña o cuando es difícil de aislar un solo ciclo, puede elegirse una distancia horizontal por ejemplo de 10cms y contar el número de ciclos de la señal en dicha distancia. También puede elegirse un número completo de ciclos y medir la distancia.
¿Cuál método será mejor? Por qué?
No olvidar que el magnificador amplía la escala, por tanto cuando se mide tiempo y se incluye el magnificador para obtener el período real debe dividirse por la magnificación empleada.
Para la medición de frecuencia debe recordarse que ésta es el inverso del período de la señal (F = 1/T).
Para cuatro señales senoidales de distinta amplitud A y distinta frecuencia f, se elaboró una tabla.
Se tuvo en cuenta que la expresión matemática para las tablas debía ser la siguiente:
PROCEDIMIENTO PRÁCTICA 1 DIODO SEMICONDUCTOR

 

Se tomaron cuatro diodos de diferente referencia y buscar sus características del fabricante en manual ECG de reemplazos de igual forma se tomaron otros componentes propuestos por el docente de laboratorio entre los cuales tenemos: LM358, LM324 C-106 MOC 3011
Luego se hicieron mediciones con multímetro usando escala de diodos en polarización directa e inversa. Se llenó una tabla.
Se procedió a montar el siguiente circuito con el fin de obtener la curva característica  tensión vs corriente del diodo.
De acuerdo a las características obtenidas se respondió el siguiente interrogante. ¿El diodo es de silicio o de germanio? ¿Porque?

 

PROCEDIMIENTO PRÁCTICA 2 CIRCUITOS RECTIFICADORES
Para cada uno de los circuitos presentes en la práctica se realizaron los diversos montajes en el protoboard.
Con base a los resultados obtenidos se graficó el voltaje de entrada y salida.
Se describió matemáticamente el comportamiento de dichas ondas
Se llenó una tabla que contenía valores teóricos en la carga empleando fórmulas y usando instrumentos de medición.
Se ensambló el rectificador de onda completa.
Con base a los resultados obtenidos se graficó el voltaje de entrada y salida.

 

Se describió matemáticamente el comportamiento de dichas ondas
Se llenó una tabla que contenía valores teóricos en la carga empleando fórmulas y usando instrumentos de medición.
Con base a los resultados obtenidos se graficó el voltaje de entrada y salida.
Se describió matemáticamente el comportamiento de dichas ondas
Se llenó una tabla que contenía valores teóricos en la carga empleando fórmulas y usando instrumentos de medición.
PROCEDIMIENTO N° 4 CIRCUITOS RECORTADORES
De acuerdo a los montajes propuestos por el docente se analizaron las gráficas de salida para los siguientes circuitos en funciones por tramos.

 

RESULTADOS OBTENIDOS
PRÁCTICA N°0
Primeramente se trató de identificar cada una de las partes señaladas en el osciloscopio. Estos fueron los resultados.
1-    INTENS: cantidad lumínica de la pantalla del osciloscopio.
2-    FOCUS: Ajuste del foco para el trazo en la pantalla
3-    ILUM: ajustes de pantalla
4-    PANTALLA: visualiza las señales de salida en 2 ejes donde x es el tiempo y Y es voltaje. por lo tanto el voltaje se dá en función del tiempo.
5-    SELECTOR DE V-mV canal A: muestra en el back light el valor del voltaje ajustado para visualizar en la pantalla del osciloscopio.
6-    AUTOSET: ajuste de una onda medida.
7-    GND: ajuste de señal de tierra en el osciloscopio. Debe estar en (0)
8-    AC/DC: medición de parámetros de señal AC y DC mediante selección manual.
9-    AJUSTE EJE Y: para obtener una salida y hacer un corrimiento adecuado de la señal para visualizar valores.
10-  AJUSTE EJE X: ajuste de tiempo
11-  CONEXIÓN DE SONDA EN EL CANAL A
Se tomaron las mediciones respectivas de tensión con el multímetro y estos fueron los resultados arrojados
1
2
3
4
Vpp
28
54
3.98
8
Vm
14
27
1,99
4
Vrms
Calculado
9,89
19,09
1,41
2,82
Vrms
Leído (volt)
9,49
18,99
1,42
2,85

 

De acuerdo a los datos anteriores l voltajes pico a pico son obtenidos como resultado de multiplicar el  valor de la amplitud tanto en x como en y por el factor de la sonda del osciloscopio que corresponde a la atenuación y siempre será de uno, el valor del voltaje RMS se obtiene de dividir vm sobre la raíz al cuadrada de 2 y vm corresponde a los valores máximos de un Semi-ciclo
de igual forma y tal como se especificó en el procedimiento de la práctica se realizó lo mismo para una fuente de tensión. Los resultados son los siguientes.
1
2
3
4
Vdc
(Osc)
 3
10 
19
26
Vdc
(Voltím)
 2,97
10,04
18,8
25,6
Los anteriores resultados se corroboraron con el multímetro y podemos ver la similitud de estos valores obtenidos, para este caso se varió la fuente y se comprobó el resultado obtenido en el osciloscopio. A la salida el comportamiento es una señal directa de DC.
NO SE MIDIÓ CORRIENTE YA QUE NO SE INDICÓ POR PARTE DEL DOCENTE.
Se identificaron las partes del generador de funciones STANFORD y se señaló la función de cada tecla incluyendo el display. Los resultados son los siguientes:
1-POWER
2-BOTONES DE AJUSTE DE FRECUENCIA Y RANGO DECIMAL
3-AJUSTE DE RANGOS DE FRECUENCIA HZ KHZ MHZ
5-BOTONES DE CAPTURA DE FRECUENCIA START/STOP
6-SELECTOR DE SEÑALES (SENOIDAL, DIENTE DE SIERRA, CUADRADA,
7-CONEXIÓN DE LAS TERMINALES DE SALIDA DE LA SEÑAL DEL GENERADOR.
8- SALIDA TTL
9-CONEXIÓN EXTERNA: REMOTA, RS232, ERROR
10- VISUALIZACIÓN EN DISPLAY NUMÉRICO
11-VISUALIZACIÓN DE RANGOS DE FRECUENCIA
12-IMPEDANCIA DE CARGA
Se efectuaron 4 mediciones a diversas frecuencias para observar el comportamiento de la señal, los datos se visualizaron en la siguiente tabla.
|
Señal 1
Señal 2
Señal 3
Señal 4
Amplitud (A)
 4
1,4
2,6
Periodo (T)
1 ms 
1 ms 
16 ms
16,5 ms 
Frecuencia (F)
z
 62,5 Hz
60,6 Hz
Los gráficos de salida para las diversas frecuencias son los siguientes:
Amplitud a 4 volts y a frecuencia de 1Khz
 
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