Post on 22-Jan-2016
Lab. De Circuitos Y Medición
Ing. Daniel R. Ramírez Rebollo
Reglas importantes
No comida
No bebida
Mochilas y ropa en el estante
No groserías
Respeto
Puntualidad
Material Necesario
Multímetro Digital
Fuente de alimentación
Tabla de prototipaje o Protoboard
Varios ( resistencias, capacitors, etc )
Pinzas de punta
Pinzas de corte
Cable AWG 22 o 24 y/o cables dupont
Cuaderno de notas
Computadora, tablet o similar.
Practica 1
Objetivos Familiarización con el equipo:
Protoboard
Fuente de Alimentación
Multimetro
Osciloscopio
Generador de señales
Repaso notación científica e in genieríl
Distinción entre Exactitud, Precisión y Resolución de un instrument de medición.
Desarrollo Teórico y práctico
Ejercicios
Teórico y práctico
Placa de prototipaje o protoboard
Generalmente consta de tres secciones, una central y dos externas paralelas.
Las secciones paralelas externas sirven como punto común para el voltaje y la tierra. En general todos estos puntos están conectados entre sí, de modo que es posible accede a voltaje o tierra en cualquiera de los puntos.
La sección central esta separada físicamente por un pequeño valle, el cual delimita dos subsecciones cada una independiente. Al contrario que en las secciones anteriores estas subsecciones funcionan muy diferente.
A B C D
1
2
3
4
Protoboard
http://godoyjuan.blogspot.mx/p/uso-del-protoboard.html
Fuente de Alimentación
Necesitaras pedir:
Cable de alimentación
Cables banana-caiman ( según necesites )
Consta de dos fuentes variables y una fija
Generador de funciones
Todas las funciones tienen una representación matemática
Necesitaras pedir :
Cable para generador de funciones o BNC-caiman
Cable de alimentación
Nos permíte generar funciones de diversa naturaleza con parámetrods variables a nuestras necesidades
Osciloscópio
Herramienta muy importante pues nos permíte observer las señales en un Sistema, no solo medirlas como un multímetro (DMM) lo haría.
Consta de uno o más canals de adquisición una pantalla de visualización de señales, puertos de comunicación, Puerto USB para guarder capturas de pantalla o datos.
Una de las herramientas más versátiles en los laboratorios.
Necesitaras:
Cable de alimentación
Cables BNC ( según los que ocupes )
Cantidades y sus notaciones
Notación Científica El exponent no debe ser
múltiplo de algún número
45,000,000,000
4.5E10
.45E11
Notacíón ingenieríl El exponent siempre es
múltiplo de tres
23,000
23E3
45,000,000,000
45E9
Ejercicios
1,500
.0234
170
63,200,000
.000059
1.23E3
2E-3
4.39E7
54.7E6
27E-9
Ejercicios
5.2E6 + 1.7E6
1.7E3 X 2E6
20 / 4E3
12E3 – 900
48E3 / 4E6
X o / --> + , -
+ o - --> + , - y E=E
Familiarización con el équipo
Exactitud: Se refiere a que tan lejos reside cada una de las mediciones hechas en comparación con el valor original.
Precisión: Es la repetibilidad de las mediciones, tiene que ver con la varianza de la medición.
Resolución: Es el cámbio mas pequeño que el aparato de medición puede detectar.
Para que una medición pueda ser tomada como fiable, esta debe ser exacta y repetible.
Ejercicio
Investigar estos tres datos en el equipo de laboratorio.
Y calcular las posibles diferencias en los valores que puede haber al medir 200mV y 20V con el osciloscopio y el multímetro
Medir:
Voltaje Fuente DMM escala 20v
DMM escala 200V
2.2
5.0
9.65
15.0
Resistencias
EjerciciosValor B1 B2 B3 B4
27@10%
56@10%
180@5%
390@10%
680@5%
1.5k@20%
3.6k@10%
7.5k@5%
10k@5%
47k@10%
820k@10%
2.2M@20%
EjerciciosValor Minimo Máximo Medido Desviación
22@10%
58@5%
150@5%
330@10%
560@5%
1.2k@5%
2.7k@10%
8.2k@5%
10k@5%
33k@10%
680k@10%
5M@20%
Practica 2
Objetivos Comprobar ley de ohm
Comprobar Ley de voltaje de Kirchhof
Comprobar Ley de corriente de Kirchhof
Desarrollo Mediante un circuito
compuesto de una Fuente de voltaje y una Resistencia
Mediante un circuito con diversas resistencias en serie, midiendo los diversos voltajes
Mediante un circuito con una configuración en paralelo midiendo sus corrientes
Circuito DC básico
Necesitaremos:
1k
6.8k
33k
I. Construir circuito
II. E= 2v I=? Teórica y práctica
III. Repetir para todas los voltajes de la table
IV. Hacer lo mismo con las tres resistencias
V. Crear gráficas con los datos obtenidos
Tabla
Volts I Teórica I Medida Desviación
0
2
4
6
8
10
12
Circuito en série
Necesitaras
1k
2.2k
3.3k
6.8k
I. Usando todas las resistencias y E=10v, calcular la I teórica y medirla.
II. Usando la ley de Ohm usar la I teórica y calcular los voltajes en las resistencias llenando la tabla correspondiente.
III. Ahora medir con el multímetro el voltaje en cada resistencia.
IV. Usando las mismas resistencias pero E=20v, calcular los voltajes en las resistencias con la formula del divisor de voltaje.
V. Ademas calcular el voltaje en los puntos Vac y Vb
TablasI Teórica I en punto A I en punto B I en punto C
Voltaje Teórico Medido Desviación
R1
R2
R3
Voltaje Teórico Medido Desviación
R1
R2
R3
R4
Vac
Vb
Circuito DC en paralelo
Será necesario:
1k
2.2k
3.3k
6.8k
Usando las resistencias de 1k, 2,2k y E=8v, determiner los voltajes en A,B y C teóricos, Medir los vfoltajes en los mismo puntos en los que se calculo y llenar la table correspondiente.
Aplicar la ley de Ohm para calcular las Corrientes en R1 y R2 así como la corriente total.
Medir las Corrientes entre el punto AB ademas de las Corrientes en cada una de las resistencias presents en el circuito. Calcular de forma teórica y comparer con los valores medidos.
Ahora con el circuito no. 2 , 1k, 2.2k, 3.3k, 6.8k y E=10v determiner de forma teórica las Corrientes a travez de cada una de las resistencis ademas dela corriente total y la que pasa por el punto X, confirmer que esta sea la suma de las Corrientes que pasen por R3 y R4
Tablas
Voltaje Teórico Medido
Va
Vb
Vc
Corriente Teórico Medido Desviación
R1
R2
Total
Corriente Teórica
R1
R2
Total
Corriente Teórica Medida Desviación
R1
R2
R3
R4
Total
Ix
Práctica 3
Reducción de circuitos
Ley de V y C de Kirchhoff
Teórico y práctico 1k
2.2k
4.7k
6.8k
Desarrollo
Determina el voltaje A, B y C con respecto a tierra. Llena la tabla y posteriormente mide esos voltajes para compararlos con los calculados. E= 10
Aplica el teorema de corriente de Kirchhoff en el nodo B y calcula las corrientes de todo el circuito. Llena la tabla.
Determina los voltajes en A, B y C después , E=20 y mide los voltajes en los mismo puntos para poder determinar si hay similitud entre los calculados y los medidos.
Aplica el teorema de corriente de Kirchhoff en los nodos B, C, y E, Llena la tabla.
Voltaje Teórico Medido Desviación
Va
Vb
Vc
Corriente
Teórica Medida Desviación
R1
R2
R3
Corriente
Teórica Medida Desviación
Fuente
R1
R2
Voltaje Teórico Medido Desviación
Vb
Vc
Vd
Ve
Se cumplen las leyes de Kirchhoff ?
Que puedes concluir de los voltajes entre las diversas resistencias ?
Si se agregara una Resistencia de 10k en paralelo en ambos circuitos que sucedería ?
1k
2.2k
3.3k
6.8k
10k
22k
Construir los circuitos y llenar las tablas correspondientes
Voltaje Teórico Medido Desviación
Va
Vb
Vc
VdCorriente
Teórica Medida Desviación
R1
R2
R3
R4
Voltaje Teórico Medido Desviación
Va
Vb
Vab
Práctica 4
Necesitaras
10k pot
100k pot
1k
4.7k
47k
DESARROLLO
I. Para el primer circuito primero rota el potenciómetro al máximo en el sentido contrario de las manecillas del reloj, mide la resistencia de A a W, después de W a B, registra los datos en la tabla asignada.
II. Ahora rota el potenciómetro a las diferentes posiciones que están en dicha tabla y registra los resultados.
III. Ahora construye el circuito dos, con E= 10v y el pot de 10k dejando Rl sin conectar registra las mediciones que da el punto W a tierra en lo que respecta al voltaje, varía en todas las posiciones que se te indica. Posteriormente usa Rl = 47k, 4.7k y 1k
IV. Grafica los voltajes de los experimentos del punto tres para todas las resistencias [Voltaje vs Posición]
V. Repetir los pasos anteriores con el pot de 100k
Circuitos
Posicio
n
RAW RWB RAW +
RWB
CCW
¼
1/2
3/4
CW Posicion VWB Open VWB 47k VWB 4.7k VWB 1k
CCW
¼
½
¾
CW
Posicion IL 1k IL 4.7k
CCW
1/4
1/2
3/4
CW
Practica 5
Necesitaras
4.7k
10k
.1μF
1μF
.22μF
1mH
10mH
Objetivos: Uso de capacitores e inductores, además de que se comprobara la forma de sumarlos en serie y paralelo.
Uso de capacitor y su modelo matemático, para comprobar lo que se ha presentado en teoría en la clase de circuitos.
Capacitores e Inductores
Medir con el multímetro los valores de los capacitores y de los inductores para anotarlos en las tablas correspondientes.
Conecte los capacitores en serie y mídalos como lo dice la tabla número dos. (haga todas las combinaciones)
Considerando el primer circuito , con E=5v mida los voltajes en cada uno de los capacitores y regístrelos, serían los mismo de manera teórica?
Usando el segundo circuito con E=10v R1=4.7k R2=10k, C=.1μF, L=1mH, este alcanzara el equilibrio en menos de un segundo,determine el voltaje en cada elemento y registre.
Tablas
ComponenteExperimen
talRcoil
.1 µF X
.22 µF X
1 mH
10 mH
Comnfiguración TeóricoExperiment
al
Desviació
n
.1 µF serie .22 µF
.1 µF paralelo .22
µF
1 mH serie 10 mH
1 mH paralelo 10
mH
Voltaje TeóricoExperimen
tal
Desviaci
ón
VC1
VC2
Voltage TeóricoExperimen
tal
Desviaci
ón
VR1
VR2
VC
VL
Circuito 1
Circuito 2
Circuito RLC
Circuito RC
+
C
R
0.000ms 2.500ms 5.000ms 7.500ms 10.00ms 12.50ms 15.00ms
20.00 V
17.50 V
15.00 V
12.50 V
10.00 V
7.500 V
5.000 V
2.500 V
0.000 V
A: v1_1
B: r1_2
Práctica 6
Objetivos
Reafirmar uso de osciloscopio
Reafirmar uso de generador de funciones
Implementación de circuito de segundo orden
Se necesitara:
Capacitores de 0.1µF, 10 µF
Resistencias de 1KΩ, 100Ω, 10kΩ
1 Relevador de 12 VCD o 24 VCD
Circuitos
Analice la curva, determine todos los parámetros Mp, tr, tp, ts, y td , .
Determine el valor de la inductancia por medio del análisis de la grafica y verifique la función de transferencia del sistema.
Analice la curva y determine todos los parámetros Mp, tr, tp, ts, td y determine el valor de la función de transferencia del sistema.
BAL
+
C
R
Práctiva 7
Necesitaras
Resistencias de 1K.
Capacitores de 1uF, 0.33uF
Relevador de 12 o 24VCD.
Objetivos
Comprender el funcionamiento de un filtro
Diseñar un filtro
Desarrollo
Arme el circuito de la Figura 1. Encuentre las características teóricas
de este filtro.
Varié la frecuencia y haga una gráfica de amplitud de la señal. Utilice los siguientes valores: 30, 60, 120, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1500 y 2000Hz.
Compare los resultados teóricos con los prácticos y explique.
Cambie la señal de entrada por una cuadrada con las mismas características y compare resultados.
Cambie el valor de la capacitancia por uno mayor ( mayor a 1 µF ) y repita los incisos anteriores.
L1
10 Hz
V1-10/10V
C10.3uF
R11k
Desarrollo parte 2
Diseñe un circuito descrito por cada inciso y pruébelo usando los valores del inciso 1. Explique sus resultados teóricos y prácticos:
Filtro paso bajas con FC = 400Hz.
Filtro paso altas con FC = 800Hz.
Filtro paso banda de frecuencias 300 a 800Hz.
La frecuencia de corte del filtro es aquella donde la amplitud de la señal de entrada cae hasta un 70.7 % de su valor máximo. Esto ocurre cuando XL = R = 2πFC L (reactancia inductiva = resistencia)
Si XL = R, la frecuencia de corte será: FC = R / 2πL
La banda de frecuencias por debajo de la frecuencia de corte se llama Banda de atenuación, y la banda de frecuencias por encima de FC se llama Banda de paso
Práctica 8
Transformador comercial de 120/12 VAC o 120/24 VAC 1A.
Resistencia de 5.6KΩ 15W, 2 resistencias de 15Ω a 15W o 20W
Capacitor electrolítico de 2200µF, 1000µF 35V ,330nF, 100µF, 100nF, 10nF
4 Diodos rectificadores 1N4007 o 1N4001
CI LM7805, LM7905 y LM317
Potenciómetro de 10K
Objetivos
El alumno aprenderá cómo se comporta el transformador y una de las aplicaciones más usuales.
El alumno aprenderá el funcionamiento de un puede de diodos y su aplicación.
El alumno aprenderá el uso de un regulador de voltaje.
Desarrollo
Lo primero a realizar será identificar el devanado primario y secundario del transformador, para realizar esto se medirá la impedancia de los dos devanados, el que presente mayor impedancia será el primario y el que presente una menor será el secundario.
Se conectará el primario del transformador que se tenga en el laboratorio (120/24 o 120/12) al variac y conectarás al secundario una resistencia de carga de 5 K. (Figura 1).
Medirás el voltaje en el primario y en el secundario, y con ellos obtendrás la relación de vueltas del transformador. Calcularás la relación de vueltas del transformador de forma teórica y lo compararás con el que se obtuvo en forma práctica.
Ejercicio 2
El devanado primario es donde se conectara la alimentación de 110V AC por lo que si se realizara una mala conexión o si se conecta el devanado secundario en vez del primario se producirá un corto circuito.
Una vez que se ha identificado el devanado primario y el secundario armar el siguiente circuito (Figura 3).
127VACBA
D11N4001
60 Hz
V1
T1
R15k
Continuacion ejercicio 2
Conectar el osciloscopio en los puntos A y B y obtener la grafica
Posteriormente conectar un capacitor de 100uF como se muestra en la Figura 4.
Nuevamente conectar el osciloscopio en los puntos A y B y obtener la grafica
Sustituir el capacitor de 100 µF por uno de 1000µF y de nuevo obtener la grafica.
Explique sus resultados.
127VAC
+
C1
BAD1
1N4001
60 Hz
V1
T1
R15k
Ejercicio 3
Armar el siguiente circuito y comprobar que el voltaje regulado sea el que marca el regulador de voltaje. Utilizar un LM7805 y alimentar el circuito con la salida de voltaje del ejercicio previo.
Practica 9
Resistencia de 1Ω, 10Ω, 100 Ω, 330 Ω
Capacitores de 1nF, 10nF, 100nF, 1µF, 10µF
Relevador de 24V CD
El alumno determinara la potencia aparente y reactiva así como interpretará lo que significa el factor de potencia en las aplicaciones reales.
Carga Inductiva
Determinar el ángulo de desfasamiento entre la Tensión y la Corriente así como el FP del circuito
L1
AC ANO DATA
AC V
NO DATA
60 Hz
V1
R21
Carga capacitiva
Determinar el ángulo de desfasamiento entre la Tensión y la Corriente así como el FP
+
C11uF
AC ANO DATA
AC V
NO DATA
60 Hz
V1
R21
Carga LC en serie
Determinar el ángulo de desfasamiento entre la Tensión y la corriente así como el FP
Calcule el valor del capacitor para corregir el factor de potencia del circuito a 0.95. C1
1uF
L1
AC ANO DATA
60 Hz
V1
R11
Preguntas
¿Qué nos indica la potencia aparente y la potencia reactiva?
¿Qué ventajas presenta corregir el factor de potencia?
¿Cuáles son las aplicaciones prácticas?
Si la carga fuera puramente capacitiva, ¿Qué se tiene que hacer para corregir el factor de potencia?