practicas potencia

UNIVERSIDAD DEL GOLFO DE MEX

INSTRUCTIVOS DE PRACTICAS

TECNOLOGÍA Y TALLER DE ELECTRÓNICA

Semestre IV

D.G.E.T.I.

ICO, A. C.

ELECTRÓNICA

IV

INSTRUCTIVOS DE PRACTICAS UGM

Electrónica Tecnología y Talle

UNIVERSIDAD DEL GOLFO DE ME

NOMBRE DEL ALUMNO

O

D. G. E. T. I.

XICO, A. C.

SEMESTRE

GRUP

2

r de Electrónica IV


Ing. Alfonso Juárez Jiménez Secretario Académico

Ing. Andrés Juárez Jiménez Secretario de Administración y Finanzas

Lic. Fátima Romero Gutiérrez Jefe de Departamento de Educación Media y Básica

Ing. Araceli G. Sánchez Gasca Departamento Académico de Educación Media y Básica

3

Electrónica Tecnología y Taller de Electrónica IV


INDICE

Practica No. Nombre Página 1 Manejo del osciloscopio de doble trazo 5

2 Uso del osciloscopio para medición de Voltaje alterno 10

3 El generador de funciones 14

4 Punta lógica para circuitos integrados 18

5 El diodo 24

6 Recortadores de voltaje 27

7 El SCR y su polarización 31

8 Control de fase con un SCR 35

9 El UJT y su polarización 39

10 Oscilador de relajamiento con UJT 43

11 El TRIAC y su polarización 47

12 Control de potencia con TRIAC 52

13 Control de fase con DIAC y TRIAC 56

14 Celda fotovoltaica 60

15 Control óptico utilizando un foto transistor 64

16 Relevador controlado por luz 68

17 Obtención de una onda de diente de sierra a partir de una onda cuadrada 71

4



PRACTICA 1

MANEJO DEL OSCILOSCOPIO DE DOBLE TRAZO

OBJETIVO Adquirir el conocimiento y la destreza en el manejo de este aparato de medición tan

importante en el área de electrónica. DESCRIPCION BASICA EL OSCILOSCIPIO

El osciloscopio es básicamente un dispositivo de visualización gráfica que muestra señales eléctricas variables en el tiempo. El eje vertical, a partir de ahora denominado Y, representa el voltaje; mientras que el eje horizontal, denominado X, representa el tiempo. Es un aparato que permite visualizar la evolución de una determinada señal eléctrica a lo largo del tiempo, figura 1. Por ejemplo, puedo ver la evolución de una determinada tensión a lo largo del tiempo. El Osciloscopio me presenta la forma de la onda en función del tiempo.

Para poder visualizar esas señales el osciloscopio se compone de un Tubo de Rayos Catódicos (TRC), cuyo funcionamiento es similar al de una televisión.

En el eje horizontal están representados los tiempos y en el eje vertical las tensiones. Cada una de estas magnitudes cuenta con un mando para seleccionar la escala de tensiones y la escala de tiempos. La escala ha de ser proporcional al valor de la magnitud que estoy visualizando.

Para poder ver a lo largo del tiempo el comportamiento de una onda es necesario tener una Base de Tiempos, que será una función rampa generada automáticamente por el propio osciloscopio.

Una vez que tenemos una onda nos interesa “Sincronizar” la onda. Esto es, que en todos los barridos me presenta la misma onda superpuesta, para lo cual tengo que actuar sobre la base de tiempos.

Si tengo un osciloscopio con dos canales (puedo ver dos ondas). Es probable que salvo que una de las ondas tenga una frecuencia múltiplo de la otra sólo pueda sincronizar una de ellas, puesto que la base de tiempos es común.

5



FIGURA 1. El osciloscopio de doble trazo.

1.Interruptor de encendido. Al oprimir este botón aparece una línea horizontal que indica que el osciloscopio está en funcionamiento. Si se desea apagar el osciloscopio, solamente debemos oprimir por segunda ocasión el interruptor. 2.Lámpara indicadora de encendido. Esta lámpara enciende cuando el osciloscopio está trabajando. 3.Control de intensidad. Control giratorio regulador de brillantez de la señal que se esté visualizando. 4.Control de enfoque. Una vez ajustado el brillo de la forma de onda, podemos regular la anchura o enfoque para mejor visualización de la señal mediante este control giratorio. 5.Control de rotación de trazo. Permite ajustar la línea de trazo con respecto a la horizontal, por lo cual debe disponerse de un desarmador plano de precisión. 6.Control de iluminación de escala. Se utiliza cuando se está trabajando en lugares con poca iluminación. Este control permite iluminar la cuadrícula del osciloscopio, con el propósito de mejorar la visibilidad de la forma de onda. 7.Punto de calibración a 0.5 volts CD. Se emplea para calibrar el osciloscopio, generando una forma de onda cuadrada con amplitud de 0.5 volts ajustable en frecuencia. 14 Control de posición horizontal. Permite mover la forma de onda hacia la derecha o izquierda de la cuadrícula del instrumento. 15.Control de tiempo por división. Se encarga de variar el tiempo de la señal que se está visualizando, proporcionando diversas escalas que van desde segundos, milisegundos, hasta micro segundos. Es importante enfatizar que el monitoreo de este control influye en la variación de frecuencia de la forma de onda. Cada división de la cuadrícula corresponderá al valor indicado en la escala de dicho control. CONTROLES DE FUNCIONAMIENTO PARA EL CANAL 1 (CH. 1): 36.Botón de magnitud X 5. Al oprimir este botón se amplifica 5 veces la forma de onda con respecto a la vertical.

6

35.Control de posición vertical. Control giratorio de movimiento vertical de la forma de onda a través de la cuadrícula.



29.Selector de voltaje. Se utiliza para seleccionar el tipo de voltaje que maneja la forma de onda. Es importante seleccionar el voltaje antes de introducir una señal en el canal des osciloscopio. 33.Control de volts X división. Provisto de varias escalas que indicarán el valor de cada división dentro de la cuadrícula. 32.Control de ajuste fino de volts división. Por lo regular se utiliza cuando se calibra el osciloscopio forma de onda cuadrada de 0.5 V. En algunas ocasiones, se necesita ajustar correctamente el rango para que represente exactamente una división, esto se logra mediante el control previamente mencionado. 30.Conectador tipo hembra para el canal 1. En este conectador se acopla la punta de prueba que será utilizada para introducir señales al canal 1. 34.Botón de activación para el canal 1. Al oprimir este botón, automáticamente entra en operación el canal 1 del osciloscopio. 27.Conectador de tierra (común). A este punto se conecta el caimán de la punta de prueba del osciloscopio cuando se calibra el osciloscopio. Este conectador es común a cada uno de los canales del osciloscopio. CONTROLES DE FUNCIONAMIENTO PARA EL CANAL 2 (CH 2): 20.Botón de magnitud X 5. Al oprimir este botón se amplifica 5 veces la forma de onda con respecto a la vertical. 23.Control de posición vertical. Control giratorio de movimiento vertical de la forma de onda a través de la cuadrícula. 22.Selección de voltaje. Se utiliza para seleccionar el tipo de voltaje que maneja la forma de onda. Es importante seleccionar el voltaje antes de introducir una señal en el canal del osciloscopio. 25.Control de Volts X división. Provisto de varias escalas que indicarán el valor de cada división dentro de la cuadrícula. 27.Control de ajuste fino de volts / división. Por lo regular se utiliza cuando se calibra el osciloscopio (forma de onda cuadrada de 0.5 V). En algunas ocasiones necesitamos ajustar correctamente el rango para que represente exactamente una división, esto se logra mediante el control previamente mencionado. 24.Conectador tipo hembra para el canal 2. En este conectador se acopla la punta de prueba que será utilizada para introducir señales al canal 2. 28.Botón de activación para el canal 2. Al oprimir este botón, automáticamente entra en operación el canal 2 del osciloscopio. 21.Botón de inversión de señal. Con este botón se logra invertir por completo la fase de la forma de onda que está siendo visualizada. Precauciones

Dada la complejidad y alto precio de los aparatos que se usan en esta práctica es más que conveniente que tengas presente las siguientes indicaciones: 1. Antes de encender asegúrate que los contactos son correctos. 2. No manipules los controles que no sabes para que sirvan. 3. Mantén siempre la onda en los límites de detección del aparato. 4. El osciloscopio no es un juguete, no hagas cosas raras con él. 5. Si notaras que algo se calienta o que huele a quemado apaga todo rápidamente y avisa al

profesor. MATERIAL Y EQUIPO 1 osciloscopio de doble trazo de 20Mhz con puntas de prueba 1 fuente de alimentación de corriente alterna 120V 1 manual del manejo del osciloscopio. 1 multímetro digital con puntas de prueba 1 desarmador plano tipo relojero

7



DESARROLLO DE LA PRACTICA

1. Verificar con la ayuda del multímetro que el voltaje de la fuente de alimentación de corriente alterna sea de 120v.

2. Conectar el osciloscopio a la toma corriente y encenderlo oprimiendo el botón POWER (encendido).

3. Girar la perilla de intensidad para que aparezca la línea de referencia, también para regular el brillo de la línea de referencia.

4. Calibrar la punta de prueba conectándola al Canal 1 (CHANNEL –1) del osciloscopio y posicionando el botón de VOLT/DIV en el valor de 0.5v, es importante conectar la punta al punto de referencia 0.5v. Cuando la punta esta calibrada a parece en la cuadricula una forma de onda cuadrada, con una amplitud de 0.5v.

5. Mover el botón de enfoque (FOCUS) hasta lograr una señal nítida. 6. Mover la forma de onda hacia arriba y hacia abajo mediante el botón de posición. 7. Repetir los pasos anteriores pero ahora utilizando el CHANNEL –2 del osciloscopio. ESQUEMAS

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OBSERVACIONES ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ CUESTIONARIO 1.- ______________________________________________________________________________ 2.- ______________________________________________________________________________ 3.- ______________________________________________________________________________ 4.- ______________________________________________________________________________ 5.- ______________________________________________________________________________ CONCLUSIONES ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ CRITERIO DE EVALUACION BIBLIOGRAFÍA MANUAL de Funcionamiento del Osciloscopio Marca Gold Star Modelo 6500 Video Cassette sobre el Manejo del Osciloscopio Moderno.

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PRACTICA 2

USO DEL OSCILOSCOPIO PARA MEDICION DE VOLTAJE ALTERNO

OBJETIVO

Usar el osciloscopio para la medición de voltaje alterno con respecto a su forma de onda característica con el fin de explicar el porque de la variación continua en el cambio del semiciclo positivo al negativo. DESCRIPCION BASICA MEDICION DEL VOLTAJE CON EL OSCILOSCIPIO

El osciloscopio como instrumento de visualización de formas de onda, nos ofrece la ventaja de poder analizar en forma más clara el comportamiento funcional de las distintas señales que se involucran en la circuitería de los distintos sistemas electrónicos. Un ejemplo real del uso del osciloscopio es en una fuente de alimentación; donde se manejan dos formas de onda características que son la forma de onda senoidal y la forma de onda rectificada.

Para comprender mejor el comportamiento de una forma de onda de corriente alterna podemos mencionar que esta señal es variable en el tiempo con una frecuencia característica de 60 ciclos por segundo, por lo tanto al medir con el uso de un multímetro podemos apreciar que en algunos casos el valor del voltaje es variable dentro de un rango específico. En muchos sistemas electrónicos se incluyen filtros especiales que se encargan de reducir estas variables que resultan costosos, motivo por el cual cuando hay sobre cargas de voltaje puede haber daño en los equipos que consumen este tipo de voltaje.

En el caso de está práctica de laboratorio vamos a trabajar con una señal de corriente alterna de 127 volts, la cual es de uso doméstico y que se utiliza en la mayoría de los aparatos electrónicos de uso común.

MEDICIONES DE TIEMPO Cuando se utiliza en el modo de barrido disparado, el circuito de base de tiempo de un

osciloscopio se emplea para dar ondas de barrido con varios valores de tiempos de barrido (s/div). Si se muestra una señal cuando se ajusta el osciloscopio a un tiempo de barrido por división específico, el número de divisiones horizontales entre dos puntos a lo largo de la onda de señal es una medida del tiempo transcurrido. Se puede emplear la siguiente relación para calcular el tiempo a partir de esas lecturas:

Tiempo = (Distancia horizontal entre puntos de la figura) x (Ajuste de barrido horizontal)

= d x s/div

MEDICIONES DE FRECUENCIA (METODO DE BARRIDO DISPARADO) La medición de la frecuencia f de ondas periódicas con el modo de barrido disparado es

esencialmente la misma técnica que se emplea para medir el tiempo. Sin embargo, se debe hacer un calculo adicional para determinar f. la frecuencia de una onda es el numero de ciclos por segundo. Por lo tanto, 10



tf 1

= …………………………………………………...(1

)

Siendo T el tiempo de un ciclo, o sea el periodo. Para calcular f se mide el tiempo de un periodo y se usa la ecuación (1).

EJEMPLO PRACTICO: Si una función periódica que aparece en la pantalla del osciloscopio tiene una distancia de

4cm entre el principio y el final de un ciclo, y si el control de tiempo/div esta ajustado a 1 ms/div, ¿Cuál es la frecuencia de la onda? Solución Primero se encuentra la duración de una onda. t = (Distancia horizontal) x (Ajuste de barrido horizontal) ....................................................(2) = 4 div x 0.001 s/div = 0.004 s Como en este caso t = T,

HzT

f 250004.011

===

entonces, si Vp = 0.2 volts, V = Vp sen wt ………………………………………………………….…………………………(3) = 0.2 sen (2πf) t = 0.2 sen (1570t)

FIGURA 1. Circuito de prueba con transformador reductor

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MATERIAL Y EQUIPO 1 Osciloscopio de doble trazo a 20Mhz con puntas de prueba 1 fuente de alimentación de voltaje alterno 120 volts 1 Manual del manejo del osciloscopio. 1 Multímetro digital con puntas de prueba 1 Desarmador plano tipo relojero 1 Transformador reductor con derivación central con salida de 24 volts alternos 2 Caimanes 1 Clavija 1m Cable duplex calibre 14 TWG 1 Cinta de aislar DESARROLLO DE LA PRÁCTICA 1. Verificar con la ayuda del multímetro que el voltaje de la fuente de alimentación de voltaje alterno

sea de 120volts. 2. Conectar el osciloscopio a la toma corriente y encenderlo oprimiendo el botón POWER

(encendido). 3. Girar la perilla de intensidad para que aparezca la línea de referencia, también para regular el

brillo de la misma. 4. Calibrar la punta de prueba conectándola al Canal 1 (CHANNEL –1) del osciloscopio y

posicionando el botón de VOLT/DIV en el valor de 0.5v, es importante conectar la punta al punto de referencia 0.5v. Cuando la punta esta calibrada aparece en la cuadricula una forma de onda cuadrada, con una amplitud de 0.5v.

5. Mover el botón de enfoque (FOCUS) hasta lograr una señal nítida. 6. Posicionar el botón de atenuación de la punta de prueba del osciloscopio en la posición 10X con el

propósito de proteger al osciloscopio, ya que se va a medir el voltaje alterno directamente de la mesa de trabajo (120 volts).

7. Mediante los caimanes conectar la punta de prueba del osciloscopio (utilizando la escala de medición apropiada), a la toma corriente para poder visualizar la forma de onda del voltaje alterno.

8. Medir la amplitud y frecuencia de la forma de onda resultante. 9. Conectar el primario del transformador al tomacorriente teniendo cuidado con los bobinados del

mismo. 10. Conectar en el secundario del transformador la punta de prueba del osciloscopio para medir la

forma de onda producida. 11. Medir la amplitud y frecuencia de la forma de onda resultante. 12. Comparar los valores de amplitud y voltaje de las formas de onda detectadas con el osciloscopio.

ESQUEMAS

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OBSERVACIONES ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ CUESTIONARIO 1.- ______________________________________________________________________________ 2.- ______________________________________________________________________________ 3.- ______________________________________________________________________________ 4.- ______________________________________________________________________________ 5.- ______________________________________________________________________________ CONCLUSIONES ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ CRITERIO DE EVALUACION BIBLIOGRAFÍA MANUAL de Funcionamiento del Osciloscopio Marca Gold Star Modelo 6500 Video Cassette sobre el Manejo del Osciloscopio Moderno.

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PRACTICA 3

EL GENERADOR DE FUNCIONES

OBJETIVO

Identificar el funcionamiento de cada uno de los controles de un generador de audio frecuencia y radio frecuencia para adquirir destreza en el manejo de los circuitos de audio y video. DESCRIPCION BASICA EL GENERADOR DE FUNCIONES

El Generador de Funciones específicamente trabaja en un rango de frecuencias de entre 0.2 Hz a 2 MHz. También cuenta con una función de barrido la cual puede ser controlada tanto internamente como externamente con un nivel de DC. El ciclo de máquina, nivel de offset en DC, rango de barrido y la amplitud y ancho del barrido, pueden ser controlados por el usuario.

FIGURA 1. Controles, Conectadores e Indicadores (Parte Frontal)

FIGURA 2. Disposición de los controles en el Generador de Funciones.

1. Botón de Encendido (Power button). Presionar este botón para encender el generador de

funciones. Si se presiona este botón de nuevo, el generador se apaga. 2. Luz de Encendido (Power on light). Si la luz está encendida significa que el generador esta

encendido. 14



3. Botones de Función (Function buttons). Los botones de onda senoidal, cuadrada o triangular determinan el tipo de señal provisto por el conectador en la salida principal.

4. Botones de Rango (Range buttons) (Hz). Esta variable de control determina la frecuencia de la señal del conectador en la salida principal.

5. Control de Frecuencia (Frecuency Control). Esta variable de control determina la frecuencia de la señal del conectador en la salida principal tomando en cuenta también el rango establecido en los botones de rango.

6. Control de Amplitud (Amplitude Control). Esta variable de control, dependiendo de la posición del botón de voltaje de salida (VOLTS OUT), determina el nivel de la señal del conectador en la salida principal.

7. Botón de rango de Voltaje de salida (Volts Out range button). Presionar este botón para controlar el rango de amplitud de 0 a 2 Vp-p en circuito abierto o de 0 a 1 Vp-p con una carga de 50W . Volver a presionar el botón para controlar el rango de amplitud de 0 a 20 Vp-p en circuito abierto o de 0 a 10 Vp-p con una carga de 50W .

8. Botón de inversión (Invert button). Si se presiona este botón, la señal del conectador en la salida principal se invierte. Cuando el control de ciclo de máquina esta en uso, el botón de inversión determina que mitad de la forma de onda a la salida va a ser afectada. En la tabla 1, se muestra esta relación.

. Tabla 1

9. Control de ciclo de máquina (Duty control). Jalar este control para activar esta opción. 10. Offset en DC (DC Offset). Jalar este control para activar esta opción. Este control establece el

nivel de DC y su polaridad de la señal del conectador en la salida principal. Cuando el control está presionado, la señal se centra a 0 volts en DC.

11. Botón de Barrido (SWEEP button). Presionar el botón para hacer un barrido interno. Este botón activa los controles de rango de barrido y de ancho del barrido. Si se vuelve a presionar este botón, el generador de funciones puede aceptar señales desde el conectador de barrido externo (EXTERNAL SWEEP) localizado en la parte trasera del generador de funciones.

12. Rango de Barrido (Sweep Rate). Este control ajusta el rango del generador del barrido interno y el rango de repetición de la compuerta de paso.

13. Ancho del Barrido (Sweep Width). Este control ajusta la amplitud del barrido. 14. Conectador de la salida principal (MAIN output connector). Se utiliza un conectador BNC para

obtener señales de onda senoidal, cuadrada o triangular. 15. Conectador de la salida TTL (SYNC (TTL) output connector). Se utiliza un conectador BNC para

obtener señales de tipo TTL.

FIGURA 3. Controles, Conectadores e Indicadores (Parte Trasera)

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1R. Fusible (Line Fuse). Provee de protección por sobrecargas o mal funcionamiento de equipo. 2R. Entrada de alimentación (Power Input). Conectador de entrada para el cable de alimentación. 3R. Conectador de entrada para barrido externo. (External Sweep input connector). Se utiliza un

conectador de entrada tipo BNC para controlar el voltaje del barrido. Las señales aplicadas a este conectador controlan la frecuencia de salida cuando el botón de barrido no está presionado. El rango total de barrido es también dependiente de la frecuencia base y la dirección deseada del barrido.

4R. Selector de voltaje (Line Voltaje Selector). Estos selectores conectan la circuitería interna para distintas entradas de alimentación.

MATERIAL Y EQUIPO 1 Generador de funciones 1 Osciloscopio con puntas de prueba 2 Caimanes 1 multímetro digital

DESARROLLO DE LA PRACTICA 1. Calibrar las puntas del osciloscopio, y encender el generador de funciones para introducir señales

en el canal 1 del osciloscopio. 2. Seleccionar una forma de onda cuadrada de 150mv de amplitud y 300Hz de frecuencia,

visualizando en el osciloscopio, y midiéndola en forma práctica. 3. Seleccionar una forma de onda triangular de 200mV de amplitud y 450Hz de frecuencia,

visualizándola en el osciloscopio. 4. Seleccionar una forma de onda senoidal de 500mV de amplitud y 250Hz de frecuencia,

visualizándola en el osciloscopio. 5. Hacer una tabla que incluya las formas de onda y sus valores prácticos obtenidos a través del uso

del osciloscopio.

ESQUEMAS

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OBSERVACIONES ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ CUESTIONARIO 1.- ______________________________________________________________________________ 2.- ______________________________________________________________________________ 3.- ______________________________________________________________________________ 4.- ______________________________________________________________________________ 5.- ______________________________________________________________________________ CONCLUSIONES ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ CRITERIO DE EVALUACION BIBLIOGRAFIA BOYLESTAD Robert & NASHELSKY Louis, Electrónica Teoría de Circuitos, sexta edición, Prentice Hall, 1995.

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PRACTICA 4

PUNTA LOGICA PARA CIRCUITOS INTEGRADOS

OBJETIVO Que el alumno se familiarice con el uso de la punta lógica para detectar niveles altos y bajos

de voltaje, utilizándola como una herramienta común y eficaz dentro del laboratorio de electrónica. DESCRIPCION BASICA LA PUNTA LOGICA

Una punta lógica es una herramienta muy útil dentro del laboratorio de electrónica y para todos aquellos que se dedican al diseño de circuitos digitales, ya que nos identifica los niveles lógicos, esto es “1” y “0”, con solo poner la punta en la salida de la compuerta, por medio de indicadores se puede ver el estado de la salida del dispositivo lógico.

A continuación se presentan dos propuestas para el armado de dicha herramienta.

FIGURA 1. Circuito de punta lógica

El objetivo de este circuito Fig. 1 es detectar los estados lógicos 0, 1 en circuitos digitales. El led rojo significa estado en 1 lógico (positivo). El led verde significa estado en 0 lógico (negativo).

La salida del circuito que se encuentra entre la patilla 1 y 2, y que va hacía la salida positiva, ésta debe ser el pin 14 del circuito integrado (se los digo ya que no viene escrito en el diagrama).

La patilla que se encuentra a continuación de la resistencia 4 debe tocar el circuito integrado que se desea probar, para esto es mejor colocar un pedazo de cobre del porte de una punta de una lapicera, y mucho mejor sería crear el circuito muy pequeño y así poder colocarlo dentro de un lápiz grande. Este circuito lo tuve que realizar para el colegio y me resulto muy bien y además lo coloque dentro un lápiz con una punta de cobre y en la parte superior del lápiz coloque el led, para las

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conexiones de positivo y negativo saque cable de aproximadamente unos 30 cm y en las puntas les enganche unos perritos de conexión.

También en vez de tener dos led puedes comprar un solo led llamado Led Bicolor y así ahorrar más espacio, este led trae 3 pines de los cuales el que se encuentra en el medio debe ser el que se conecta hacia la resistencia 3 y las otras dos patillas deben ir a las compuertas del circuito integrado respectivamente.

FIGURA 2. Circuito de punta lógica

Se deben de seguir las mismas recomendaciones para el armado de esta punta lógica, que

se mencionan para la Figura 1. Se incluye el aspecto físico Figura 3 (a) (b) de la punta lógica, se debe observar que se propone el soldar los componentes del lado del cobre simulando una soldadura superficial, para que la punta lógica sea del menor tamaño posible.

(a)

(b)

FIGURA 3(a) (b) Aspecto físico de la punta lógica de la propuesta dos.

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MATERIAL Y EQUIPO

Para punta lógica de la Figura 1 1 Q1- transistor 2N2222 1 C1-1 = circuito integrado 74LS02 2 R1, R2= resistencias de 470Ω a 1/2w 1 R3= resistencia de 150Ω a 1/2w 1 R4= resistencia de 82KΩ a 1/2w 1 D1= diodo emisor de luz color rojo 1 D2= diodo emisor de luz color verde 1 Generador de pulsos TTL.

Para la punta lógica de la Figura 2 1 CI-1= 74LS04 1 R1= resistencia de 10KΩ a 1/2w 2 R2, R3= resistencias de 100Ω a 1/2w 1 Q2= transistor 2N3904 1 D1= diodo emisor de luz color rojo 1 D2= diodo emisor de luz color verde 1 placa fenólica de 10cms X 5 cms 2m soldadura 1 cautín tipo lapicero 1 multímetro digital con puntas de prueba 1 manual de semiconductores ECG. 1 fuente de alimentación de 5V de corriente continua fija 2 caimanes 1 protoboard 1 botella de cloruro férrico de 600 ml DESARROLLO DE LA PRACTICA 1. Buscar en el manual de semiconductores ECG la disposición de terminales de los transistores y

los circuitos integrados, anotándolas en una hoja de especificaciones. 2. Mediante el uso del Multímetro digital, medir el voltaje de salida de la fuente de alimentación de 5

volts para comprobar que en realidad está proporcionando el voltaje adecuado. 3. Armar en el protoboard el circuito de la figura 1, teniendo cuidado en el desarrollo de las

conexiones; con el propósito de lograr un buen funcionamiento del mismo. 4. Probar el circuito armado con un generador de pulsos TTL. 5. Armar en el protoboard el circuito de la figura 2, teniendo cuidado de no cometer errores en las

conexiones. 6. Probar el circuito armado introduciendo pulsos a la punta lógica mediante el uso del generador de

pulsos TTL. 7. De los dos circuitos armados, escoger uno y proceder a elaborar su placa de circuito impreso, con

el propósito de disponer de una buena punta lógica para la prueba posterior de circuitos lógicos.

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ESQUEMAS OBSERVACIONES ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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CUESTIONARIO 1.- ______________________________________________________________________________ 2.- ______________________________________________________________________________ 3.- ______________________________________________________________________________ 4.- ______________________________________________________________________________ 5.- ______________________________________________________________________________ CONCLUSIONES ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ CRITERIO DE EVALUACION BIBLIOGRAFÍA BOYLESTAD Robert & NASHELSKY Louis, Electrónica Teoría de Circuitos, sexta edición, Prentice Hall, 1995.

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PRACTICA 5

EL DIODO

OBJETIVO

Que el alumno sea capaz de visualizar las formas de onda que produce un recortador de media onda tanto en el semiciclo positivo como el semiciclo negativo, utilizando como instrumento un osciloscopio de doble trazo. DESCRIPCION BASICA EL DIODO RECTIFICADOR

Uno de los dispositivos más importantes de los circuitos de potencia son los diodos, aunque tienen, entre otras, las siguientes limitaciones: son dispositivos unidireccionales, no pudiendo circular la corriente en sentido contrario al de conducción. El único procedimiento de control es invertir el voltaje entre ánodo y cátodo.

Los diodos se caracterizan porque en estado de conducción, deben ser capaces de soportar una alta intensidad con una pequeña caída de tensión. En sentido inverso, deben ser capaces de soportar una fuerte tensión negativa de ánodo con una pequeña intensidad de fugas.

En la figura 1 se muestra la curva característica del diodo rectificador.

FIGURA 1. Curva característica del diodo



FIGURA 2. Modelos estáticos del diodo

Los distintos modelos del diodo en su región directa (modelos estáticos) se representan en la figura 2. Estos modelos facilitan los cálculos a realizar, para lo cual debemos escoger el modelo adecuado según el nivel de precisión que necesitemos.

Recortador en serie positivo: El circuito 1 es un recortador serie positivo porque recorta la parte positiva del voltaje de

entrada.

D1 silicio = Vo = 0.7v

FIGURA 3. Recortador en serie positivo. Recortador en serie negativo: Recorta la señal en la parte negativa

FIGURA 4. Recortador en serie negativo.

MATERIAL Y EQUIPO 1 Transformador reductor de 127volts a 10volts con derivación central 1 D1= diodo rectificador 1N4004 1 R1= resistencia de 1KΩ

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1 protoboard 1 clavija 2m cable duplex cal. 14 1 rollo de cinta de aislar 1 osciloscopio de doble trazo con puntas de prueba 1 multímetro digital con puntas de prueba 2caimanes DESARROLLO DE LA PRACTICA 1. Armar en el protoboard el circuito de la Figura 3. 2. Medir con el multímetro digital utilizando la escala apropiada el voltaje de salida del rectificador. 3. Conectar el osciloscopio a la salida del circuito para visualizar la forma de onda. 4. Armar en el protoboard el circuito de la Figura 4. 5. Medir con el multímetro digital utilizando la escala apropiada el voltaje de salida del rectificador. 6. Conectar el osciloscopio a la salida del circuito para visualizar la forma de onda.

ESQUEMAS

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OBSERVACIONES ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ CUESTIONARIO 1.- ______________________________________________________________________________ 2.- ______________________________________________________________________________ 3.- ______________________________________________________________________________ 4.- ______________________________________________________________________________ 5.- ______________________________________________________________________________ CONCLUSIONES ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ CRITERIO DE EVALUACION BIBLIOGRAFIA http://tesla.cuao.edu.co/Analoga/acadavid/Nueva/Electronica1/apuntes/diodo/aplicacion/diodo_Apli.htm

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http://tesla.cuao.edu.co/Analoga/acadavid/Nueva/Electronica1/apuntes/diodo/aplicacion/diodo_Apli.htm

http://tesla.cuao.edu.co/Analoga/acadavid/Nueva/Electronica1/apuntes/diodo/aplicacion/diodo_Apli.htm


PRACTICA 6

RECORTADORES DE VOLTAJE

OBJETIVO

Analizar el comportamiento de los circuitos recortadores de voltaje con el fin de aprovechar sus características y utilizarlas en circuitos que requieran un nivel de voltaje fijo y con una menor variación de corriente. DESCRIPCION BASICA RECORTADORES

Existen una de redes de diodos denominados recortadores que tienen la capacidad de “ recortar “ una parte de la señal e entrada, sin distorsionar una la parte restante de la forma de onda alterna.

Son dos las categorías generales de los recortadores: en serie (Figura 1)y en paralelo (Figura2)La configuración de serie con la carga, en tanto que la variedad en paralelo tiene un diodo en una rama paralela a la carga.

FIGURA 1 Recortador diodo en serie y formas de onda.

En serie La respuesta de la confirmación en serie e la figura 1a para una diversidad de formas de

ondas se presentan en la figura 1. aunque se presento primero como un rectificador de media onda (para formas de onda senoidales), no hay limites en relación con el tipo de señales que pueden aplicarse en un recortador. 27



La adición de una fuente de cd tal como se muestra en la figura 2 puede tener un pronunciado efecto en la salida de un recortador. Nuestro análisis inicial se limitara a diodos ideales, reservando el efecto Vo para un ejemplo final. En paralelo

La red de la figura 2 es la más simple de las configuraciones de diodo en paralelo con la salida para las mismas de la figura 2. el análisis de las configuraciones en paralelo es muy similar al que se aplica a las configuraciones en serie, como lo demuestra el siguiente ejemplo:

FIGURA 2 Recortador en paralelo y formas de onda.

MATERIAL Y EQUIPO 2 D1, D2= diodo rectificador 1N4004. 2 R1, R2= resistencias de 1k Ω a 1/2 w. 1 protoboard 4 caimanes 1 fuente de alimentación de 12 volts de corriente continua fija. 1m de alambre calibre 22 de 1 polo 1 multímetro digital con puntas de prueba 1 generador de funciones 1 osciloscopio de doble trazo con puntas de prueba DESARROLLO DE LA PRACTICA 1. Armar en el protoboard el circuito de la Figura 1. 2. Conectar el circuito a la fuente de alimentación de 12 volts. 3. Medir el voltaje de salida con ayuda de un multímetro digital. 4. Armar en el protoboard el circuito de la Figura 2. 5. Conectar el circuito a la fuente de alimentación de 12 volts. 6. Medir el voltaje de salida con ayuda de un multímetro digital. 7. Introducir mediante el generador de funciones una forma de onda senoidal al circuito de la figura

1. 8. Observar la forma de onda de salida del circuito 1 mediante el uso del osciloscopio. 9. Introducir mediante el generador de funciones una forma de onda senoidal al circuito de la figura

2. 10. Observar la forma de onda de salida del circuito 2 mediante el uso del osciloscopio. 11. Anotar las observaciones en una hoja de especificaciones. 12. Explicar el comportamiento del diodo como recortador de voltaje.

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PRACTICA 7

EL SCR Y SU POLARIZACION

OBJETIVO

Demostrar el funcionamiento de un Rectificador Controlado de Silicio mediante el uso de una lámpara incandescente y observar su forma de onda de disparo a través de un osciloscopio. DESCRIPCION BASICA EL SCR

El tiristor de la Figura 1(SCR, Silicon Controlled Rectifier o Rectificador Controlado de Silicio), es un dispositivo semiconductor bi estable formado por tres uniones PN con la disposición PNPN. Está formado por tres terminales, llamados Ánodo, Cátodo y Puerta. El instante de conmutación, puede ser controlado con toda precisión actuando sobre el terminal de puerta. Es un elemento unidireccional, conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a la vez.

FIGURA 1.Símbolo electrónico de un Rectificador Controlado de Silicio

Características del SCR: • Interruptor casi ideal. • Amplificador eficaz (pequeña señal de puerta produce gran señal A – K). • Fácil controlabilidad. • Características en función de situaciones pasadas (Memoria). • Soporta altas tensiones. • Capacidad para controlar grandes potencias. • Relativa rapidez.

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Figura 2 Circuito básico de disparo de corriente continua de un SCR. Características DE LA COMPUERTA DE LOS SCR

Un SCR es disparado por un pulso corto de corriente aplicado a la compuerta. Esta corriente de compuerta (IG) fluye por la unión entre la compuerta y el cátodo, y sale del SCR por la terminal del cátodo. La cantidad de corriente de compuerta necesaria para disparar un SCR en particular se simboliza por IGT. Para dispararse, la mayoría de los SCR requieren una corriente de compuerta entre 0.1 y 50 mA (IGT = 0.1 - 50 mA). Dado que hay una unión pn estándar entre la compuerta y el cátodo, el voltaje entre estas terminales (VGK) debe ser ligeramente mayor a 0.6 V. En la figura 4 se muestran las condiciones que deben existir en la compuerta para que un SCR se dispare.

Figura 3.Voltaje de compuerta a cátodo (VGK) y corriente de compuerta (IG) necesarios para disparar un SCR.

Una vez que un SCR ha sido disparado, no es necesario continuar el flujo de corriente de

compuerta. Mientras la corriente continúe fluyendo a través de las terminales principales, de ánodo a cátodo, el SCR permanecerá en ON. Cuando la corriente de ánodo a cátodo (IAK) caiga por debajo de un valor mínimo, llamado corriente de retención, simbolizada IHO el SCR se apagara. Esto normalmente ocurre cuando la fuente de voltaje de ca pasa por cero a su región negativa. Para la mayoría de los SCR de tamaño mediano, la IHO es alrededor de 10 mA.

MATERIAL Y EQUIPO 1 Pila cuadrada de 9 volts de corriente continua 1 Rectificador controlado de silicio C 106 D 1 Resistencia de 4.7 kilo ohms a ½ watt 1 Switch de un polo un tiro. 1 Lámpara para 12 volts de corriente continua 1 Protoboard 1m Alambre calibre 22 de una línea 1 Multímetro digital con puntas de prueba

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DESARROLLO DE LA PRACTICA

1. Buscar en el manual de semiconductores ECG la disposición de terminales del rectificador

controlado de silicio C106 D y anotarla en una hoja de especificaciones. 2. Armar en el protoboard el circuito de la figura 2, teniendo cuidado con las conexiones. 3. Mediante el uso del Multímetro Digital, medir el voltaje de la pila de 9 volts para comprobar que

está proporcionando el voltaje correcto. 4. Conectar la pila de 9 volts al circuito armado en el protoboard. 5. Cerrar el interruptor para proporcionar un pulso de activación al SCR, en este caso la lámpara

debe encender. 6. Abrir el interruptor y observar el efecto producido en la lámpara 7. Explicar porque la lámpara se mantiene encendida por tiempo indefinido aún después de

desactivar el interruptor. 8. Producir un corto circuito momentáneo entre el ánodo y el cátodo del SCR y observar el efecto

producido en lámpara. 9. Hacer las anotaciones necesarias de acuerdo con lo observado durante el desarrollo de la

práctica.

ESQUEMAS

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OBSERVACIONES ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ CUESTIONARIO 1.- ______________________________________________________________________________ 2.- ______________________________________________________________________________ 3.- ______________________________________________________________________________ 4.- ______________________________________________________________________________ 5.- ______________________________________________________________________________ CONCLUSIONES ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ CRITERIO DE EVALUACION BIBLIOGRAFÍA BOYLESTAD Robert & NASHELSKY Louis, Electrónica Teoría de Circuitos, sexta edición, Prentice Hall, 1995.

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PRACTICA 8

CONTROL DE FASE CON UN SCR

OBJETIVO

El alumno debe ser capaz de identificar en la práctica las características de disparo de un Rectificador Controlado de Silicio, utilizando como carga una lámpara incandescente de 100W. DESCRIPCION BASICA MÉTODOS DE DISPARO DE UN SCR.

Para que se produzca el cebado de un tiristor, la unión ánodo - cátodo debe estar polarizada en directo y la señal de mando debe permanecer un tiempo suficientemente largo como para permitir que el tiristor alcance un valor de corriente de ánodo mayor que corriente de carga, corriente necesaria para permitir que el SCR comience a conducir.

Para que, una vez disparado, se mantenga en la zona de conducción deberá circular una corriente mínima de valor corriente de umbral, marcando el paso del estado de conducción al estado de bloqueo directo.

Los distintos métodos de disparo de los tiristores son: • Por puerta. • Por módulo de tensión. • Por gradiente de tensión • Disparo por radiación. • Disparo por temperatura.

El modo usado normalmente es el disparo por puerta. Los disparos por módulo y gradiente de

tensión son modos no deseados, por lo que los evitaremos en la medida de lo posible.

• Disparo por puerta Es el proceso utilizado normalmente para disparar un tiristor. Consiste en la aplicación en la

puerta de un impulso positivo de intensidad, entre los terminales de puerta y cátodo a la vez que mantenemos una tensión positiva entre ánodo y cátodo.

• Disparo por módulo de tensión

Este método podemos desarrollarlo basándonos en la estructura de un transistor: si aumentamos la tensión colector - emisor, alcanzamos un punto en el que la energía de los portadores asociados a la corriente de fugas es suficiente para producir nuevos portadores en la unión de colector, que hacen que se produzca el fenómeno de avalancha. N

Esta forma de disparo no se emplea para disparar al tiristor de manera intencionada; sin embargo ocurre de forma fortuita provocada por sobretensiones anormales en los equipos electrónicos.

• Disparo por gradiente de tensión

Si a un tiristor se le aplica un escalón de tensión positiva entre ánodo y cátodo con tiempo de subida muy corto, los portadores sufren un desplazamiento para hacer frente a la tensión exterior 35



aplicada. La unión de control queda vacía de portadores mayoritarios; aparece una diferencia de potencial elevada, que se opone a la tensión exterior creando un campo eléctrico que acelera fuertemente a los portadores minoritarios produciendo una corriente de fugas.

• Disparo por radiación

La acción de la radiación electromagnética de una determinada longitud de onda provoca la elevación de la corriente de fugas de la pastilla por encima del valor crítico, obligando al disparo del elemento.

Los tiristores fotosensibles (llamados LASCR o Light Activated SCR) son de pequeña potencia y se utilizan como elementos de control todo - nada.

• Disparo por temperatura

El disparo por temperatura está asociado al aumento de pares electrón - hueco generados en las uniones del semiconductor. Así, la suma (a 1+a 2) tiende rápidamente a la unidad al aumentar la temperatura. La tensión de ruptura permanece constante hasta un cierto valor de la temperatura y disminuye al aumentar ésta.

Condiciones necesarias para el control de un SCR

• Disparo • Polarización positiva ánodo - cátodo.

La puerta debe recibir un pulso positivo (respecto a la polarización que en ese momento

tengamos en el cátodo) durante un tiempo suficiente como para que corriente del ánodo sea mayor que la intensidad de enganche.

En el siguiente circuito (Figura 1) se muestra una aplicación práctica del SCR para el control de intensidad de una lámpara incandescente (control de fase)

FIGURA 1 Circuito de control de fase con un SCR y un UJT.

MATERIAL Y EQUIPO 1 lámpara incandescente de 100W a 120volts corriente alterna 1 R1= resistencia de 22kΩ a 5watt 1 D1= diodo rectificador 1N4004. 1 R2= resistencia de 10k Ω a 1/2watt 1 POT1= potenciómetro de 100KΩ 1 C1= capacitor cerámico de 0.082 µF.

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1T1= UJT 2N2646. 1 R3= resistencia de 1k Ω a 1/2watt. 1 R4= resistencia de 100Ω a 1/2watt. 1 T2= SCR C106D. 1 protoboard 1m de alambre calibre 22 de 1 polo. 1 multímetro digital con puntas de prueba. 1 fuente de corriente alterna a 120v. 1 osciloscopio de doble trazo con puntas de prueba. 1 base para lámpara incandescente. 1 manual de semiconductores ECG. DESARROLLO DE LA PRACTICA 1. Localizar en el manual de semiconductores ECG la disposición de los tiristores a emplearse.

Anotar la configuración de las terminales en una hoja de especificaciones. 2. Armar el circuito de la figura 1 en el protoboard. 3. Conectar el circuito armado a una fuente de alimentación de corriente alterna de 120v. 4. Variar el valor del potenciómetro para observar la regulación de intensidad de la lámpara. 5. Mediante el uso del multímetro digital medir el voltaje de la lámpara en el momento que se varia el

potenciómetro para observar la variación del voltaje. 6. Conectar el osciloscopio en paralelo con la lámpara para observar la forma de onda de salida y el

ángulo de disparo del SCR. (control de fase).

Nota: se recomienda revisar cuidadosamente el circuito antes de conectarlo, para evitar que se dañe el SCR.

ESQUEMAS

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OBSERVACIONES ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ CUESTIONARIO 1.- ______________________________________________________________________________ 2.- ______________________________________________________________________________ 3.- ______________________________________________________________________________ 4.- ______________________________________________________________________________ 5.- ______________________________________________________________________________ CONCLUSIONES ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ CRITERIO DE EVALUACION BIBLIOGRAFÍA http://www.electronicosarreon.com/SCR.htm

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http://www.electronicosarreon.com/SCR.htm


PRACTICA 9

EL UJT Y SU POLARIZACION

OBJETIVO

Identificar las características técnicas de funcionamiento de un transistor de unijuntura para aplicarlos en circuitos de control de potencia de cargas. DESCRIPCION BASICA EL TRANSISTOR DE UNIJUNTURA

El UJT es un dispositivo de tres terminales que tiene la construcción básica de la figura 1.Una barra de material de cilicio tipo n ligeramente impurificado (característica de resistencia mayor) tiene dos contactos de base unidos a ambos extremos de una superficie y una superficie y una barra de aluminio aleada en la superficie opuesta. La unión p-n del dispositivo se forma en la frontera de la barra de aluminio y la barra de silicio tipo n. La sola unión p-n explica la terminología de monounión. Originalmente se le llama diodo base dúo (doble), debido a la presencia de dos contactos de base.

FIGURA1. Transistor mono unión (UJT): construcción básica.

Obsérvese en la figura 1 que la barra de aluminio esta aleada en la barra de silicio en un punto más cercano al contacto de base 2 se hace positiva con respecto a la terminal de base 1 en VBB volts. El efecto de lo anterior se hará evidente en los párrafos que siguen.

El símbolo para el transistor mono unión se presenta en la figura 1. Nótese que la terminal del emisor esta dibujada a ángulo con relación a la línea vertical que representa la barra del material tipo n. La punta de flecha apunta en la dirección del flujo de corriente convencional (huecos) cuando el dispositivo esta polarizado directamente, activo o en el estado de conducción.

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FIG.2 Símbolo y arreglo de polarización para el transistor mono unión.

El circuito equivalente del UJT se muestra en la figura 2. Nótese la simplicidad relativa de este circuito equivalente: dos resistores (uno fijo y uno variable) y un solo diodo. La resistencia R B1 se representa como una resistencia variable, ya que su magnitud variara con la corriente I E. En realidad, en un transistor mono unión representativo, R B1 puede variar de 5kΩ a 50Ω para un cambio correspondiente de IE DE 0 A 50 µA . La resistencia del dispositivo entre las terminales B1 y B2 cuando IE = 0. En forma de ecuación,

R BB = (RB1 + RB2)⎥ IE=0

( RBB se encuentra por lo general dentro del intervalo de 4 a 10 KΩ.) La posición de la barra de aluminio de la figura 1 determinara los valores relativos de RB1 y RB2 con IE =0. La magnitud de VRB1 (con IE=0 ) se determina mediante la regla del divisor de voltaje de la siguiente manera:

RB1 VBB VRB1 =___________ = η VB B RB1 + RB2 IE = 0

La letra griega η (eta) se denomina razón de apagado intrínseca del dispositivo y se define mediante

RB1 RB1 η = ___________ = _____ RB1 + RB2 IE = 0 RBB

MATERIAL Y EQUIPO 1 Transistor de unijuntura (UJT) 2N2646 1 Protoboard 1 Multímetro Digital con puntas de prueba 1 Osciloscopio de doble trazo con puntas de prueba 1m Alambre calibre 22 de una línea 1 Manual de semiconductores ECG 2 Caimanes

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DESARROLLO DE LA PRACTICA 1. Buscar en el Manual de Semiconductores ECG la disposición de terminales del UJT 2N2646 y

anotarla en una hoja de especificaciones. 2. Mediante el uso del Multímetro Digital medir el voltaje de la fuente de alimentación para

comprobar que está proporcionando los 12 volts de corriente continua necesarios 3. Armar en el protoboard el circuito de la figura 3, teniendo cuidado con el desarrollo de las

conexiones. 4. Alimentar el circuito armado mediante la fuente de 12 volts.


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PRACTICA 10

OSCILADOR DE RELAJAMIENTO CON UJT OBJETIVO

El estudiante debe ser capaz de aplicar los conocimientos adquiridos sobre el transistor de unijuntura en la experimentación de un circuito oscilador que produzca una forma de onda tipo diente de sierra

DESCRIPCION BASICA. EL TRANSISTOR DE UNIJUNTURA

El transistor de unijuntura es un dispositivo electrónico utilizado con los tiristores para producir pulsos de disparo, los cuales controlan en forma exacta circuitos de control de potencia como pueden ser: controles de velocidad de motores, controles de temperatura, controles de luminosidad, etc.

En este caso vamos a utilizar un transistor de unijuntura para producir una forma de onda tipo diente de sierra, la cual puede ser capaz de producir el disparo de un triac en aplicaciones de potencia.

El circuito propuesto en esta práctica de laboratorio funciona de la siguiente manera: El condensador se carga hasta que se carga el voltaje de disparo del UJT, cuando esto sucede este se descarga a través de la unión E-B1. El condensador se descarga hasta que llega a un voltaje que se llama de valle (Vv), aproximadamente de 2.5 volts de corriente continua, con este voltaje el UJT se apaga, es decir, deja de conducir entre E-B1 y el condensador vuelve nuevamente a iniciar su carga como se muestra en la figura 2.

Ahora bien, si deseamos variar la frecuencia de oscilación del UJT podemos modificar tanto el condensador C como la resistencia R1. Es importante reconocer que el valor de R1 debe estar entre ciertos limites para que el circuito pueda oscilar, estos valores se obtienen a través de las siguientes fórmulas:

R1 máximo=(Vs-Vp)/Ip ---------------------------------------------- (1)

R1 mínimo=(Vs-Vv)/Iv ------------------------------------------------ (2)

Figura 1. Circuito básico de un oscilador de relajamiento con UJT.

Descripción de patillas del UJT



Figura 2. Forma de onda característica del disparo de un UJT. MATERIAL Y EQUIPO EMPLEADOS. 1 R1=Resistencia de 50 KΩ a ½ watt 1 R2=Resistencia de 330 Ω a ½ watt 1 R3=Resistencia de 47 Ω a ½ watt 1 C= Condensador de 0.1 µF a 250 volts 1 fuente de alimentación de voltaje de corriente continua a 20 V 1 Transistor de unijuntura 2N2646 1 Manual de semiconductores ECG 2 Multímetro digital con puntas de prueba 1 Osciloscopio con puntas de prueba. DESARROLLO DE LA PRACTICA. 1. Mediante el uso del Manual de semiconductores ECG, buscar la disposición de terminales del

transistor 2N2646 y anotarlo en una hoja de especificaciones. 2. Armar en el protoboard el circuito de la figura 1, teniendo cuidado con las conexiones para evitar

posibles daños a los componentes. 3. Mediante el uso del Multímetro digital, medir el voltaje de la fuente de alimentación para

comprobar que está proporcionando los 20 volts de corriente continua. 4. Conectar el circuito armado en el protoboard a la fuente de alimentación de 20 volts de corriente

continua. 5. conectar a la salida del circuito un osciloscopio de doble trazo para poder visualizar la forma de

onda característica del UJT.

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CUESTIONARIO 1.- ______________________________________________________________________________ 2.- ______________________________________________________________________________ 3.- ______________________________________________________________________________ 4.- ______________________________________________________________________________ 5.- ______________________________________________________________________________ CONCLUSIONES ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ CRITERIO DE EVALUACION BIBLIOGRAFIA BOYLESTAD Robert & NASHELSKY Louis, Electrónica Teoría de Circuitos, sexta edición, Prentice Hall, 1995.

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PRACTICA 11

EL TRIAC Y SU POLARIZACION

OBJETIVO

Identificar las características técnicas de funcionamiento de un tríodo de corriente alterna para aplicarlos en circuitos de control de potencia de cargas. DESCRIPCION BASICA EL TRIAC

El TRIAC (triode AC conductor) es un semiconductor capaz de bloquear tensión y conducir corriente en ambos sentidos entre los terminales principales T1 y T2. Su estructura básica y símbolo aparecen en la figura1. Es un componente simétrico en cuanto a conducción y estado de bloqueo se refiere, pues la característica en el cuadrante I de la curva UT2-T1 -T2 es igual a la del cuadrante III. Tiene unas fugas en bloqueo y una caída de tensión en conducción prácticamente iguales a las de un tiristor y el hecho de que entre en conducción, si se supera la tensión de ruptura en cualquier sentido, lo hace inmune a destrucción por sobre tensión.

Fig.1.Estructura y símbolo del triac

CIRCUITO EQUIVALENTE DE UN TRIAC

Se puede considerar a un TRIAC como si fueran dos SCR conectados en antiparalelo, con una conexión de compuerta común, como se muestra en la figura 2.

Dado que el TRIAC es un dispositivo bidireccional, no es posible identificar sus terminales como ánodo y cátodo. Si la terminal MT2 es positiva con respecto a la terminal MT1, se activará al aplicar una señal negativa a la compuerta, entre la compuerta y la terminal MT1.

No es necesario que estén presentes ambas polaridades en las señales de la compuerta y un TRIAC puede ser activado con una sola señal positiva o negativa de compuerta. En la práctica, la

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sensibilidad varía de un cuadrante a otro, el TRIAC normalmente se opera en el cuadrante I (voltaje y corriente de compuerta positivos) o en el cuadrante III (voltaje y corriente de compuerta negativos).

Fig.2. Circuito equivalente de un TRIAC

MODOS DE FUNCIONAMIENTO DE UN TRIAC El TRIAC puede ser disparado en cualquiera de los dos cuadrantes I y III mediante la

aplicación entre los terminales puerta y T1 de un impulso positivo o negativo. Esto le da una facilidad de empleo grande y simplifica mucho el circuito de disparo. A continuación se verán los fenómenos internos que tienen lugar en los cuatro modos de disparo posibles.

Modo I + : Terminal T2 positiva con respecto a T1. Intensidad de puerta entrante. Funcionan las capas P1N1P2N2 como tiristor con emisor en corto circuito, ya que la

metalización del terminal del cátodo cortocircuita parcialmente la capa emisora N2 con la P2. La corriente de puerta circula internamente hasta T1, en parte por la unión P2N2 y en parte a

través de la zona P2. Se produce la natural inyección de electrones de N2 a P2 que es favorecida en el área próxima a la puerta por la caída de tensión que produce en P2 la circulación lateral de corriente de puerta. Parte de los electrones inyectados alcanzan por difusión la unión P2N1, que bloquea el potencial exterior, y son acelerados por ella iniciándose la conducción.

Modo I -: Terminal T2 positivo respecto a T1. Intensidad de puerta saliente. El disparo es similar al de los tiristores de puerta de unión. Inicialmente conduce la estructura

auxiliar P1N1P2N3 y luego la principal P1N1P2N2. El disparo de la primera se produce como un tiristor normal actuado T1 de puerta y P de

cátodo. Toda la estructura auxiliar se pone a la tensión positiva de T2 y polariza fuertemente la unión P2N2 que inyecta electrones hacia el área de potencial positivo. La unión P2N1 de la estructura principal que soporta la tensión exterior, es invadida por electrones en la vecindad de la estructura auxiliar, entrando en conducción.

Modo III +: Terminal T2 negativo respecto a T1. Intensidad de puerta entrante. El disparo tiene lugar por el procedimiento llamado de puerta remota. Entra en conducción la

estructura P2N1P1N4. La inyección de electrones de N2 a P2 es igual a la descrita en el modo I +. Los que alcanzan

por difusión la unión P2N1 son absorbidos por su potencial de unión, haciéndose más conductora. El potencial positivo de puerta polariza más positivamente el área de la unión P2N1 próxima a ella que la próxima a T1, provocándose una inyección de huecos desde P2 a N1 que alcanza en parte la unión N1P1 encargada de bloquear la tensión exterior y se produce la entrada en conducción.

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Modo III -: Terminal T2 negativo respecto a T1. Intensidad de puerta saliente.

FIGURA 3. Curva característica del Triac.

También se dispara por el procedimiento e puerta remota, conduciendo las capas P2N1P1N4. La capa N3 inyecta electrones en P2 que hacen más conductora la unión P2N1. La tensión positiva de T1 polariza el área próxima de la unión P2N1 más positivamente que la próxima a la puerta. Esta polarización inyecta huecos de P2 a N1 que alcanzan en parte la unión N1P1 y la hacen pasar a conducción.

Los cuatro modos de disparo descritos tienen diferente sensibilidad. Siendo los modos I + y III - los más sensibles, seguidos de cerca por el I -. El modo III + es el disparo más difícil y debe evitarse su empleo en lo posible.

El fabricante facilita datos de características eléctricas el bloqueo, conducción y de disparar por puerta de forma similar a lo explicado para el tiristor.

FIGURA 4. Circuito de control de intensidad de una lámpara incandescente. 49



MATERIAL Y EQUIPO 1 Lámpara incandescente para 110volts 1 clavija 1 socket para foco 1m cable duplex calibre 14 1 R1= resistencia 10K Ω a 1/2wattt 1 R2= resistencia variable 200 K Ω 1 R3= resistencia 1KΩ a 1/2wattt 1 R4= resistencia 100Ω a 1/2wattt 2 C1, C2 = capacitores 0.22 µFd 1 TRIAC de 8 A 1 multímetro digital con puntas de prueba 1 osciloscopio con puntas de prueba 1 protoboard 1 cinta de aislar 1 fuente de voltaje alterna de 110v DESARROLLO DE LA PRACTICA 1. Buscar en el manual de semiconductores ECG la disposición de terminales de un TRIAC de 8 A. 2. Armar el circuito de la Figura 4 en el protoboard. 3. Medir con el multímetro digital el voltaje de la fuente alterna para comprobar que esta

proporcionando los 110V. 4. Conectar el circuito armado a la fuente de voltaje alterna. 5. Regular el potenciómetro y observar como cambia la intensidad de la lámpara. 6. Conectar el osciloscopio en paralelo con la lámpara para observar la forma de onda.

ESQUEMAS

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PRACTICA 12

CONTROL DE POTENCIA CON TRIAC OBJETIVO

El estudiante debe ser capaz de implementar un circuito que contenga un triac con polarización para corriente alterna doméstica, y utilizarlo en el control de una carga que tenga aplicación práctica dentro de la vida cotidiana. DESCRIPCIÓN BASICA CONTROL DE POTENCIA CON TRIAC

El triac (triodo de corriente alterna), tiene muchas aplicaciones prácticas dentro del campo de la electrónica de potencia. Como ejemplos podemos mencionar: el control de intensidad de una lámpara incandescente, el control de velocidad de un motor de corriente alterna, el control de giro de un taladro eléctrico, etc.

En esta práctica de laboratorio proporcionamos un circuito base (Figura 1), para controlar una carga como puede ser una lámpara incandescente o un motor de corriente alterna.

Dentro de las características del circuito se encuentran las siguientes:

1. Muchos de estos circuitos reguladores de potencia tienen un punto de encendido y apagado que no coincide (a esto se le llama histéresis), que es común en los TRIACS. Para corregir este defecto se incluye en el circuito las resistencias R1, R2 y el capacitor C1.

2. El conjunto formado por la resistencia R3 y el capacitor C3 se utiliza para filtrar los picos transitorios de alto voltaje que pudieran aparecer en el momento en que se está probando el circuito.

3. El conjunto de elementos P (potenciómetro) y C2 son los necesarios mínimos para que el triac sea disparado.

4. El triac controla el paso de la corriente alterna a la carga conmutando entre los estados de conducción (pasa corriente) y corte (no pasa corriente) durante los semiciclos negativos y positivos de la señal (110 / 220, la señal de corriente alterna que viene por el enchufe de nuestras casas)

5. El triac se dispara cuando el voltaje entre el capacitor y el potenciómetro (conectado a la compuerta del TRIAC) sea el adecuado.

6. Hay que aclarar que el condensador en un circuito de corriente alterna (como este) tiene su voltaje atrasado con respecto a la señal original, y cambiando el valor del potenciómetro, varío la razón de carga del condensador, el atraso que tiene y por ende el desfase con la señal alterna original.

7. Esto causa que se pueda tener control sobre la cantidad de corriente que pasa a la carga y por ende la potencia que se le aplica.

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FIGURA 1. Circuito de control de intensidad de una lámpara incandescente con TRIAC.

MATERIAL Y EQUIPO EMPLEADOS 1 R1=Resistencia de 47 KΩ a ½ watt 1 R2=Resistencia de 47 KΩ a ½ watt 1 R3=Resistencia de 100 Ω a ½ watt 3 C1, C2, C2= Capacitores de 0.1 µF a 250 volts 1 P=Potenciómetro de 100 KΩ logarítmico 1 Triac a 8 Amperes 1 Lámpara incandescente a 110 volts de corriente alterna 1 Multímetro digital con puntas de prueba 1 Osciloscopio con puntas de prueba 1 Protoboard 1m Alambre calibre 22 de una línea 1 Manual de semiconductores ECG 1m Cable duplex calibre 14 TWG 1 Clavija DESARROLLO DE LA PRACTICA 1. Mediante el uso del Manual de semiconductores ECG, buscar la disposición de terminales del

triac y anotarla en una hoja de especificaciones. 2. Mediante el uso del Multímetro Digital comprobar que el voltaje de la fuente de alimentación de

corriente alterna esté produciendo los 110 volts. 3. Armar en el protoboard el circuito de la figura 1, teniendo cuidado en las conexiones para evitar

dañar los componentes electrónicos. 4. Conectar como carga una lámpara incandescente de 110 volts de corriente alterna. 5. Conectar en paralelo con la carga un osciloscopio de doble trazo para poder visualizar la forma de

onda. 6. Variar el potenciómetro y observar el efecto producido en la lámpara y el cambio producido en la

forma de onda.

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PRACTICA 13

CONTROL DE FASE CON DIAC Y TRIAC

OBJETIVO

Demostrar el funcionamiento de un circuito de control de fase utilizando las características técnicas de un DIAC y un TRIAC como dispositivos de disparo en aplicaciones de potencia. DESCRIPCION BASICA

CONTROL DE FASE CON DIAC Y TRIAC Control formado por un Diac, un condensador de una resistencia variable, así como un

receptáculo para salida de corriente. Hagamos un recordatorio sobre la operación de los tiristores en general y de Triac en

particular. Se llama tiristor a todo dispositivo semiconductor de silicio formado por cuatro o más capas alternadas de material tipo P y N. El tipo de tiristor más común o más conocido es el SCR o rectificador controlado de silicio (Silicon Controlled Rectifier).

Cuando se colocan 4 capas de silicio PNPN con las conexiones mostradas, la corriente no podrá fluir en ninguna dirección, a menos que exista un pulso de disparo en la compuerta, lo cual permite el flujo desde el catalogo al anodo (flujo eléctrico). Lo especial de este dispositivo es que, una vez que se inicio el flujo de corriente, puede desaparecer el pulso de compuerta y la condición de conducción no cambiara, a menos que por método externo se “ apague “al tiristor.

En cuanto al Triac, su configuración es muy semejante a la del SCR, pero con algunas variantes significativas. El Triac fue diseñado con el mismo propósito que el SCR, pero con la particularidad de que se trata con un dispositivo bididireccional, esto es, en caso de existir un pulso en la compuerta el Triac conduce en cualquiera de sus 2 sentidos, de MT1 a MT2 o viceversa. Esto hace de el un dispositivo ideal para controles de AC, en los que se desea recordar la onda seoidal normal.

Respecto al Diac (Diode Alternating Current), solo comentaremos que es un diodo bidireccional que conduce en cualquier sentido, pero únicamente cuando se le aplica extremos sus extremos una tensión igual o mayor a su voltaje de avalancha. Es equivalente a 2 diodos zener conectados en paralelo y en sentido contrario. Se utiliza para distaros de compuerta en tiristores SCR y Triacs.

La configuración mostrada en el diagrama esquemático Figura 1, tiene como único objetivo proporcionar el pulso en sentido al Triac, pero con un agrado de atraso controlado por la resistencia variable. Al decir atraso, queremos que la señal senoidal se ira “recortando” para que el voltaje de salida valla disminuyendo. Entonces, conforme se valla accionando la resistencia variable se irá recortando la señal, por lo que la lámpara o el aparato conectado al circuito se irá conectando al circuito ira disminuyendo su luminosidad, color o velocidad, según el caso.

Y respecto al ensamblado, realmente es muy sencillo, por lo que no lo que no abundaremos al respecto. Este proyecto es muy sencillo y ofrece múltiples usos.

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FIGURA 1. Circuito de control de fase con DIAC Y TRIAC

MATERIAL Y EQUIPO 1 Triac tipo TIC 216 o equivalente 1 Diac tipo DB4 o equivalente 1 Condensador 0.1uF/250V no polarizado 1 Potenciómetro de 250 Kohmios 1 Placa disipadora de calor 1 Caja plástica con su tapa 1 Contacto e presión para salida de corriente 2 Conexiones para formar la clavija de salida 3 Tornillos de tuerca 4 tornillos tipo pija 4 Tuercas (para unirse como espaciadores) 1 Perilla metálica DESARROLLO DE LA PRACTICA 1. Buscar en el manual de semiconductores ECG la disposición de terminales de un TRIAC de 8 A y

el DIAC 2. Armar el circuito de la Figura 1 en el protoboard. 3. Medir con el multímetro digital el voltaje de la fuente alterna para comprobar que esta

proporcionando los 110V. 4. Conectar el circuito armado a la fuente de voltaje alterna. 5. Regular el potenciómetro y observar como cambia la intensidad de la lámpara. 6. Conectar el osciloscopio en paralelo con la lámpara para observar la forma de onda.

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CUESTIONARIO 1.- ______________________________________________________________________________ 2.- ______________________________________________________________________________ 3.- ______________________________________________________________________________ 4.- ______________________________________________________________________________ 5.- ______________________________________________________________________________ CONCLUSIONES ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ CRITERIO DE EVALUACION BIBLIOGRAFIA BOYLESTAD Robert & NASHELSKY Louis, Electrónica Teoría de Circuitos, sexta edición, Prentice Hall, 1995.

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PRACTICA 14

CELDA FOTOVOLTAICA

OBJETIVO

El estudiante debe ser capaz de aplicar los conocimientos adquiridos sobre los dispositivos ópticos en desarrollo de pequeños proyectos de aplicación práctica, que despierten su interés hacia el área de la tecnología Electrónica. DESCRIPCION BASICA CELDA FOTOVOLTAICA

La palabra fotovoltaica se compone de dos términos: Foto = Luz, Voltaica = Electricidad. Es un dispositivo que convierte directamente la luz solar en electricidad. Las celdas fotovoltaicas están hechas de materiales especiales llamados semiconductores tales como el silicio, que es el material más usado. Cuando la luz solar choca en la celda una cierta porción de ella es absorbida dentro del material semiconductor. Esto significa que la energía de la luz absorbida es transferida al semiconductor. La energía golpea los electrones libres permitiéndoles fluir libremente. Todas celdas fv tienen uno o más campos eléctricos que actúan para forzar a los electrones liberados por la acción de la luz para fluir en una cierta dirección. Este flujo de electrones es una corriente y poniendo los contactos de metal en la parte superior e inferior de la celda fv podemos dibujar la corriente para usarla externamente. Esta corriente junto con el voltaje de celda, define la potencia que puede entregar la celda solar. (Figura 1).

FIGURA 1. Construcción de una celda fotovoltaica

El silicio tiene algunas propiedades químicas especiales, sobre todo en su forma cristalina. Un

átomo de silicio tiene 14 electrones dispuestos en tres capas diferentes. Las primeras dos capas, las más cercanas al centro están completamente llenas. La capa exterior sólo está semi-llena, por cuanto tiene sólo cuatro electrones. Un átomo de silicio siempre buscará llenar su última capa con 8 electrones. Para hacer esto compartirá cuatro electrones de su átomo vecino. Este proceso forma la

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estructura cristalina y esta estructura resulta ser importante para este tipo de celdas fv. Este silicio puro no sirve como conductor, por eso se utiliza silicio con impurezas. Normalmente se utilizan estructuras de silicio con fósforo ya que este al tener 5 electrones, deja uno libre no atado a la estructura. Al aplicar energía, por ejemplo en forma de calor, este electrón es liberado de su posición más fácilmente que en una estructura de silicio puro. Este proceso de agregar impurezas al silicio, se denomina Dopping. Cuando al silicio se le hace doping con fósforo resulta un silicio llamado tipo-N, porque prevalecen los electrones libres. El silicio tipo-N es mucho mejor conductor que el silicio puro. Cuando al silicio se le hace doping con boro, el cual tiene 3 electrones en la última capa, se denomina silicio tipo-P. El silicio tipo-P, en lugar de tener electrones libres tiene huecos libres. Los huecos son ausencia de electrones, llevando así carga opuesta a la del electrón, es decir carga positiva. Estos se mueven igual como lo hacen los electrones.

Las celdas fv sin un campo eléctrico no funcionarían. Este campo eléctrico lo podemos formar al poner en contacto un silicio tipo-N y un silicio tipo-P. En la juntura se produce una barrera que hace difícil que los electrones del lado N crucen hacia el lado P, tenemos un campo eléctrico que separa los 2 lados. Este campo actúa como un diodo permitiendo con ayuda de la aplicación de energía externa los electrones fluyan desde el lado P al N.

Cuando la luz en forma de fotón choca con nuestra celda, libera pares de electrón-hueco. Cada fotón liberará exactamente un electrón dejando un agujero libre. Si esto sucede lo bastante cerca del campo eléctrico, este hará que se envié un electrón al lado N y un hueco al lado P. Esto provoca la ruptura de la neutralidad eléctrica. Si además se le proporciona un camino externo, los electrones fluirán hacia su lado original (Lado tipo-P) para unirse con los agujeros.

Los electrones que fluyen constituyen la corriente y el campo eléctrico de la celda constituye el voltaje. Con la corriente y voltaje tenemos la potencia de la celda

FIGURA 2. Circuito de prueba para observar el comportamiento de las celdas de un fototransistor.

MATERIAL Y EQUIPO 1 Fuente de alimentación fija de 5volts 1 Fototransistor 1 R1= 10kohms 1 multímetro digital con puntas de prueba 1 protoboard 1 foco de 100Watts 1 base para foco. 1m cable duplex cal. 14 1 clavija

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DESARROLLO DE LA PRACTICA 1. Armar en el protoboard el circuito de la Figura 2 2. Conectar el circuito a la fuente de 5Volts. 3. Acoplar el foco a su base y conectarlo a través del cable a la línea de corriente alterna. 4. Acercar el foco al fototransistor midiendo con el multímetro el voltaje de salida del circuito. 5. Elaborar una tabla que contenga los valores de voltaje de acuerdo al acercamiento de la lámpara

hacia el fototransistor. ESQUEMAS

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OBSERVACIONES ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ CUESTIONARIO 1.- ______________________________________________________________________________ 2.- ______________________________________________________________________________ 3.- ______________________________________________________________________________ 4.- ______________________________________________________________________________ 5.- ______________________________________________________________________________ CONCLUSIONES ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ CRITERIO DE EVALUACION BIBLIOGRAFÍA http://www.eie.ucr.ac.cr/ie0513/II-97/11teopto.htm#Fototransistores

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PRACTICA 15

CONTROL OPTICO UTILIZANDO UN FOTO TRANSISTOR

OBJETIVO

Utilizar las características técnicas del fototransistor para aplicarlas en un dispositivo de conteo de piezas en base a los conocimientos adquiridos en otras áreas de electrónica.

DESCRIPCION BASICA FOTOTRANSISTORES

Es importante anotar que todos los transistores son sensibles a la luz, pero los fototransistores están diseñados para aprovechar esta característica. Existen transistores FET (de efecto de campo), que son muy sensibles a la luz, pero encontramos que la mayoría de los fototransistores consisten en una unión npn con una región de base amplia y expuesta, como se muestra en la figura 1:

FIGURA 1. Estructura interna de un fototransistor y símbolo electrónico

El funcionamiento de un fototransistor es el siguiente: Al exponer el fototransistor a la luz, los fotones entran en contacto con la base del mismo,

generando huecos y con ello una corriente de base que hace que el transistor entre en la región activa, y se presente una corriente de colector a emisor. Es decir, los fotones en este caso, reemplazan la corriente de base que normalmente se aplica eléctricamente. Es por este motivo que a menudo la patilla correspondiente a la base está ausente del transistor. La característica más sobresaliente de un fototransistor es que permite detectar luz y amplificar mediante el uso de un sólo dispositivo.

Construcción de los fototransistores Los fototransistores se construyen con silicio o germanio, similarmente a cualquier tipo de

transistor bipolar. Existen tanto fototransistores NPN como PNP. Debido a que la radiación es la que dispara la base del transistor, y no una corriente aplicada eléctricamente, usualmente la patilla correspondiente a la base no se incluye en el transistor. El método de construcción es el de difusión. 64



Este consiste en que se utiliza silicio o germanio, así como gases como impurezas o dopantes. Por medio de la difusión, los gases dopantes penetran la superficie sólida del silicio. Sobre una superficie sobre la cual ya ha ocurrido la difusión, se pueden realizar difusiones posteriores, creando capas de dopantes en el material. La parte exterior del fototransistor está hecha de un material llamado epoxy, que es una resina que permite el ingreso de radiación hacia la base del transistor

FIGURA 2. Disposición de terminales de un fototransistor

FIGURA 3. Circuito de barrera infrarroja para contar piezas. MATERIAL Y EQUIPO 1 R1= resistencia 220 a 1/2watt 1 D1= diodo emisor infrarrojo. 1 R2= resistencia de 10K a 1/2watt. 1 fototransistor 1 CI= circuito integrado SN74LS00N 1 C2= circuito integrado SN74LS90N 1 C3= circuito integrado SN74LS47N 1 display de ánodo común 1 multímetro digital con puntas de prueba. 1 protoboard. 1 fuente de 5v fija.

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DESARROLLO DE LA PRACTICA 1. Buscar en el manual ECG la disposición de las terminales de los circuitos integrados. 2. Armar el circuito de la Figura 3 en el protoboard. 3. Conectar la fuente de 5 volts al circuito armado en el protoboard. 4. probar el circuito pasando una pieza entre la barrera infrarroja y observar el conteo. 5. Probar el circuito con otras piezas. ESQUEMAS OBSERVACIONES ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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CUESTIONARIO 1.- ______________________________________________________________________________ 2.- ______________________________________________________________________________ 3.- ______________________________________________________________________________ 4.- ______________________________________________________________________________ 5.- ______________________________________________________________________________ CONCLUSIONES ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ CRITERIO DE EVALUACION BIBLIOGRAFÍA http://www.eie.ucr.ac.cr/ie0513/II-97/11teopto.htm#Fototransistores

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PRACTICA 16

RELEVADOR CONTROLADO POR LUZ OBJETIVO

Aplicar los conocimientos adquiridos sobre los dispositivos optoelectrónicos en el desarrollo de un circuito capaz de activar un relevador de voltaje cuando se detecta la presencia de luz, utilizando un detector de luz por resistencia. DESCRIPCION BASICA CIRCUITO RELEVADOR COTROLADO POR LUZ

Este circuito es muy interesante, la fotorresistencia (resistencia dependiente de la luz o LDR) cambia su valor en ohmios dependiendo de la cantidad de luz que la incida sobre ella.

Cuando el LDR está iluminado su resistencia es baja y causa que el voltaje en la base del transistor se incremente. El transistor T1 conducirá lo que causará que el transistor T2 no lo haga (entre en corte). De esta manera el Relay no se activa.

Cuando el LDR NO esta iluminado su resistencia es alta y causa que el voltaje en la base del transistor se haga pequeña. El transistor T1 NO conducirá lo que causará que el transistor T2 Si lo haga (entre en conducción). De esta manera el Relay o relé se activa.

El valor de la fotorresistencia no es crítico y se puede utilizar casi cualquiera pues se incluye un potenciómetro en serie para controlar la sensibilidad del circuito

Se utiliza un sistema muy sencillo de obtención de corriente contínua, como es el rectificador de media onda con sólo un diodo (ver diodo 1N4002) y esta señal rectificada se aplana con ayuda del condensador de 470 o 1000 uF. La tensión resultante está lejos de ser plana, pero el circuito no necesita más.

El circuito de aplicación se muestra en la Figura 1, incluyendo los componentes correctos para obtener un funcionamiento óptimo del mismo.

Figura 1. Circuito de control de un elevador con LDR.

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MATERIAL Y EQUIPO 1 Fuente de alimentación de voltaje alterno a 110 volts 1 Clavija 1m cable duplex calibre 14 TWG 1 Protoboard 2 Manual de semiconductores ECG 1 diodo rectificador 1N4002 1 Transformador reductor de 110volts a 12 volts de corriente alterna 1 Filtro de 470 µF a 25 volts 1 Potenciómetro de 47 KΩ logarítmico 1 Resistencia de 1 MΩ a ½ watt 2 Transistores 2N2222 1 Resistencia de 4.7 KΩ a ½ watt 1 Relevador de 12 volts de corriente continua 1 LDR a 10 MΩ DESARROLLO DE LA PRACTICA 1. Mediante en uso del Manual de semiconductores ECG, buscar la disposición de terminales del

transistor 2N2222 y anotarla en una hoja de especificaciones. 2. Armar en el protoboard el circuito de la figura 1, teniendo cuidado en las conexiones, para lograr

un funcionamiento óptimo del circuito. 3. Mediante el uso del Multímetro digital medir el voltaje de la fuente de alimentación de voltaje

alterna para comprobar que esta proporcionando los 110 volts. 4. Conectar el circuito armado a la fuente de alimentación de voltaje alterno de 110 volts. 5. Tapar el LDR y observar el efecto producido en el relevador de voltaje . 6. En el caso de que no se active el relevador de voltaje, ajustar la sensibilidad mediante el

potenciómetro de 47 KΩ. ESQUEMAS

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OBSERVACIONES ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ CUESTIONARIO 1.- ______________________________________________________________________________ 2.- ______________________________________________________________________________ 3.- ______________________________________________________________________________ 4.- ______________________________________________________________________________ 5.- ______________________________________________________________________________ CONCLUSIONES ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ CRITERIO DE EVALUACION BIBLIOGRAFIA BOYLESTAD Robert & NASHELSKY Louis, Electrónica Teoría de Circuitos, sexta edición, Prentice Hall, 1995.

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PRACTICA 17

OBTENCIÓN DE UNA ONDA DE DIENTE DE SIERRA A PARTIR DE UNA ONDA CUADRADA

OBJETIVO

Demostrar a través de la práctica, el funcionamiento de un circuito convertidor de una forma de onda cuadrada a diente de sierra; aplicando los conocimientos adquiridos sobre el manejo del osciloscopio y el generador de funciones. DESCRIPCION BASICA TIPOS DE ONDAS

Se pueden clasificar las ondas en los cuatro tipos siguientes: • Ondas senoidales • Ondas cuadradas y rectangulares • Ondas triangulares y en diente de sierra. • Pulsos y flancos ó escalones.

ONDAS SENOIDALES

Son las ondas fundamentales ( figura 1) y eso por varias razones: Poseen unas propiedades matemáticas muy interesantes (por ejemplo con combinaciones de señales senoidales de diferente amplitud y frecuencia se puede reconstruir cualquier forma de onda), la señal que se obtiene de las tomas de corriente de cualquier casa tienen esta forma, las señales de test producidas por los circuitos osciladores de un generador de señal son también senoidales, la mayoría de las fuentes de potencia en AC (corriente alterna) producen señales senoidales.

La señal senoidal amortiguada es un caso especial de este tipo de ondas y se producen en fenómenos de oscilación, pero que no se mantienen en el tiempo.

Figura 1. Onda senoidal normal y amortiguada.

ONDAS CUADRADAS Y RECTANGULARES

Las ondas cuadradas son básicamente ondas que pasan de un estado a otro de tensión, a intervalos regulares, en un tiempo muy reducido. Son utilizadas usualmente para probar amplificadores (esto es debido a que este tipo de señales contienen en sí mismas todas las frecuencias). La televisión, la radio y los ordenadores utilizan mucho este tipo de señales, fundamentalmente como relojes y temporizadores. 71



Las ondas rectangulares se diferencian de las cuadradas en no tener iguales los intervalos en los que la tensión permanece a nivel alto y bajo. Son particularmente importantes para analizar circuitos digitales. ONDAS TRIANGULARES Y EN DIENTE DE SIERRA

Se producen en circuitos diseñados para controlar voltajes linealmente, como pueden ser, por ejemplo, el barrido horizontal de un osciloscopio analógico ó el barrido tanto horizontal como vertical de una televisión. Las transiciones entre el nivel mínimo y máximo de la señal cambian a un ritmo constante. Estas transiciones se denominan rampas.

La onda en diente de sierra es un caso especial de señal triangular con una rampa descendente de mucha más pendiente que la rampa ascendente. PULSOS Y FLANCOS Ó ESCALONES

Señales, como los flancos y los pulsos, que solo se presentan una sola vez, se denominan señales transitorias. Un flanco ó escalón (figura 2), indica un cambio repentino en el voltaje, por ejemplo cuando se conecta un interruptor de alimentación. El pulso indicaría, en este mismo ejemplo, que se ha conectado el interruptor y en un determinado tiempo se ha desconectado. Generalmente el pulso representa un bit de información atravesando un circuito de un ordenador digital ó también un pequeño defecto en un circuito (por ejemplo un falso contacto momentáneo). Es común encontrar señales de este tipo en ordenadores, equipos de rayos X y de comunicaciones.

Figura 2. Señal flanco y tipo pulso. OBTENCIÓN DE UNA ONDA DE DIENTE DE SIERRA A PARTIR DE UNA ONDA CUADRADA

En la actualidad existen varios circuitos con componentes de fácil adquisición que pueden realizar la conversión de un tipo de forma de onda a otro. En este caso vamos a trabajar con un circuito que se encarga de convertir una señal cuadrada proveniente de un generador de funciones a una onda diente de sierra. El circuito se muestra en la figura 3 y consta de pocos componentes, cuya configuración permite lograr el objetivo deseado. El transistor se encuentra conectado en la configuración emisor común, incluyendo un par de capacitores que se encargan de modificar la frecuencia de la señal de entrada.

Figura 3. Circuito de conversión de una señal cuadrada a una señal diente de sierra.

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MATERIAL 1 Fuente de alimentación de voltaje fija a 12 volts de corriente continua 2 Capacitor electrolítico de 1 µF a 25 volts 1 Resistencia de 15 KΩ a ½ watt 1 Resistencia de 100 KΩ a ½ watt 1 Transistor NPN C33840 1 Protoboard 1 Multímetro digital con puntas de prueba 1 Osciloscopio de doble trazo con puntas de prueba 1m Alambre calibre 22 de una línea 1 Generador de funciones DESARROLLO DE LA PRACTICA 1. Mediante el uso del Manual de Semiconductores ECG, obtener la disposición de terminales del

transistor C33840 y anotarla una hoja de especificaciones técnicas. 2. Mediante el uso del Multímetro digital medir el voltaje de la fuente de alimentación con el propósito

de comprobar que está proporcionando los 12 volts de corriente continua necesarios. 3. Armar en el protoboard el circuito de la figura 3, desarrollando las conexiones en forma clara y

ordenada. 4. Alimentar el circuito armado mediante la fuente de voltaje de 12 volts. 5. Mediante el uso del generador de funciones, introducir en la entrada una forma de onda cuadrada

con una amplitud de 100 mV y una frecuencia de 250 Hz. 6. Conectar en la salida del circuito armado un osciloscopio de doble trazo, para poder visualizar la

forma de onda resultante. 7. Medir el valor de la amplitud y el valor de la frecuencia de la forma de onda resultante.

ESQUEMAS

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CREDITOS

PLANTEL: ORIZABA BACHILLERATO

AUTOR(ES): ING. OSCAR MIRON HERNANDEZ ING. GABRIEL FLORES ANAYA

REVISION: LIC. FATIMA ROMERO GUTIERREZ ING. ARACELI G. SÁNCHEZ GASCA

CAPTURISTA: L.I. SUSANA CALDERÓN CÓRDOBA

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practicas potencia

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