martes, 29 de octubre de 2013

Práctica 2 con el osciloscopio

Paso 1- Ver los valores del osciloscopio y ajustarlos

-Time/DIV: 2 ms (milisegundos).
-Volts/DIV: 5 V (voltios).
-Todos los botones tienen que estar sin encender (hacia afuera).
-Conectamos el medidor  a IWPUTCHI.
-Conectamos el medidor al transformador en la salida de 12 voltios. El transformador tiene una entrada de 220 voltios.
-Calculamos por medio de la función para calcular la frecuencia el tiempo. f = 1/t; t = 1/f;
= 1/50 Hz = 20 ms.


Paso 2- Hacer las mediciones y comprobar si la onda está bien

-Conectar el medidor al cable azul (de tierra) y conectar a el cable naranja (de entrada).
-Cada valor en voltios que le das al osciloscopio en el ruleta Volts/DIV se representa en cada cuadro, es decir, si en Volts/DIV lo pones en 10 V cada cuadro en la pantalla del osciloscopio equivaldrá a 10 V.
-Poner una resistencia en el cable azul y el naranja.
-Conectar el medidor a la resistencia.
-Utilizar el polímetro para medir los voltios.


Paso 3- Hacer una foto a la pantalla del osciloscopio teniendo bien la onda

Práctica 1 con el osciloscopio

Paso 1- Visualizar

Time/DIV = segundos.

Los segundos los tengo que relacionar con los hercios (frecuencia).

La frecuencia la saco haciendo la función de frecuencia: F = 1/t ( uno partido por el tiempo).


Paso 2- Puente de diodos

Monto un puente de diodos o un rectificador de onda completa en la protoboard, el voltaje es de 12 V y la resistencia la pondré de 10 Kilo ohmios.


Paso 3- Meterle un condensador

``Peinar´´.
Medir tensión del peinado en el osciloscopio.

Vr = I/C.f

Con esta fórmula mediríamos la tensión del peinado en el osciloscopio.

martes, 22 de octubre de 2013

Valor máximo vs Valor eficaz vs Valor instantáneo

Explicación y fórmula

Valor instantáneo

Es el valor que toma la tensión en cada instante de tiempo.

Valor máximo

Es el mayor de los valores instantáneos que toma la función.
Puede ser positivo o negativo, ambos iguales (función simétrica).
Al valor máximo también se le llama valor de pico.

Valor eficaz

Es el valor que tendría una corriente continua que produjera el mismo efecto que la corriente alterna.

El valor eficaz es igual al valor máximo dividido entre 2.

Tensión de rizado

Explicación y fórmula

A la variación del voltaje en los terminales del condensador debido a la descarga de este en la resistencia de carga se le llama tensión de rizado. La magnitud de este rizado dependerá del valor de la resistencia de carga y al valor del condensador.

El condensador ``peina´´.



Calculamos entonces la tensión de rizado máxima y eficaz:

Vr(máx) = Vr(ef).√2

Para aplicar esta fórmula primero tenemos que calcular la tensión de rizado eficaz, con una corriente de 250 mA que tenemos a la salida del rectificador para luego poder calcular la tensión de rizado máxima. Su fórmula es la siguiente:

formula_1_.jpg

Sustituimos los valores y calculamos:

formula_4.jpg

Ahora ya podemos calcular la tensión de rizado máxima:

Vr(máx) = Vr(ef).√2 = 0,535. √2 = 0,757 V

Caso ideal- Vr = 0

A capacidad mayor el rizado es menor.

A frecuencia mayor el rizado es menor.

El condensador

Descripción y explicación

Un condensador (en inglés, capacitor,nombre por el cual se le conoce frecuentemente en el ámbito de la electrónica y otras ramas de la física aplicada), es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico.

Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por el vacío.

Las placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de carga total.

A frecuencias altas funciona como un cortocircuito.


En corriente alterna

Funciona como un cortocircuito.

Este se carga y pasa la corriente. En un ciclo (-) se cargará por una parte y en el otro ciclo (+) tenderá a cambiar, se descargará.


En corriente continua

Funciona como almacén de carga eléctrica.

No pasará electricidad. Se queda cargado y crea una barrera.


50 Hz-baja frecuencia

Actúa parecido a como el condensador actúa en continua.

A mayor capacidad el rizado es mayor.

El condensador tiene un aspecto como el de la siguiente imagen:

 
 

 
 


El Osciloscopio


Descripción

El osciloscopio es un instrumento muy corriente en el laboratorio de Física, de Electricidad y Electrónica. Tiene forma cónica con un cuello tubular en el que va montado el cañón de electrones. Describiremos sus distintas partes:

 
 
 
 
 
Los electrones son emitidos por un cátodo de caldeo, que tiene forma de un cilindro cerrado por un extremo mediante una plaquita. Esta placa está recubierta por óxidos de bario y estroncio que emiten un haz de electrones de alta densidad.

El cátodo se calienta mediante un elemento calefactor en forma de hélice que está contenido en el cilindro.

A continuación, y muy próximo al cátodo viene la rejilla de control que tiene un orificio más pequeño que la superficie emisora. Una segunda rejilla de control acelera los electrones que han pasado a través de la primera rejilla.

El siguiente elemento dentro del tubo, es el denominado ánodo de enfoque. Que tiene forma cilíndrica con varios orificios. Finalmente, tenemos el ánodo acelerador:


 
 
 
 
En la siguiente imagen se aprecia un poco el uso y las distintas partes de un osciloscopio:
 
 
 
 
 

 
 
 
La ruleta en la que pone Volts/div se utiliza para ver bien las ondas según el tamaño de estas señales.
 
 
Esta sería la pantalla del osciloscopio:
 
 

 
 
 
Como se puede apreciar en la pantalla del osciloscopio está cuadriculada, la onda es la representación de la frecuencia de la tensión.
 
 
Aparte de eso hay un eje de coordenadas en los que la onda esta representada, el vertical lo llamaremos x por ejemplo y a el horizontal lo llamaremos y.
 
 
En el eje vertical cada cuadro de la pantalla representa el voltaje en voltios.
 
En el eje horizontal cada cuadro representa el tiempo en segundos. Para hacernos una mejor idea sería algo como esto:
 
 
 
Lo básico (importante)
 
La tensión se mide en voltios. Hay que hacer una aclaración primero y es que existe la corriente continua y la alterna.
 
La corriente continua no se puede medir ya que no esta variando su valor constantemente es decir es un valor continuo por decirlo de alguna manera.

La alterna si que se puede medir porque varía su valor constantemente
.
 
Es decir en electrónica se utiliza la corriente alterna para hacer las mediciones que se desee.

La frecuencia de corriente alterna constituye un fenómeno físico que se repite cíclicamente un número determinado de veces en un segundo de tiempo y puede abarcar desde uno hasta millones de ciclo por segundo.
 
Un hercio representa un ciclo cada segundo, entendiendo ciclo como la repetición de un proceso.
 
1 ciclo/segundo = 1 hercio.
 
Por ejemplo a 220 V de la general habrá una frecuencia de 50 hercios y serán 50 ciclos. La frecuencia es igual a los ciclos divididos por los segundos. Es decir a 50 ciclos por segundo habrá 50 Hz de frecuencia. Esta sería la fórmula:
 
 
 

 
 
Si en el osciloscopio la ruleta está en 0,21/DIV; un ciclo o pantalla completa. 0,21.8 DIV = 1,61 s.
 
El tiempo es igual a los ciclos divididos por la frecuencia.
 
Si pongo time/DIV en 0,1 ms, un ciclo o pantalla completa son 0,8 ms.
 
f = 1 dividido entre 0,8 ms = 1,25 KHz.
 
Para saber el tiempo que queremos ver usamos la fórmula para calcular el tiempo. Porque f = 1.t;
es decir, que la frecuencia es un ciclo por segundo y por tanto ciclos en una frecuencia f tardan t segundos.
 
 
Práctica teórica ¿Cuanto obtendremos de máxima y mínima frecuencia? Osciloscopio de 8 DIV

* De la ruleta de Time/Div cogemos de la zona de los milisegundos los valores .1 y 50.

Caso .1 ms - Un ciclo a pantalla completa poniendo la ruleta a .1 ms tendremos en la pantalla .8 o 0,8 ms.
Ahora para calcular la frecuencia dividimos 1 / 0.8 ms siendo 1 un ciclo y 0,8 el tiempo que tarda, asi que la frecuencia resultante es de 1,25 Khz, siendo KiloHerzios por estar dividiendo 1 / 10 elevado a menos 3 = 10 elevado a 3.

Caso 50 ms - Para este caso y para calcular la frecuencia haremos lo mismo que antes, es decir, el valor de la ruleta lo multiplicamos por los divisores que en este caso son 8 y nos da 400 ms.
Pasamos 400 ms a segundos dividiendo entre 1000 = 400 / 1000 = 0,4 segundos.
Ahora sacamos la frecuencia correspondiente a un ciclo = 1 / 0,4 s = 2.5 Hz
 
Si dividimos entre segundos, el resultado es Hercios, si dividimos entre milisegundos, el resultado es KiloHercios y si dividimos entre microsegundos, el resultado será MegaHercios.

Ejemplo de .2 segundos y ejempo de .1 microsegundo
En el caso de 0.2 segundos calcularemos la frecuencia y multiplicamos 0,2 segundos x 8 divisores = 1,6 segundos. Ahora dividimos 1 ciclo /  1,6 segundos = 0.625 Hercios

Y en el caso de .1 microsegundo haremos lo mismo, es decir, 0,1 microsegudo x 8 divisores = 0,8 microsegundos y si ponemos 1 ciclo / 0,8 microsegundos = 1,25 MHz





 
 
 
 
 
 
 
 
 
 





Rectificador de media onda

Descripción

El rectificador de media onda es un circuito empleado para eliminar la parte negativa o positiva de una señal de corriente alterna de lleno conducen cuando se polarizan inversamente. Además su voltaje es positivo.


A continuación se muestra el circuito:
 
 
Aunque el transformador cambia el voltaje, mantiene la corriente alterna. El diodo actúa rectificando la corriente para empezar a convertir la corriente continua, ya que solo permite el paso de corriente en una dirección.
 
 
Polarización directa
 
En este caso, el diodo permite el paso de la corriente sin restricción. Los voltajes de salida y de entrada son iguales, la intensidad de la corriente puede calcularse mediante la ley de ohm. Vi > 0. Ponemos una resistencia para proteger el diodo de la intensidad, ya que mucha I lo quemaría.

Polarización inversa

En este caso, el diodo no conduce, quedando el circuito abierto. No existe corriente por el circuito, y en la resistencia de carga RL no hay caída de tensión, esto supone que toda la tensión de entrada estará en los extremos del diodo. Vi < 0. Representación:


 
 




Vo = 0
Vdiodo = Vi
I = 0




Práctica puente de diodos

1.Fuente de alimentación- abierta, cerrada.

2.Polímetro.

3.Diodos.

4.Desoldar.

5.Medir.

6.Soldar.

7.Resistencia.

8.Desoldar.

9.Medir.

10.Soldar.

jueves, 17 de octubre de 2013

El diodo

Descripción y símbolo

Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido. Este término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más común en la actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductor conectada a dos terminales eléctricos.

El diodo de vacío (que actualmente ya no se usa, excepto para tecnologías de alta potencia) es un tubo de vacío con dos electrodos: una lámina como ánodo, y un cátodo.

De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones: por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con una resistencia eléctrica muy pequeña.

Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de cualquier señal, como paso inicial para convertir una corriente alterna en corriente continua. Símbolo del diodo:

 
 
 
 
El ánodo es el polo positivo y el cátodo el polo negativo.



El puente de diodos

Explicación y representación

El puente de diodos o mas conocido como puente rectificador es un circuito electrónico usado en la conversión de corriente alterna en corriente continua.

Consiste en cuatro diodos comunes, que convierten una señal con partes positivas y negativas en una señal únicamente positiva. Un simple diodo permitiría quedarse con la parte positiva, pero el puente permite aprovechar también la parte negativa.

El puente, junto con un condensador y un diodo zener, permite convertir la corriente alterna en continua. El papel de los cuatro diodos comunes es hacer que la electricidad vaya en un solo sentido, mientras que el resto de componentes tienen como función estabilizar la señal.

A continuación presento el esquema de un puente rectificador:

 
 
 
 
Los dos diodos de arriba dirigen la carga positiva por la derecha y la negativa por la izquierda. Pero para terminar el circuito tenemos que colocar otros dos diodos como barrera, e impedir que las cargas se ``vallan´´ por donde no deben.


martes, 15 de octubre de 2013

El Polímetro

Descripción

El polímetro es un aparato de medida multifuncional, es decir, que con él se pueden realizar medidas de diferentes magnitudes. Para hacerse una mejor idea al explicarlo es como si dispusieras varios aparatos de medida en un mismo dispositivo como el voltímetro, el amperímetro, el óhmetro, etc.

Con él se pueden realizar normalmente tres tipos básicos de medida:

  • Tensiones (tanto en corriente alterna como en continua).

  • Intensidades (tanto en corriente alterna como en continua).

  • Resistencias.

Además, se les añade otro tipo de capacidades como medidas de capacidades de condensadores, medida de semiconductores (diodos y transistores), etc.

Para realizar las medidas, el polímetro dispone de dos puntas de prueba o de contacto metálicas, con mangos de plástico que aíslan de descargas eléctricas.

Una de ellas es de color negro y va conectada al terminal marcado como COM.
La otra es roja y se ha de conectar en el terminal correspondiente al tipo de medición a realizar según especifiquen las instrucciones del aparato.


Hay dos tipos de polímetros: los analógicos y los digitales.

A continuación muestro un polímetro digital con sus distintas partes mencionadas:


 
 


En el conector denominado COM se conectará siempre la punta de contacto negativa, es decir, la de color negro tanto para medir tensiones, resistencias, corrientes, medidas de continuidad y comprobación de diodos.
 
En el conector denominado V- con el símbolo del ohmio se conectará la punta positiva, es decir, la de color rojo tanto para medir tensiones, resistencias, corrientes, medidas de continuidad y comprobación de datos.
 
En el conector denominado 10 A se conectará también la punta positiva, solo cuando la intensidad de la corriente a medir este en el rango de los 10 A.
 
En la parte superior de estos tres conectores nos encontramos con un selector giratorio de rango de medidas, de tal modo que girándolo podemos ir desplazándonos por las distintas medidas que se pueden realizar y podemos desconectar el polímetro si dicho  selector lo posicionamos en la posición off.
 

Romper el circuito para medir la intensidad

Para medir la I tengo que romper el circuito, es decir, tener dos extremos de los cables del circuito sueltos. Hay que poner el polímetro en paralelo para medir la tensión y en serie para medir la intensidad, pero así es como se debe hacer. No se puede literalmente romper el circuito por esa razón la intensidad se mide en la protoboard.

El polímetro tiene muy poca resistencia porque si tuviera mucha resistencia no se podría medir porque no podría pasar la intensidad.

Si quiero medir la tensión por ejemplo necesitaré una resistencia muy grande para que no se me distorsione el polímetro y la intensidad no pase dentro.

Transformador

El transformador está basado en fenómenos de inducción electromagnética.

La inducción es un fenómeno por el cual la intensidad pasa de una bobina a otra.

Consta de un núcleo de chapas magnéticas, al que rodean dos devanados, denominados primario y secundario.
 
El primario recibe La potencia de la red, por lo tanto se debe considerar como un receptor o
consumidor. Por el contrario, el secundario se une al circuito de utilización, pudiéndose considerar,
por lo tanto, como un generador.

Al conectar el devanado primario a una red de c.a. se establece un flujo alterno en el circuito
magnético que, a su vez, inducirá las ff. ee. mm. en el o los devanados secundarios:





















En resumen el transformador, es un aparato de inducción electromagnética destinado a transformar un  sistema de corrientes variables en otro o varios sistemas de corrientes, cuyas tensiones e intensidades son generalmente diferentes, aunque de la misma frecuencia.

La relación  entre las tensiones del primario y secundario es sensiblemente igual a la relación entre el número de espiras de los arrollamientos primario y secundario. A esta relación se la denomina como relación de transformación y queda definida por la siguiente fórmula:

V representa el voltaje y N representa el número de vueltas en las bobinas. Es decir a la misma potencia de 220 vatios por ejemplo por el cable más fino pasarán 220 V de la general y la intensidad será de 1 A. De mismo modo por el cable más gordo a 220 vatios de potencia el voltaje será de 12 voltios y la intensidad será de 18 A. Todos estos números salen de la relación entre V e I que se llama potencia. W= I . V; así que podemos sacar la intensidad sabiendo la potencia y el voltaje.

Esta anterior relación esta explicada con mis palabras pero en el siguiente video se puede apreciar la prueba de la relación de transformación a un transformador monofásico:


 





 


 






Lo básico

La electrónica

La electrónica se puede dividir o en analógica (los valores forman ondas), o en digital (unos y ceros)


La electricidad

La electricidad puede ser definida como un fenómeno físico, originado por las cargas eléctricas. Según la movilidad de los electrones en los átomos que componen la materia, la electricidad se clasifica en electricidad estática y en electricidad dinámica. La electricidad de una casa o similares no es igual que la de la electrónica. En una casa se usan 15 A, 220 V y corriente alterna. En la electrónica se usan 600 mA y entre 5 y 12 V generalmente.


La resistencia eléctrica
La resistencia eléctrica es la mayor o menor oposición que presenta un cuerpo al paso de la corriente eléctrica. Se representa como R y la unidad de medida es el ohmio.


La tensión eléctrica

Es la diferencia de potencial que existe entre dos puntos de un circuito. Se representa como V (voltio).


Intensidad eléctrica

Es la cantidad de electrones que circulan por un conductor en un segundo. Se representa como A y la medida de unidad es el amperio.

La intensidad es igual a la tensión dividida por la resistencia y esta relación eléctrica se ve en la ley de Ohm:


Así que V = I . R al igual que la intensidad es igual a el voltage dividido por la resistencia.
 
La relación entre V e I se llama potencia y se representa como y su unidad es el vatio (W).
W = V . I.


Términos en inglés

  •  La ley de Ohm en inglés se dice The Ohm´s law.
  • Intensidad es intensity.
  • Corriente eléctrica es electric current.
  • Voltage es voltage pronunciado como ``ch´´ al final.
  • Resistencia es resistance.
  • A mayor resistencia, menor intensidad se dice A higher resistance, lower intensity.  










lunes, 14 de octubre de 2013

La protoboard

Se conocen en castellano como "placas de prototipos" y son esencialmente unas placas agujereadas con conexiones internas dispuestas en hileras, de modo que forman una matriz de taladros a los que podemos directamente "pinchar" componentes y formar el circuito deseado.

Como el nombre indica, se trata de montar prototipos, de forma eventual, nunca permanente, por lo que probamos y volvemos a desmontar los componentes, quedando la protoboard lista para el próximo experimento.

Cada agujero de inserción está a una distancia normalizada de los demás, lo que quiere decir que un circuito integrado encajará perfectamente.

Tienen la ventaja de ser de rápida ejecución, sin necesidad de soldador ni herramientas, pero los circuitos que montemos deberán ser más bien sencillos, pues de otro modo se complica en exceso y las conexiones pueden dar lugar a fallos, porque la fiabilidad de las mismas decrece rápidamente según aumenta el número de éstas.