Instituto Tecnológico de León
Electrónica analógica
Reporte de laboratorio
Norberto Charbel Moreno Rodríguez
Héctor Ulises Chávez Solís
Juan Uriel Montes Servín
Samuel Isaac Trujillo Manríquez
26/08/2023.
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Practica 1. Desrrollo de circuitos electricos, Ejercicios de Electrónica Analógica
En este documento desarrollamos una practica para determinar el voltaje y corrinete de varios circuitos
Tipo: Ejercicios
2022/2023
1 / 18
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Instituto Tecnológico de León
Electrónica analógica
Reporte de laboratorio
Norberto Charbel Moreno Rodríguez
Héctor Ulises Chávez Solís
Juan Uriel Montes Servín
Samuel Isaac Trujillo Manríquez
Introducción
En este reporte se expondrá todo lo que hemos visto en clase y lo que hicimos en esta práctica, enfocándonos principalmente en lo que es los diodos, sus aplicaciones y la elaboración de estos mismos en los circuitos, además de que vamos a exponer claramente lo que es un diodo, como funciona y para qué sirve en un circuito. Además, se agregarán las fórmulas que se utilizaran en este tipo de circuitos tomando en cuenta los nodos, que, aunque no cambian mucho hay ciertas cosas que se requieren de tomar en cuenta cuando se están integrando diodos en un circuito, ya que la corriente o el voltaje pueden llegar a variar bastante dependiendo de cómo y cuantos diodos se estén usando. También se agregará un pequeño manual de cómo usar el multímetro al medir el voltaje o el amperaje dentro de cualquier circuito, para así tener los menos accidentes posibles, como un cortocircuito en el propio circuito o igual que al usar mal el multímetro este se queme o descomponga. De igual manera se tratará de explicar cada paso que nosotros hicimos al momento de hacer esta práctica, para no tener problemas en caso de que se requiera hacer esta práctica de nuevo o alguna parecida, así tener una idea clara de cómo hacerlo más eficientemente y más cómodamente.
Marco teórico
Diodo
Un diodo es un dispositivo semiconductor que actúa esencialmente como un interruptor unidireccional para la corriente. Permite que la corriente fluya en una dirección, pero no permite a la corriente fluir en la dirección opuesta. Los diodos también se conocen como rectificadores porque cambian corriente alterna (CA) a corriente continua (CC) pulsante. Los diodos se clasifican según su tipo, voltaje y capacidad de corriente. Los diodos tienen una polaridad determinada por un ánodo (terminal positivo) y un cátodo (terminal negativo). La mayoría de los diodos permiten que la corriente fluya solo cuando se aplica tensión al ánodo positivo. Figura 1.1 Representación del diodo ideal con polarización directa
Diodo Ideal
Un diodo ideal significa un diodo perfecto que tiene todas las propiedades en su perfecto sentido sin defectos. Por lo general, un diodo opera en condición de polarización directa o inversa. Esto quiere decir que no presenta resistencia al voltaje o la corriente, por lo tanto, actúa como si fuera un puente cuando el voltaje va en dirección a donde apunta el diodo como se muestra la figura 1.1 imagen: Esta imagen representa un diodo que esta polarizado en directa, es decir que el positivo sigue por dónde va el diodo, en caso de ser el caso contrario, es decir que el voltaje vaya en dirección contraria a donde apunta el diodo, entonces el diodo se comportaría como si estuviera abierto el circuito, en otras palabras, es como si tuviera una resistencia infinita, por el cual no pasaría nada de corriente, como se muestra en la siguiente imagen:
Diodo real
Ahora que conocemos como sería el Diodo real, procederemos a definir a como es un diodo en la vida real, el cual no existe como tal un diodo con 0 resistencia al voltaje, solo hay 2 tipos de diodos con resistencia de voltaje, los cuales son el diodo de Silicio (Si), el cual tiene una resistencia de voltaje de 0.7V y el diodo de Germanio (Ge) el cual tiene una resistencia de 0.3V. Esto quiere decir que cuando es insertado un diodo dentro de un circuito, por ejemplo, con una fuente de 5 Volts, y esos 5 volts pasan por un diodo de Silicio, entonces el voltaje en el resto del circuito será de 4.3 volts. Figura 1.2 Diodo ideal colocado en polarización inversa Pero igualmente que el diodo ideal al ponerse en polaridad inversa, la corriente no va a poder circular por el circuito, aquí es donde entra otro concepto que es el voltaje de ruptura. El voltaje de ruptura es aquel voltaje que supera la capacidad del diodo de retener el voltaje, es decir que el voltaje es demasiado alto como para que el diodo no pase el voltaje, por lo tanto, el diodo es obligado a conducir el voltaje en polaridad inversa, pero esto no es bueno para el diodo, ya que se reduce su vida útil o simplemente se estropea el componente.
- La sección. Cuanto más grande es la sección, menos resistencia ofrece el conductor. Se mide en [m2]. Figura 1.4 Partes de una resistencia.
Uso del Multímetro
Voltaje Ahora se definirá como usar el multímetro para medir el voltaje del circuito: ● Coloque pin rojo en la entrada V y pino negro en la entrada de tierra. Los multímetros digitales se consideran los dispositivos más convenientes para medir voltaje y otras medidas (como amperios y ohmios). Inserte o pin rojo en una entrada marcada con una V e inserte o pino negro en la entrada de tierra. ● El símbolo de CC suele estar indicado por una línea recta y tres puntos inferiores, mientras que el símbolo de CA suele ser una línea ondulada. Algunos multímetros muestran alternativamente DC como DCV y AC como ACV. Descubrí que estos símbolos no encendían el botón y encendían el tipo de voltaje que se desea medir. ● Configure el multímetro para medir voltios en lugar de amperios y ohmios. Si intentas medir el voltaje sin estar en la unidad correcta, el multímetro puede terminar dañado. ● Ahora es importante que ya está todo configurado el multímetro y listo para usar, conectar los cables en paralelo al componente del que se desea saber el voltaje y dentro de la pantalla del multímetro debería aparecer el voltaje que circula sobre el componente Amperaje o corriente: ● Determina la escala de amperaje para tu multímetro digital. Cada modelo está calibrado para manejar una cierta cantidad de corriente, y esta calibración debe ser
adecuada para el sistema eléctrico que deseas probar. Por ejemplo, si circulas 200 A a través de un multímetro calibrado para solo 10 A, terminarás arruinando su fusible. ● Selecciona la función apropiada en tu multímetro. Para medir el amperaje, tienes que seleccionar la función adecuada tanto para el amperaje en corriente alterna o para corriente directa, dependiendo del sistema eléctrico que pruebes. Ya sea corriente alterna o directa. ● Establece el rango en tu multímetro. Para asegurarte de no arruinar el fusible del dispositivo, ajusta la sensibilidad máxima de amperaje muy por encima de tu lectura esperada. Puedes reajustarlo si el multímetro no muestra lectura cuando esté conectado en tu sistema. ● Ya que todo está conectado y que estes seguro de que pasa voltaje por el circuito ahora el multímetro se colocará en serie al componente del que se quiere medir la corriente.
Voltaje de caída de cada diodo
De acuerdo con los datos obtenidos mediante la práctica se pudo apreciar que el voltaje tiene a ser similar en un rango de 0.6 a 0.7 para diodos de silicio que están conectados directamente, ya que al estar en inversa suele medir un voltaje distinto.
El diodo IN
El diodo 1N4001 es un componente de silicio de unión p-n de alta corriente y baja tensión.
La caída de tensión entre el ánodo y cátodo de un diodo
Este efecto se debe a que la corriente del ánodo al cátodo del diodo genera una pequeña cantidad de energía, que se puede liberar si se obstruye el flujo de corriente. Esta liberación de energía puede llevar a una caída de la tensión a través del diodo. La caída de tensión en un diodo puede variar dependiendo de varios factores, como la polarización directa o inversa del diodo, y su resistencia. En general, los diodos de silicio con polarización directa presentan una caída de tensión que va de 0,5 a 0,8 voltios, mientras que los diodos de germanio con polarización directa tienen una caída de tensión que va de 0,2 a
0,3 v.
Desarrollo
1ro.
Usando los materiales y una vez en el laboratorio, se prendió una fuente de voltaje del mismo, se colocó a un voltaje de 5v, se le conectaron un par de caimanes a este y empleando el multímetro se corroboro que este estuviera arrojando el voltaje indicado.
2do.
Tras ello, se comenzó con el montaje de los circuitos, empleando los materiales indicados en el orden dado por los diagramas.
Tras realizar los circuitos, se les conecto a la fuente de voltaje indicada y usando el multímetro, se comenzó con las medidas de los componentes indicados en la práctica, siendo que estos deberían ser similares a los arrojados por las simulaciones y cálculos realizados. Circuito 1 en simulación Cálculo del circuito 1 Circuito 2 en Simulación (^) Circuito 3 en Simulación Circuito 4 en Simulación
Resultados Circuito 1 y la tabla de los valores arrojados Circuito 1 en protoboard Circuito 2 y la tabla de los valores arrojados Cálculos de circuito 2,3, Voltaje Corriente Diodo (Directa) 0.705V 13mA R1 4.632V 13mA
Circuito 4 en Protoboard Pruebas de las Mediciones Circuito 1. Medición de voltaje del diodo. Circuito 1. Medición de corriente del diodo. Circuito 2. Medición de voltaje de R1. Circuito 1. Medición de corriente de R1. Circuito 2. Medición de voltaje del diodo. Circuito 2. Medición de corriente del diodo. Voltaje Corriente Diodo 1 (Directa) 0.686V 9mA Diodo 2 (Inversa) 0.675V 3mA R6 1.238V 6mA R7 0.431V 0mA
Circuito 2. Medición de voltaje de R2. Circuito 2. Medición de corriente de R2. Circuito 2. Medición de voltaje de R3. Circuito 2. Medición de corriente de R2. Circuito 3. Medición de voltaje del diodo. Circuito 3. Medición de corriente del diodo. Circuito 3. Medición de voltaje del R4. Circuito 3. Medición de corriente de R4. Circuito 3. Medición de voltaje de R5.
El voltímetro se coloca de manera paralela al componente, es decir si se quiere sacar el voltaje de una resistencia el positivo y el negativo debe estar en una pata diferente del otro
- ¿El voltaje de caída en cada diodo es el mismo en todos los circuitos? Si, ya que además de que pasa en algunos más voltajes que en otros, también la polaridad cambia
- ¿Los diodos son de silicio o de germanio? Los diodos son de Silicio
- ¿De qué depende la caída de tensión entre ánodo y cátodo de un diodo? Del material que haya sido fabricado el diodo y también depende el voltaje que entre
Conclusiones
Norberto Moreno En base a la practica desarrollada se pudo analizar la importancia de los componentes de un circuito eléctrico, así como la utilidad de colocar de manera adecuada ellos componentes ene l circuito, ya que de tener un mal ensamblaje el circuito tiene a no funcionar o arrojar datos erróneos, es por esto que en el desarrollo de nuestros circuitos nos topamos con un numerable cumulo de fallas debido al mal uso del material con el que contábamos, asimismo, debido a las fallas mecánicas de algunos componentes, nos fue más difícil el poder desarrollar la práctica, ya que el multímetro que utilizamos para la recolección de datos tenia fallas a la hora de medir la corriente, por otra parte, la falta de material de laboratorio y la falta de organización en el equipo fueron piezas clave para el fracaso momentáneo de la práctica, sin embargo, como se pudo apreciar fue posible llevarse a cabo gracias a la instrumentación que conseguimos. Samuel Trujillo En la practica pudimos darnos cuenta de la importancia de los diodos en su uso y como el simple hecho de colocar uno en inversa o en directa podía alterar por completo el flujo de corriente y voltaje a lo largo de un circuito, eso mayormente visto con facilidad en los circuitos dos y tres, donde vasto con el cambio de uno de estos para que las mediciones fueran diferentes. De igual forma aprendimos el correcto uso de un multímetro ya que la forma en que se coloquen sus terminales puede variar y arrojar diversos resultados, por lo que su correcto uso y comprensión fue necesario para determinar correctamente tanto corriente como voltaje de cada componente. Hector Chavez La práctica profundizó en la vital importancia de los componentes y el montaje preciso en los circuitos eléctricos. Los errores de diseño pueden provocar fallos de funcionamiento e imprecisiones en las mediciones, como lo demuestra el descubrimiento de numerosos fallos relacionados con los materiales y problemas mecánicos. A pesar de obstáculos como fallas en los multímetros y falta de materiales, la práctica se llevó a cabo gracias al equipo adecuado. Además, se encontró la importancia de los diodos para cambiar el flujo de corriente y voltaje. Fue esencial tener una habilidad precisa en el uso de un multímetro para obtener las medidas correctas para cada componente. Juan Uriel Para finalizar con esta investigación y práctica, me gustaría decir que un diodo tiene muchas implicaciones al ser usado en un circuito, desde lo que es el voltaje que se va a utilizar hasta como se va a armar el circuito, ya que si se quiere transformar una corriente alterna a una polar, se va a requerir de armar el circuito de manera correcta y en la polaridad requerida, al igual que al hacer las mediciones con el multímetro debes saber sobre el tema de como conectar el positivo y el negativo, para así que salga el voltaje o el amperaje correcto de acuerdo con los cálculos. Ya que a nosotros no nos salía de principio el voltaje y el amperaje correcto porque no estaban conectados adecuadamente los pines