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4/8/23, 22:49 Informe - koewkjlkjl about:blank 1/7 Preparación de reportes de Informe de Tareas individuales y laboratorios . Tarea 1 - Introducción al análisis de circuitos resistivos Integrante 1 (Arial, 11 Pts, centrado) e-mail: integrante1@institución (quitar hipervínculo) RESUMEN: El presente paper muestra el resultado de las 3 practicas propuestas en clases, para este desarrollo se hizo uso del software de simulación online como herramienta para comprobar losTinkerkad resultados teóricos obtenidos monuelamente, las practicas incluyen circuitos resistivos, circuitos con capacitores, transistores y diodos. . PALABRAS CLAVE: resistencia, diodo ley de Kirchhoff, voltaje 1 INTRODUCCION Para desarrollar circuitos eléctricos complejos es importante contar con una buena base conceptual, por lo que este documento tiene como objetivo fortalecer el conocimiento de los circuitos de resistencia, circuitos de diodos y circuitos de compuerta lógica, todos estos elementos representan el eslabón principal para el desarrollo Por un lado , por un lado, se estudiarán y aplicarán las leyes de Kirchoff de corriente y voltaje, mediante el análisis del funcionamiento de transistores y compuertas lógicas, por otro lado, se realizarán pruebas reales para cada circuito desarrollado. 2 DESARROLLO DE LA PRACTICA 2.1 practica 1 El estudiante debe realizar el montaje en el simulador de cada uno de los esquemáticos mostrados en las figuras 1 y 2 respectivamente. En cada montaje debe tener en cuenta la disposición de valores mostrada en la tabla 1. Tabla 1 materiales para el montaje de circuitos simulados 2.1.1 CIRCUITO EN SERIE a. Para el circuito mostrado en la imagen 2, el estudiante debe aplicar las leyes de Kirchhoff y encontrar las ecuaciones de nodos y mayas de este. El estudiante debe resolver dichas ecuaciones para conocer la corriente de malla principal y los voltajes en las resistencias junto con la resistencia equivalente (Valores teóricos). El paso a paso de este procedimiento debe estar consignado en el informe de laboratorio y los valores solicitados deben estar plasmados en la tabla imagen 1 circuito en serie Ley de malla Para resolverlo planteamos nuestra malla como se ven en la imagen 3 imagen 2 solución de malla para el circuito a partir de la imagen 3, sacamos la ecuación del circuito Resolvemos: 1 4/8/23, 22:49 Informe - koewkjlkjl about:blank 2/7 Preparación de reportes de Informe de Tareas individuales y laboratorios . Para hallar los valores de voltajes de las resistencias hacemos uso de la ley de Ohn Ahora solo falta calcular el valor de la resistencia equivalente del circuito, para eso solo hacemos la serie de las tres resistencias del circuito, obteniendo b. Utilizando el multímetro en modo adecuado, se debe medir el voltaje en cada resistencia, la corriente de malla y la resistencia equivalente del circuito (Valores medidos). Con los valores teóricos obtenidos procedemos a realizar la simulación de nuestro circuito para determinar los valore de corriente de malla y voltaje en cada resistencia, para eso implementamos en tinkercad.com el circuito de la imagen 4, con el que obtenemos resultados imagen 3 captura de pantalla de Tinkerkad.com con la simulación del circuito en serie para hallar valores de corriente y voltaje https://www.tinkercad.com/things/3YP8hngfTJl-daring-duup para realizar la simulación para la resistencia equivalente sustituimos el medidor de voltaje por un medidor de resistencia y se desconecta la batería obteniendo algo como la figura 5 imagen 4 captura de pantalla de Tinkerkad.com, con la simulación para hallar la resistencia equivalente del circuito serie https://www.tinkercad.com/things/3YP8hngfTJl-daring- duup Por último procedemos a medir el valor de la corriente que circula por el circuito con la ayuda del amperímetro, conectándolo en serie con la carga, como se observa en la imagen 6 imagen 6 captura de pantalla de Tinkerkad.com, con la simulación para hallar corriente total del circuito serie https://www.tinkercad.com/things/3YP8hngfTJl-daring-duup ahora con los valores simulado llenamos la tabla: Tabla 2 valores de voltaje, corriente y resistencia, teóricos vs medido s C. Preguntas de profundización circuito serie •¿Qué pasa si aumento el valor de la resistencia R2? Al aumentar el valor de esta resistencia habría una disminución en la caída de tensión, es decir que el voltaje en mesa resistencia seria mayor • ¿Cree usted que en un circuito físico real los valores serian diferentes? ¿De ser así, cual es la razón para que esto suceda? Si, en el circuito en la vida real los valores podrían variar un poco debido a las condiciones reales de todos los componentes, los contactos y la perdidas de precisión en los resistores • Después de medir el voltaje en las 3 resistencias calcular la potencia en la resistencia R2 (Teórico y práctico). La potencia seria: TEORICAMENTE: PRACTICA: 2.1.2 CIRCUITO EN PARALELO 2 4/8/23, 22:49 Informe - koewkjlkjl about:blank 3/7 Preparación de reportes de Informe de Tareas individuales y laboratorios . Para el circuito mostrado en la figura 2, el estudiante debe aplicar las leyes de Kirchhoff y encontrar las ecuaciones de nodos y mayas de este. Dichas ecuaciones deben ser resueltas para conocer el voltaje y las corrientes en las resistencias junto con la resistencia equivalente (Valores teóricos). El paso a paso de este procedimiento debe estar consignado en el informe de laboratorio y los valores solicitados deben estar plasmados en la tabla 3. imagen 5 circuito en paralelo Ley de nodos Para resolverlo, hacemos uso de los nodos, en el circuito de la figura 6 obtenemos dos nodos como lo vemos en la imagen 7 imagen 6 solución por nodos para el circuito en paralelo nodo 1: Nodo 2: Ahora en el nodo 1 tenemos que: Los voltajes en las resistencias serian Ahora determinamos la resistencia equivalente del circuito, para esto hacemos el triple paralelo, de R1, R2 y R3, obteniendo: a. Utilizando el multímetro en el modo adecuado, se debe medir el voltaje y la corriente en cada resistencia junto con la resistencia equivalente (Valores medidos). Las mediciones de voltaje y corriente para este circuito se pueden ver en la imagen 8 imagen 7 captura de pantalla de Tinkerkad.com con la simulación para medir los voltajes y la corriente del circuito en paralelo https://www.tinkercad.com/things/3YP8hngfTJl- daring-duup para medir la resistencia equivalente solo se debe sustituir la fuente por un multímetro, obteniendo los resultados de la imagen 9 imagen 8 captura de pantalla de Tinkercad.com con la simulación para determinar la resistencia equivalente del circuito https://www.tinkercad.com/things/3YP8hngfTJl- daring-duup ahora con los datos teóricos y de simulación procedemos a llenar la tabla Tabla 3 resultados de valores de corriente, voltaje y resitencia medidos vs simulados C. Preguntas de profundización circuito paralelo. • ¿Qué sucede si R1 es mucho menor (al menos 10 veces) que R2 Y R3? Disminuiría el flujo de corriente en R2 Y R3 • Sí desconecto la R1 ¿qué sucede con la corriente en la resistencia R3? 3 4/8/23, 22:49 Informe - koewkjlkjl about:blank 4/7 Preparación de reportes de Informe de Tareas individuales y laboratorios . Aumentaría la corriente en R3 • ¿Varía el voltaje si desconecto alguna de las tres resistencias? No varia, puesto que es un circuito en paralelo, el voltaje se mantiene constante 2.2 practica 2 2.2.1 diodos El estudiante debe realizar los montajes de las figuras 6 y 7 en el simulador Tinkercad y comprobar el funcionamiento, formas de onda y voltajes en los elementos solicitados, las evidenciasfotográficas utilizadas en las practicas presenciales son reemplazadas por pantallazos del simulador en donde se muestran los datos solicitados junto con los enlaces a los montajes respectivos. imagen 9 circuito rectificador de onda completa para el desarrollo de este punto se realizó la siguiente simulación que se evidencia en la imagen 11 imagen 10 simulación del rectificador de onda completa https://www.tinkercad.com/things/3YP8hngfTJl-daring-duup • Si cambio el valor del condensador por uno de valor más grande ¿Qué pasa con la señal de salida? Tendríamos menos rizado a la salida, es decir las ondas resultantes serán mas aplanadas, buscando la forma a una señal DC • ¿Qué papel cumple el condensador en el circuito? El condensador tiene la función de filtrar la señal, es decir eliminar el rizo de la señal • ¿Qué diferencias existe entre Vpp, Vp y Vrms? Vpp es el voltaje pico a pico, Vrms es un cálculo de Vpp que produce el voltaje de CC equivalente que entregaría la misma energía a la carga. • Calcule estos voltajes para 2 señales diferentes, y explique paso a paso como se obtienen a partir de la señal de salida del osciloscopio valores para una señal de una amplitud de 14 Valores para una señal de amplitud 25 2.2.2 Transistores El estudiante debe variar la fotoresistencia de forma gradual y registrar el comportamiento de la carga(motor) evidenciando paso a paso el comportamiento del motor a diferentes valores de la resistencia (debe tener conectado un multímetro en el motor y la resistencia en todo momento para comparar los valores de voltaje y resistencia). imagen 11 circuito para practica de transistores para el desarrollo de esta práctica se implementó el siguiente circuito en tinkercad imagen 12 implementación del circuito con transistores https://www.tinkercad.com/things/3YP8hngfTJl-daring-duup Debe realizar el mismo proceso que el inciso anterior para diferentes valores del potenciómetro teniendo 4 4/8/23, 22:49 Informe - koewkjlkjl about:blank 5/7 Preparación de reportes de Informe de Tareas individuales y laboratorios . conectado en todo momento multímetros en el motor(voltaje) y en la base del transistor (corriente). imagen 13 implantación del circuito con transistores variando los valores del potenciómetro https://www.tinkercad.com/things/3YP8hngfTJl-daring-duup imagen 14 implementación del circuito con transistores variando el potenciómetro https://www.tinkercad.com/things/3YP8hngfTJl-daring-duup • ¿Qué papel cumple el transistor? En este circuito, cumple la función de interruptor. Y permite que el motor encienda o se apague. • ¿Qué papel cumple el diodo conectado al colector del transistor? permite que la corriente circule en un solo sentido, al llegar al motor • ¿Qué papel cumple el potenciómetro? El potenciómetro se usa para regular (Subir o bajar) la diferencia de potencial proveniente de la batería ¿Qué configuración de transistor utiliza? la configuración que utiliza este transistor en este circuito es de Colector común, es la aplicación típica de Acoplamiento de impedancia • Explique ¿qué es el estado de corte y saturación de un tránsito BJT? Podemos decir que un transistor esta en corte cuando la corriente del colector es igual a la corriente del emisor, y esta a su vez es igual a 0.(Ic=Ie=0). Podemos decir que un transistor esta saturado cuando la corriente de colector ≈ corriente de emisor = corriente máxima, (Ic ≈ Ie = Imáx). Se puede decir que la unión E se comporta como un cable, ya que la diferencia de potencial entre C y E es muy próxima a cero. 2.3 Practica 3 El estudiante debe verificar en la hoja de especificaciones de cada una de las compuertas y elementos del montaje de la imagen 16 y hacer un listado de características solicitado: • Voltaje de operación • Configuración de pines • Funcionalidad • Limitaciones térmicas • Temperatura de trabajo imagen 15 componentes para la practica 3 imagen 16 circuito para la practica 3 74HC00 Vint: 2-5.5v Configuración de pines: 5 4/8/23, 22:49 Informe - koewkjlkjl about:blank 6/7 Preparación de reportes de Informe de Tareas individuales y laboratorios . imagen 17 configuración de pines de la compuerta 74HC00 Funcionalidad: Es una compuerta NAND, corresponde a la negación de una and lógica Limitaciones Térmicas: -40°C a 128°C Compuerta 74HC02 Vint: 2-5.5v Configuración de pines: imagen 18 configuración de pines de la compuert 74HC02 Funcionalidad: Es una compuerta NOR, corresponde a la negación de una OR lógica Limitaciones Térmicas: -40°C a 128°C Temperaturas de trabajo: -40°C a 125°C Compuerta 74HC08 Vint: 2-6V Configuración de pines: imagen 19 configuración de pines de la compuerta 74HC08 Funcionalidad: Compuerta AND de dos entradas Limitaciones Térmicas: -40°C a 128°C Temperaturas de trabajo: -40°C a 125°C Compuerta 74HC32 Vint: 2-6V Configuración de pines: imagen 20 configuración de pines de la compuerta 74HC32 Funcionalidad: Compuerta OR de dos entradas Limitaciones Térmicas: -40°C a 128°C Temperaturas de trabajo: -40°C a 125°C 6 4/8/23, 22:49 Informe - koewkjlkjl about:blank 7/7 Preparación de reportes de Informe de Tareas individuales y laboratorios . Una vez el estudiante tenga estos datos interpretados de la hoja de especificaciones, debe realizar el montaje de la Figura 9 y comprobar el funcionamiento de cada una de las compuertas usando un interruptor de 4 imagen 21 implementación del circuito con compuertas para desarrollo de la practica 3 https://www.tinkercad.com/things/3YP8hngfTJl-practica- 3/editel salidas y 1 led para cada una. El estudiante debe diligenciar la Tabla 10 para cada de las compuertas probadas. Compuerta 74HC00 A B salida 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Compuerta 74HC02 A B salida 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 Compuerta 74HC08 A B salida 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Compuerta 74HC32 A B salida 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 La evidencia de funcionamiento se encuentra en el video de sustentación 3 CONCLUSIONES Con la resolución de esta actividad se pudo comprender la importancia que tienen las leyes de Kirchhoff, ya que son una herramienta fundamental a la hora de buscar los valores de voltaje y corriente en circuitos Así mismo también se evidencia la gran aplicabilidad que tienen los transistores y diodos en la electrónica, ya que con estos componentes se realizan la mayoría de los dispositivos que conocemos en la actualidad En cuanto a los circuitos lógicos, se pudo evidenciar todas las aplicaciones que se realizan con ellos, su fácil implementación y resultados eficaces Por ultimo se pudo conocer la importancia de los sofware de simulación, que pueden eliminar los pequeños errores en los cálculos a mano, también aportan facilidad de uso y eliminan la necesidad de buscar componentes físicos 4 REFERENCIAS [1] Barrales Guadarrama, R. Barrales Guadarrama, V. R. y Rodríguez Rodríguez, M. E. (2016). Circuitos eléctricos. pp. 10-15 Retrieved from [2] Charles K, Matthew N,(2013), capitulo 1 conceptos básicos, en Fundamentos de Circuitos Eléctricos 7
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