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1 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL CENTRO DE ESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS No. 3 “ESTANISLAO RAMÍREZ RUÍZ” Sensores Práctica 2 Divisor de Tensión. Sistemas de Control Eléctrico Profesora: M.C. Libia Zoraida Torres Vargas. Alumno: Herrera Rangel Héctor Francisco. Boleta: 2019031074 Grupo: 5IM2. Ecatepec de Morelos, Edo. Méx., 06 noviembre 2020 2 ÍNDICE Índice ……………………………………………………………………………………………… 2 Objetivo …………………………………………………………………………………………… 3 Introducción teórica ……………………………………………………………………………… 3 Desarrollo de la práctica ………………………………………………………………………... 4 Conclusiones …………………………………………………………………...….……………. 12 3 OBJETIVO. Analizar un circuito serie construido con resistores, calculando y midiendo la resistencia total. Analizar las caídas de tensión en un circuito serie de resistores. Analizar y construir un circuito divisor de voltaje con dos resistores. Analizar y construir un circuito divisor de voltaje con más de dos resistores. INTRODUCCIÓN TEÓRICA. Resistencia. Se le denomina resistencia eléctrica a la oposición al flujo de corriente eléctrica a través de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (Ω), en honor al físico alemán Georg Simon Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre. Símbolos de la resistencia eléctrica en un circuito. Divisor de tensión. Un divisor de voltaje es un circuito simple que convierte un voltaje grande en uno más pequeño. Usando solo dos resistencias en serie, y un voltaje de entrada, podemos crear un voltaje de salida que es una fracción del de entrada. Los divisores de voltaje son uno de los circuitos más fundamentales en la electrónica. Un divisor de voltaje involucra aplicar una fuente de voltaje a través de una serie de dos resistencias. Lo puedes ver dibujado de diferentes formas, pero debería ser esencialmente el mismo circuito. La ecuación del divisor de voltaje asume que conoce tres valores del circuito anterior: Voltaje de Entrada (Vin), y los dos valores de las resistencias (R1 y R2). Dado esos valores, podemos usar esta ecuación para encontrar el voltaje de salida (Vout): https://es.wikipedia.org/wiki/Georg_Simon_Ohm https://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctrico https://cursos.mcielectronics.cl/wp-content/uploads/2014/09/image0011.png https://cursos.mcielectronics.cl/wp-content/uploads/2014/09/image002.png 4 DESARROLLO DE LA PRÁCTICA. EJERCICIO 1. CIRCUITO SERIE. Dibuje y construya un circuito serie con tres resistores. Calcule y mida la resistencia total. Compárelas y diga si son equivalentes. R1= 220 R2 = 470 R3 = 1 k Rt medida = 1663 k Rt calculada= 1690 k En esta imagen muestro la medición de la resistencia total del circuito en serie. Son totalmente equivalentes 𝑅𝑇 ≈ 𝑅𝑇𝑀, la ligera diferencia se da por el mas menos que nos dice el fabricante que puede tener el resistor. 5 Ejercicio 2. Caídas uno de tensión en cada de los resistores. Se calculará y posteriormente se pasará a la medición del voltaje en cada uno de los resistores en el circuito para que por último se coloquen en una tabla. Los cálculos se darán a partir de las siguientes fórmulas. VT = IRT Ley de Ohm despejamos la I y la calculamos. I = VT / RT Con el valor de I se calculan las caídas de tensión en cada uno de los resistores. V1 = IR1 Caída de tensión en el R1. V2 = IR2 Caída de tensión en el R2. V3 = IR3 Caída de tensión en el R3. VT= V1+ V2 + V3 Voltaje total calculado. Voltaje. Vt. V1. V2. V3. Medido. 4.99 V 0.64 V 1.38 V 2.94 V Calculado. 4.998 V 0.650 V 1.39 V 2.958 V Quisiera aclarar que el valor de la corriente es de I = 2 mV ≈ 2.958 mV para tener mayor exactitud en los cálculos, así como yo lo hice. También aclarar que el orden en el que hice mi circuito no respeta tal cual el orden que nos indicaba el diagrama, esta así por comodidad mía. 6 EJERCICIO 3. Construya y analice los siguientes divisores de tensión. A) Construya un divisor de voltaje con dos resistores de 470 y una fuente de 5 V. Calcule y mida el voltaje de salida. (Realice sus cálculos). La ecuación para saber el voltaje de salida es la siguiente: La primera foto estoy midiendo el voltaje total, en la de en medio se mide la tensión en el primer resistor y por último es la caída de tensión en el segundo resistor. Voltaje. Vt. V1. V2. Medido. 4.97 V 2.47 V 2.48 V Calculado. 5 V 2.5 V 2.5 V A su vez al comparar el voltaje medido con el calculado es muy cercano resultando equivalentes, por lo que: V medido ≈ V calculado V out = R2 R 1 + R 2 V i n 7 B) Construir un divisor de tensión con dos resistores de 1 k. Al igual que con el ejercicio anterior en la primera foto se mide el voltaje total, para la segunda es la tensión en el primer resistor y la última foto es la caída de tensión en el segundo resistor. Una observación que quiero dar es que, si los resistores solo son del mismo valor, la tensión se dividirá entre el número de resistores del mismo valor. Voltaje. Vt. V1. V2. Medido. 4.97 V 2.48 V 2.47 V Calculado. 5 V 2.5 V 2.5 V A su vez al comparar el voltaje medido con el calculado es muy cercano resultando equivalentes, por lo que: V medido ≈ V calculado Los resultados entre el inciso A y B podemos ver que son prácticamente lo mismo debido a lo que ya había mencionado antes como observación, de que, al ser del mismo valor, la tensión se va a dividir entre el número de resistencias, como ambos circuitos son de dos resistores tendrán los mismos resultados. 8 El ejemplo claro de esto se ve en la siguiente imagen donde se resalta con LED’s. C) Construir un divisor de tensión con dos resistores: R1= 470Ω y R2 = 1KΩ La primera foto estoy midiendo el voltaje total, en la de en medio se mide la tensión en el primer resistor y por último es la caída de tensión en el segundo resistor. Voltaje. Vt. V1. V2. Medido. 4.99 V 1.58 V 3.37 V Calculado. 4.991 V 1.59 V 3.401 V A su vez al comparar el voltaje medido con el calculado es muy cercano resultando equivalentes, por lo que: V medido ≈ V calculado 9 D) Construir el divisor de tensión con dos resistores: R1= 1 k y R2 = 470 La primera foto estoy midiendo el voltaje total, en la de en medio se mide la tensión en el primer resistor y por último es la caída de tensión en el segundo resistor. Voltaje. Vt. V1. V2. Medido. 4.98 V 3.38 V 1.58 V Calculado. 4.991 V 3.401 V 1.59 V A su vez al comparar el voltaje medido con el calculado es muy cercano resultando equivalentes, por lo que: V medido ≈ V calculado Al comparar los resultados de los incisos C y D, lo único que cambia son las posiciones porque en si son los mismos resultados, las resistencias cambian de posición. Al igual que en la comparación entre A y B, entre C y D también tengo la demostración de cómo se da la caída de tensión en cada uno de los dos resistores con LED´s. 10 EJERCICIO 4 Construya un divisor de voltaje de cuatro resistores. R1=470Ω, R2=330Ω, R3=1kΩ, R4 =220 Ω. Tomando el valor de tensión de la fuente de alimentación que esté utilizando. Calcule y mida los tres voltajes de salida del divisor. Realice sus cálculos y compare el resultado teórico con las lecturas obtenidas con el voltímetro. Fórmulas para el cálculo de los voltajes de salida en un divisor de tensión de 3 o más resistores. 𝑉𝑜𝑢𝑡 = ( RD R1+𝑅2….+𝑅𝑛 )Vin 𝑉𝑜𝑢𝑡 = ( RD 𝑅𝑇 ) Vin RD = 𝛴de los resistores que están por debajo de Vout 𝑅𝑇 = R1 + 𝑅2… .+𝑅𝑛 𝑉𝑜𝑢𝑡 =voltaje de salida del divisor de tensión Vin = voltaje de entrada o fuente de alimentación 11 La primera foto estoy midiendo el voltaje total, en la segunda mido el voltaje de salida 1, la tercera imagen se presenta la medición de la salida de voltaje 2 y por último la salida de voltaje 3. Voltaje. Vt. Vout1. Vout2. Vout3. Medido. 4.99 V 3.82 V 3.01 V 0.52 V Calculado. 5 V 3.83 V 3.01 V 0.54 V A su vez al comparar el voltaje medido con el calculado es muy cercano resultando equivalentes, por lo que: V medido ≈ V calculado 12 CONCLUSIONES. Se construyeron circuitos serie de resistores para ver el comportamiento en la resistencia. En base a estos circuitos ver el comportamiento que tendrá la tensión en cada uno de los diferentes resistores. Se construyeron los divisores de tensión con dos resistores y también con más de dos resistores, para ver cómo es que serán las salidas de voltaje.
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