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Circuitos en CC2 Carga de Condensadores - Monografía



 
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Electrónica. Teoría. Conceptos. Cálculos. Kirchoff. Polímetro. Osciloscopio. Ley de Ohm



CONCEPTOS TEÓRICOS UTILIZADOS:



En la tabla que se expone a continuación, viene indicado el código de colores para resistencias:

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LEY DE OHM:



La ley de Ohm también se puede enunciar diciendo que el valor o intensidad de la corriente en un resistor lineal es directamente proporcional a la tensión aplicada e inversamente proporcional a la resistencia. Esto puede expresarse mediante la fórmula:

I = U/R
Donde I es la corriente en amperios, U es la tensión en voltios, y R es el valor de la resistencia en ohmios.
A partir de la formula anterior se sacan las demás formulas correlacionadas


LEYES DE KIRCHOFF:



Son dos leyes:

1ª ley o ley de las corrientes:



La suma algebraica de todas las intensidades que llegan a un nudo es igual a la suma algebraica de todas las intensidades que se alejan del mismo nudo, consideradas todas ellas en el mismo instante de tiempo. Se considera nudo al punto del circuito donde concurren mas de dos conductores.
8808.gif

2ª ley o ley de las tensiones:



En toda malla o circuito cerrado la suma algebraica de todas las fuerzas electromotrices debe ser igual a la suma algebraica de las caídas de tensión en todas las resistencias intercaladas a lo largo de dicha malla o circuito cerrado.
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POLIMETRO:



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 EL OSCILOSCOPIO



Introducción:



El Osciloscopio es uno de los más importantes aparatos de medida que existen actualmente. Representan gráficamente las señales que le llegan, pudiendo así observarse en la pantalla muchas más características de la señal que las obtenidas con cualquier otro instrumento.
Hay muchos aparatos de medidas capaces de cuantificar diferentes magnitudes. Por ejemplo, el voltímetro mide tensiones, el amperímetro intensidades, el vatímetro potencia,  etc. Pero, sin duda alguna, el aparato de medidas más importante que se conoce es el Osciloscopio. Con él, no sólo podemos averiguar el valor de una magnitud, sino que, entre otras muchas cosas, se puede saber la forma que tiene dicha magnitud, es decir, podemos obtener la gráfica que la representa.
Por otra parte los osciloscopios digitales tienen un aspecto totalmente distinto a los convencionales pero, si entendemos el funcionamiento de los  Analógicos, será  muy sencillo aprender a manejar los digitales. Los más modernos son, en realidad,  un pequeño computador destinado a captar señales y a representarlas  en la pantalla de la forma más adecuada.
Éstos tratan de imitar los antiguos mandos de los osciloscopios normales, de modo que, en realidad, sólo es necesario aprender la forma en que el aparato se comunica con el usuario. Esto se hace normalmente en forma de menús que pueden aparecer en pantalla con opciones que el usuario puede elegir con una serie de  pulsadores.
La forma de trabajo de un osciloscopio consiste en dibujar una gráfica “Una gráfica es una  curva que tiene dos ejes de referencia, el denominado de abscisas u horizontal  y el eje de ordenadas o vertical.  Para representar cada punto de la gráfica tememos que dar dos coordenadas,  una va a corresponder a su posición respecto al eje horizontal y la otra va a ser su posición respecto al en el vertical. Esta gráficas se va a representar en la pantalla que tienen todos los osciloscopios” debido al movimiento de un haz de electrones sobre una pantalla de fósforo que la parte interna del tubo de rayos catódicos. Para representar dicha señal sobre el tubo se realiza una división en dos partes: señal vertical y señal horizontal. Dichas señales son tratadas por diferentes amplificadores y, después, son compuestas en el interior del osciloscopio.

Un osciloscopio puede ser utilizado para estudiar propiedades físicas que no generan señales eléctricas, por ejemplo las propiedades mecánicas. Para poder representar en pantalla del osciloscopio dichas propiedades, en necesario utilizar transductores  que conviertan la señal que le llega, en este caso la mecánica, en impulsos eléctricos. Un osciloscopio es un aparato que basa su funcionamiento en la alta sensibilidad que tiene a la tensión, por lo que se pondría entender como un  voltímetro de alta impedancia. Es capaz de analizar con mucha presión cualquier fenómeno que podamos transformar mediante un transductor en tensión eléctrica.

Con el osciloscopio se pueden hacer varias cosas, como:

- Determinar directamente el periodo y el voltaje de una señal.
- Determinar indirectamente la frecuencia de una señal.
- Determinar que parte de la señal es DC y cual AC.
- Localizar averías en un circuito.
- Medir la fase entre dos señales.
- Determinar que parte de la señal es ruido y como varia este en el tiempo.

En todos los osciloscopios podemos distinguir tres partes:

a)    la pantalla;
b)    un canal de entrada por las que se introduce la diferencia de potencial a medir;
c)    una base tiempos.
a) La pantalla es dónde vamos a ver las señales introducidas por el canal de entrada. Está fabricada con un material fluorescente que se excita a la llegada de los electrones procedentes de un tubo de rayos catódicos situado en el interior del osciloscopio.
b) El canal de entrada para la señal de tensión (en nuestro osciloscopio hay dos) consta de un borne para la recepción de la señal así como un conmutador giratorio para cada canal, que permiten variar el factor de amplificación de la señal según el eje Y. Esta amplificación posee un ajuste fino, pero para realizar medidas éste deberá estar en su posición CAL (posición tope en sentido horario).
Dos conmutadores  nos señalan en su escala el número de voltios por división que tenemos. Esta será la base con la cual podremos conocer el valor de nuestra señal. Cada cuadrado de la pantalla del osciloscopio representa el valor elegido en la escala.
El error de medida se corresponde con la menor indicación en la pantalla (o la mitad) del aparato.
c) La base tiempos es vital en el osciloscopio para el registro de las señales que varían con el tiempo. El valor de la tensión de la señal de entrada aparece según el eje vertical (eje Y) y la señal es representada en función del tiempo según el eje horizontal (eje X). Este mando posee también un ajuste fino y deberá estar girado a tope en sentido horario para que la escala de medida de tiempos que indica el mando sea correcta.
Para ver correctamente en la pantalla señales que no permanecen estacionarias en la misma, el osciloscopio dispone de un control de disparo    (trigger), que permite fijar en la pantalla todas las señales.
El error de medida se corresponde con la menor indicación en la pantalla (o la mitad) del aparato.


GENERADOR DE FUNCIONES:


Un Generador de Funciones es un aparato electrónico que produce ondas senoidales, cuadradas y triangulares, además de crear señales TTL. Sus aplicaciones incluyen pruebas y calibración de sistemas de audio, ultrasónicos y servo.
Este 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.

1. Controles, Conectores e Indicadores



1.    Botón de Encendido (Power button). Presione este botón para encender el generador de funciones. Si se presiona este botón de nuevo, el generador se apaga.
2.    Botón de Encendido (Power button). Presione este botón para encender el generador de funciones. Si se presiona este botón de nuevo, el generador se apaga.
3.    Luz de Encendido (Power on light). Si la luz está encendida significa que el generador esta encendido.
4.    Botones de Función (Function buttons). Los botones de onda senoidal, cuadrada o triangular determinan el tipo de señal provisto por el conector en la salida principal.
5.    Botones de Rango (Range buttons) (Hz). Esta variable de control determina la frecuencia de la señal del conector en la salida principal.
6.    Control de Frecuencia (Frecuency Control). Esta variable de control determina la frecuencia de la señal del conector en la salida principal tomando en cuenta también el rango establecido en los botones de rango.
7.    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 conector en la salida principal.
8.    Botón de rango de Voltaje de salida (Volts Out range button). Presiona 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 . Vuelve 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 .
9.    Botón de inversión (Invert button). Si se presiona este botón, la señal del conector 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. La siguiente tabla, muestra esta relación.
10.    Control de ciclo de máquina (Duty control). Jala este control para activar esta opción.
Offset en DC (DC Offset). Jala este control para activar esta opción. Este control establece el nivel de DC y su polaridad de la señal del
11.    conector en la salida principal. Cuando el control esta presionado, la señal se centra a 0 volts en DC.
12.    Botón de Barrido (SWEEP button). Presiona 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 conector de barrido externo (EXTERNAL SWEEP) localizado en la parte trasera del generador de funciones.
13.    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.
14.    Ancho del Barrido (Sweep Width). Este control ajusta la amplitud del barrido.
15.    Conector de la salida principal (MAIN output connector). Se utiliza un conector BNC para obtener señales de onda senoidal, cuadrada o tiangular.
16.    Conector de la salida TTL (SYNC (TTL) output connector). Se utiliza un conector BNC para obtener señales de tipo TTL.

ENUNCIADO DE LA PRACTICA:



Dibujar las curvas de carga de tension y corriente con las tres constantes de tiempo del circuito.
t1=2 Sg
t2=12 Sg
t3=20 Sg

ESQUEMAS:

Esquema del circuito inicial:
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CALCULOS REALIZADOS:



TEÓRICOS:



Calcular las resistencias necesarias:

R1=2/470*10-6=4255
R2=12/470*10-6=25531
R3=20/470*10-6=42553

Comprobar el tiempo de carga:

Vc=E*(1-e-t/t)
6=12*(1-e-t/2)
0.5=1-e-t/2
0.5-1=-e-t/2
0.5=e-t/2
0.5=  e-t/2
-0.693=-T/2*  e
-0.693=-T/2
T=-2/-0.693
T=2.89 Sg
Hallamos las constantes de tiempo fijando un condensador de 470 F y dando valores a R:

tR1=470 F*4K=1.88 Sg
tR2=470 F*22K=10.34 Sg

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BIBLIOGRAFIA:



-Conocimientos propios (apuntes)
-Diversas fotocopias de años anteriores proporcionadas por Nemesio Carro





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