Electrónica Análoga I
2014-II
Pre-Informe de laboratorio- “Manejo de equipos” Guarnizo M. Juan (813032, Member of National University, analog electronic I,2014
III. Marco teórico Abstract—in this Paper is the first pre-report content for handling equipment laboratory belonging to the Analogic electronic class. The general goal of the prereport is to set up the good mode the laboratory that it will carry out. Also implement all the knowledge learning in class and can to contrast the laboratory results.
I.
Objetivos
Objetivo general Implementar circuitos que permitirán aprender a calcular y medir con equipos de laboratorio las tensiones RMS y DC, impedancias de entrada y de salida de los equipos de medición y de un circuito. I.1.
Objetivos específicos Practicar el manejo de tres instrumentos del laboratorio: El osciloscopio de doble traza o dos canales, el multíme- tro digital y los generadores de señales de baja frecuencia. Calcular y medir valores medios y eficaces de tensión de distintas señales. Medir la impedancia de salida de un generador de señales, la impedancia de entrada a un circuito y la impedancia de entrada de un osciloscopio.
Valor Eficaz Se define como el valor de una corriente rigurosamente constante (corriente continua) que al circular por una determinada resistencia óhmica pura produce los mismos efectos caloríficos (igual potencia disipada) que dicha corriente variable (corriente alterna). De esa forma una corriente eficaz es capaz de producir el mismo trabajo que su valor en corriente directa o continua. Como se podrá observar derivado de las ecuaciones siguientes, el valor eficaz es independiente de la frecuencia o periodo de la señal.
I.2.
II.
Valor del área que forma con el eje de abscisas partido por su período. El valor medio se puede interpretar como el componente de continua de la oscilación sinusoidal. El área se considera positiva si está por encima del eje de abscisas y negativa si está por debajo. Como en una señal sinusoidal el semiciclo positivo es idéntico al negativo, su valor medio es nulo. Por eso el valor medio de una Oscilación sinusoidal se refiere a un semiciclo. Mediante el cálculo integral se puede demostrar que su expresión es la siguiente
Materiales e Instrumentos Requeridos
1
Osciloscopio de 2 Canales.
1
Generador de señales con resistencia de salida
de 50 ti. 2 Multímetros Digitales (uno de ellos True RMS). 3
Valor medio
Sondas.
Varias
cálculos)
Resistencias y potenciómetros (según
IV.Práctica La práctica se divide en 2 partes. Cada una de ellas implica trabajo previo al día de la práctica y durante el día de la práctica. -
3.1 Medición de señales:
Determine matemáticamente el valor eficaz (R.M.S) y el valor medio (D.C) para las siguientes señales:
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- Senuidal simĂŠtrica de 5 Vpp a frecuencia de 200 Hz - Cuadrada simĂŠtrica de 2 Vpp a frecuencia de 100 Hz Por ser un valor sinusoidal su mĂĄxima amplitud es el valor de voltaje pico. Como en este caso es 5V el voltaje pico a pico su amplitud es 2.5v
-
Valor eficaz 2
�0+�
√
1 âˆŤ đ?‘‰đ?‘?đ?‘?2 đ?‘ đ?‘–đ?‘›2 (đ?‘¤đ?‘Ą) đ?‘‘đ?‘Ą đ?‘‡
Por ser un valor de onda cuadrada su mĂĄxima amplitud es el valor de voltaje pico. Y se debe calcular por partes: -
Valor eficaz
đ?‘Ą0
2 2
�/2
�
1 âˆŤ 1đ?‘Łđ?‘?đ?‘? đ?‘‘đ?‘Ą + âˆŤ −(−1đ?‘Łđ?‘?đ?‘?) đ?‘‘đ?‘Ą đ?‘‡
√
2đ?œ‹
√200đ??ťđ?‘§ âˆŤ 2,5đ?‘Ł2 đ?‘ đ?‘–đ?‘›2 (đ?‘¤đ?‘Ą) đ?‘‘đ?‘Ą
0
�/2
0 � 2
2
2đ?œ‹
1 − đ?‘?đ?‘œđ?‘ 2(đ?‘¤đ?‘Ą) √200đ??ťđ?‘§. 6,25đ?‘Ł âˆŤ đ?‘‘đ?‘Ą 2 2
�
√100đ??ťđ?‘§ ∗ 1đ?‘Ł âˆŤ đ?‘‘đ?‘Ą + 1đ?‘Ł âˆŤ đ?‘‘đ?‘Ą đ?‘‡ 2
0
0
1
2đ?œ‹
2
√200đ??ťđ?‘§. 6,25đ?‘Ł âˆŤ 0
2đ?œ‹
1 25đ?‘Ł âˆŤ đ?‘?đ?‘œđ?‘ 2(đ?‘¤đ?‘Ą) đ?‘‘đ?‘Ą − 2 2
Sabiendo que el periodo es T= y tenemos que la frecuencia � se encuentra a 100 Hz T=0,001
0
đ?‘‡ 6,25đ?‘Ł √200đ??ťđ?‘§. 6,25đ?‘Ł ] − sin 2(đ?‘¤đ?‘Ą)] → đ?‘¤đ?‘Ą = 2đ?œ‹ 2 4
0,0005
2
2
√100đ??ťđ?‘§ ∗ 1đ?‘Ł âˆŤ
0,001
0
1 2 √ 200đ??ťđ?‘§. 6,25đ?‘Ł 200đ??ťđ?‘§ − 0 2
âˆŤ đ?‘‘đ?‘Ą
đ?‘‘đ?‘Ą + 1đ?‘Ł
0,0005
2
√100đ??ťđ?‘§ ∗ {1đ?‘Łđ?‘‡](0 − 0,0005)} + {1đ?‘Łđ?‘‡](0,0005 − 0,001)
6,25 2,25 √ → 2 → đ?‘…đ?‘€đ?‘† = 1,59 2 √2 2
-
Valor medio
2
√100đ??ťđ?‘§ ∗ [{0,0005} + {0,0015}]
2
�0+�
√100đ??ťđ?‘§ ∗ {0,002} → 2√0,2 → RMS=0,44
1 âˆŤ đ?‘‰đ?‘? đ?‘ đ?‘–đ?‘› (đ?œƒ) đ?‘‘đ?œƒ đ?‘‡ đ?‘Ą0
�
1 âˆŤ 2,25đ?‘Ł đ?‘ đ?‘–đ?‘› (đ?œƒ) đ?‘‘đ?‘Ą đ?‘‡
-
Valor medio
0
2đ?œ‹
1 . 2,25 âˆŤ sin(đ?œƒ) đ?‘‡ 0
1 . 2,25(− cos(đ?œƒ))] (0, đ?œ‹) đ?‘‡
Por lo tanto como el valor de la grĂĄfica del seno su periodo es cada 2Ď€, sin embargo existe parte de la funciĂłn de forma negativa, por ende en el valor medio esta parte negativa se da en valor absoluto y se duplica remplazando: 1 . 2,25đ?‘Ł[−(−1) − (−1)] đ?œ‹
2,25 → 0,71 → 0,71 ∗ 2 đ?œ‹ Vm= 1,43
�/2
�
1 âˆŤ 2đ?‘Łđ?‘?đ?‘? đ?‘‘đ?‘Ą + âˆŤ 2đ?‘Łđ?‘?đ?‘? đ?‘‘đ?‘Ą đ?‘‡ 0
�/2
1
Sabiendo que el periodo es T= y tenemos que la frecuencia đ?‘¤ se encuentra a 100 Hz T=0,001 100đ??ťđ?‘§ ∗ {2đ?‘Łđ?‘‡](0 − 0005)} + {2đ?‘Łđ?‘‡](0,0005 − 0,001) 100 ∗ 0,002 → đ?‘‰đ?‘š = 0,2
http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/marquez/cursos/docs/ondacuadrada.png http://ddtorres.webs.ull.es/Docencia/Intalaciones/Electrifica/Image18.gif
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-Triangular de 8 Vpp a frecuencia 200 Hz - Valor eficaz Por ser un valor de onda triangular su mĂĄxima amplitud es el valor de voltaje pico. Y se debe calcular por un intervalo, el cual representa una cuarta parte del intervalo:
-Senoidal de 5 Vpp, nivel D.C. IV a frecuencia 500 Hz De manera anĂĄloga segĂşn los 3 primeros ejemplos se emplean las ecuaciones planteadas, y se desplazan los valores enteros del valor de la media con la frecuencia correspondiente.
đ?œ‹ 2
2
√ 1 âˆŤ( đ?‘‰đ?‘? đ?œƒ)2 đ?‘‘đ?œƒ đ?‘‡ đ?œ‹â „2 0
Eficaz=
2,25 2
√2
→ ��� = 1,59
đ?œ‹ 2
2
√ 1 âˆŤ(2 ∗ 4đ?‘Ł đ?œƒ)2 đ?œƒ đ?‘‘đ?œƒ đ?œ‹â „ đ?œ‹ 20 đ?œ‹ 2
2
√ 2 64đ?‘Ł ∗ âˆŤ đ?œƒ 2 đ?‘‘đ?œƒ đ?œ‹ đ?œ‹2 0
3 √128đ?‘Ł ∗ đ?œƒ ](đ?œ‹ − 0) 3 đ?œ‹ 3 2
2
2
√
128đ?‘Ł đ?œ‹ 3 ∗ − 0) 3đ?œ‹ 3 23
16đ?‘Ł 4 √ → = đ?‘…đ?‘€đ?‘† 2,30 3 √3
2
-
-Triangular de 8 Vpp, nivel D.C. 4V, frecuencia de 300 Hz 4đ?‘Ł
√3
= ��� 2,30
Valor medio đ?œ‹ 2
1 2đ?‘‰đ?‘? âˆŤ( đ?œƒ) đ?‘‘đ?œƒ đ?‘‡ đ?œ‹ 0
1 2đ?‘‰đ?‘?
đ?œ‹ 2
đ?œ‹â „ đ?œ‹ âˆŤ(đ?œƒ) đ?‘‘đ?œƒ 2 0
4 đ?œ‹2
4 đ?œ‹2
1 đ?œ‹ đ?‘Łđ?‘? đ?œƒ 2 ] ( − 0) 2 2
1 đ?œ‹2 1 1 đ?‘Łđ?‘? ( − 0) → đ?‘Łđ?‘? → 4 → 2đ?‘Ł 2 4 2 2
http://www.rfcafe.com/references/electrical/images/triangle_wave_rms_avg.gif
-Cuadrada de 5 Vpp, nivel D.C. 5V a frecuencia de 120 Hz
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2. Investigar que es el ciclo útil de una señal y como se mide. Un ciclo de trabajo es el porcentaje de un período en el que una señal está activa. Un período es el tiempo que tarda una señal para completar un ciclo on-and-off. Como una fórmula, un ciclo de trabajo se puede expresar como: http://www.dwebcrm.com/live/upload/3/screen_shot_2012-11-21_at_9.48.00_am.png
Donde D es el ciclo de trabajo, T es el tiempo que la señal está activa, y P es el período total de la señal. Por lo tanto, un ciclo de trabajo del 60% significa que la señal es de 60% del tiempo, pero fuera de 40% del tiempo. El " tiempo ON" para un ciclo de trabajo del 60% podría ser una fracción de un segundo, un día, o incluso una semana, dependiendo de la longitud del período. Ciclos de trabajo se pueden utilizar para describir el porcentaje de tiempo de una señal activa en un dispositivo eléctrico, como el interruptor de alimentación en una fuente de alimentación de conmutación o el disparo de potenciales de acción por un sistema vivo tal como una neurona . 3. Investigar la diferencia entre los multímetros RMS y True RMS. Los multímetros RMS True (Root mean square) a diferencia de los RMS son que este nos indica el grado de distorsión de la forma de onda a ser medida y se calcula dividiendo el valor de pico de la corriente entre el verdadero valor eficaz. Para una sinusoide perfecta el Factor de cresta es 1.414, y cuanto más distorsionada este la señal, mayor es el Factor de cresta debido a que la relación entre el valor de pico y el valor rms es mayor. Agregado a esto tienen un ancho de banda más amplio que un RMS no verdadero. Por otro lado también maneja un alto porcentaje de seguridad ya que dos los medidores deberían ser capaz de trabajar al máximo del voltaje esperado de 600 en la entrada. Sin embargo, para su propia seguridad es conveniente estar protegido por si ocurre un pico de tensión inesperado, debido a un transitorio o debido a otros problemas. Cuando se elige un medidor True que cumpla con las normativas, uno puede estar seguro que será capaz de realizar medidas seguras en los sistemas de potencia eléctrica bajo todas las circunstancias.
4. Impedancia de Salida y Entrada de un circuito. La impedancia se define como la oposición total al flujo de la corriente alterna (señal de audio) en un circuito eléctrico, y es medida en ohms. La impedancia de salida de un dispositivo que suministra potencia de audio, es la medida de que tan fácil, la potencia fluirá a través de esa salida. Esta es conocida como la impedancia de la fuente, porque esta es la impedancia en la salida de las fuentes sonoras. La impedancia de una entrada se refiere a la medida en ohms, en la entrada de un dispositivo, en la cual la señal es aplicada. Es la medida de cuanta potencia de entrada tiende a desarrollar un dispositivo (a partir de un voltaje de salida dado). Esta es conocida como la impedancia de carga. Ya que es la impedancia que determina que tan cargada de potencia, estará la salida. En los más modernos circuitos de audio es considerado benéfico que la impedancia de la fuente (salida), sea baja, y que la impedancia de carga (entrada) sea alta, pero todo dentro de sus límites. Bibliografía
1. "Definition: duty cycle". Federal Standard 1037C, "Telecommunications: Glossary of Telecommunication Terms". Boulder, Colorado: Institute for Telecommunication Sciences. 1996. Retrieved March 3, 2011. 2. Usuario digital, Edición 41, 20/08/14 http://www.usmp.edu.pe/publicaciones/boletin /fia/info75/index.php?pag=multi 3. Valor eficaz, Wikipedia. Recuperado de Wikipedia el 20/08/14 en http://es.wikipedia.org/wiki/Valor_eficaz 4. Lección 25, impedancias, Universidad abierta y a distancia. Rescatado el 20/08/14