Circuito de exposición: “Filtro tipo PI (π)”.Gerardo Díaz Espinoza, Luis Javier Ixtepan Anota.

gerardo.diazespinoza96@outlook.comjavierixtepan@hotmail.com

Universidad Politécnica Metropolitana de Hidalgo.Tolcayuca, Estado de Hidalgo.

Como parte de las actividades de aprendizaje correspondientes a la materia de “Dispositivos electrónicos”, se presenta el informe de lo acontecido en el aula del programa educativo de Ingeniería en Aeronáutica con grado y grupo 5° “A”, cubriendo así el reporte de circuito en filtro tipo PI.

I. OBJETIVO.Realizar un circuito utilizando

condensadores o filtros que permitan darnos a conocer la rectificación a partir de la configuración del circuito, en este caso, se utiliza la configuración tipo PI.

II. INTRODUCCIÓN.

Como parte de la zona de filtros de una fuente de potencia, se utiliza la configuración de filtros en conexión tipo PI, lo cual se considera como el ideal para que la señal de corriente directa a la salida de la fuente sea totalmente rectificada con el hecho de que la calidad de la señal sea incrementada.

III. MARCO TEÓRICO.

Este filtro se llama de tipo pi (Fig. 1) porque su configuración se asemeja a la forma de la letra griega.A causa de que el primer elemento de filtro es el condensador C1, se le denomina filtro de entrada por condensador. Una característica de este tipo de filtro es que proporciona la máxima tensión de salida a la carga. Como se necesitan condensadores grandes, C1 y C2 son electrolíticos, conectados con la polaridad indicada. El máximo valor del condensador de entrada que se puede utilizar en un rectificador en condiciones de seguridad es ordinariamente especificado en las instrucciones del fabricante.

Fig. 1 Representación del circuito en filtro tipo PI ( π ).

De acuerdo a los materiales que se utilizaron es dicho circuito, se menciona también la fundamentación.

El resistor (Fig. 2) es el elemento de circuito más utilizado en la práctica. Sus usos más comunes son la disipación de potencia, generación de calor, limitación de corriente, división de voltaje, etc. El resistor se describe matemáticamente mediante la ley de Ohm. Los resistores se miden por esa razón en unidades llamadas Ohms, generalmente se utiliza el símbolo W para representar los Ohms. En la práctica los valores utilizados se extienden entre algunas décimas de ohm a varios millones de ohms. Para representar el valor de las resistencias se utiliza un código de colores. El código especifica claramente el valor y la precisión con que el elemento fue fabricado. Además de su valor es importante la potencia eléctrica que disipa un resistor.

Fig. 2 Resistores.

Se denomina solenoide (Fig. 3) a la bobina que, por su diseño, genera un campo magnético de gran intensidad. Esta bobina, de forma cilíndrica, cuenta con un hilo conductor que está enrollado de forma tal que la corriente provoca la formación de un campo magnético intenso.

A través del hilo conductor del solenoide circula la corriente y se genera el campo: mientras más extensa sea la bobina, más uniforme resulta el campo en su interior. De acuerdo al núcleo, el solenoide puede actuar como electroimán.

Fig. 3 Solenoide con núcleo de hierro.

Un condensador electrolítico (Fig.4) es un tipo de condensador que usa un líquido iónico conductor como una de sus placas. Típicamente con más capacidad por unidad de volumen que otros tipos de condensadores, son valiosos en circuitos eléctricos con relativa alta corriente y baja frecuencia. Este es especialmente el caso en los filtros de alimentadores de corriente, donde se usan para almacenar la carga, y moderar el voltaje de salida y las fluctuaciones de corriente en la salida rectificada. También son muy usados en los circuitos que deben conducir corriente alterna pero no corriente continua. Es un dieléctrico, es un electrolito constituido por óxido de aluminio impregnado en un papel absorbente. Es un elemento polarizado, por lo que sus terminales no pueden ser invertidos. Generalmente el signo de

polaridad viene indicado en el cuerpo del capacitor.

Fig. 4 Capacitor electrolítico.

IV. MATERIAL Y EQUIPO.

2 capacitores electrolíticos de 4.7 µF a 25 volts.

Resistencia de 1 MΩ. Resistencia de 630 Ω. 4 diodos rectificadores IN4007. Transformador de bajada 127-12 VCA, 60

Hz. Simulador multisim. Solenoide.

V. DESARROLLO.

De acuerdo a la configuración del circuito, se utilizó el material anteriormente mencionado. Con ello mismo, se realizó un puente de diodos a partir de los 4 diodos rectificadores, alimentando el circuito con el transformador de bajada de voltaje físicamente.

Se hizo uso del simulador Multisim para observar la gráfica de comportamiento de la señal rectificada a la salida del circuito, después de pasar por los filtros y la configuración del solenoide como carga derivativa central.

El circuito utilizado, se muestra a continuación (Fig. 5), observando sobre las ramas del circuito la configuración PI a la que se encuentran los capacitores electrolíticos, conectados en paralelo, divididos por la resistencia interna de la bobina que se muestra de manera horizontal entre ambos capacitores.

Fig. 5 Circuito de filtros en tipo PI en simulador.

En el circuito, para identificar el comportamiento de la señal, fue necesario hacer uso de un osciloscopio para identificar la señal de entrada que se estaba obteniendo a partir del puente de diodos generados en un principio como parte de la señal que se iba a hacer pasar por los filtros. Dicha señal del diodo se muestra como una señal rectificada de media onda (Fig. 6).

Fig. 6 Señal de media onda a la entrada, antes de los filtros.

Ya identificada la señal rectificada en la entrada del circuito, se procedió a medir con otro osciloscopio la señal que se otorgaba a la salida del mismo circuito, considerando que ya era una señal pasada por los filtros (capacitores electrolíticos) que se reducen a la configuración tipo PI, mostrando el valor en la resistencia de carga final (Fig. 7).

Fig. 7 Señal rectificada después de los filtros.

De acuerdo a lo observado a partir de las gráficas obtenidas y por la exposición realizada, esta configuración es la ideal para obtener una mejor calidad de señal rectificada a la salida de cualquier circuito que sea un generador de señal eléctrica.

VI. CONCLUSIONES.

Gerardo Díaz Espinoza:

Al efectuar el filtro PI nos mostró como el rizo puede ser minimizado por la resistencia antes de la bobina, es decir entre más valor tiene la resistencia, mayor es la disminución del rizo, para nosotros fue el mejor filtro que puede haber ya que al pasar esta etapa, la línea de voltaje es constante.

Luis Javier Ixtepan Anota:

Esta configuración de filtros en PI, es una generalización de conexión para asegurar que la señal tiene una calidad garantizada, pues elimina los rizos de una señal que al principio no se mostraba igual. Por eso, la etapa de filtros en una fuente de potencia, está bien implementada para determinar un intercambio de señales, considerando el importante trabajo que hace el diodo rectificador desde el inicio de los circuitos.

RECONOCIMIENTO.

Agradecemos a la Ing. Martha Olivia García Cañedo, por impartirnos su conocimiento previo en docencia, para poder llevar a cabo dicha práctica, y que en su momento fue supervisada y aprobada.

REFERENCIAS.

[1]R. Vázquez, Txelo, A. Gallego, Olatz, E. Uztarroz, Izaskun, I. Lasa, Amaya, “Análisis básico de circuitos eléctricos y electrónicos”. Pearson.Prentice Hall, Madrid, 2004.

[2]L. Boylestad, Robert, Nashelsky, Louis. “Electrónica: Teoría de circuitos y dispositivos electrónicos”, 10a Edición, Pearson-Prentice Hall, México, 2009.