electronica basica act.11

ESCUELA DE CIENCIAS BSICAS, TECNOLOGA E INGENIERA

201419 Electrnica Bsica Gua de Actividades y Respuestas a la actividad

Act No. 11. Evaluacin Final

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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

INGENIERIA DE TELECOMUNICACIONES

ELECTRONICA BASICA (201419)

METODOLOGIA VIRTUAL

Act.11 - Evaluacin Final

Presenta

Tutor

Director de curso

Medelln

15 - Junio - 2013




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INTRODUCCIN

Con esta actividad se da a conocer la facilidad de manejo de la herramienta

ofimtica, para simular los circuitos, adems de evidenciar lo estudiado en el

curso con las unidades 1 y 2, resolviendo los ejercicios planteados, los

cuales planteaban niveles de complejidad que pudieron ser resueltos con

investigaciones en internet y realizando nuevamente lecturas a el documento

base del curso.

GUA DE ACTIVIDADES LA FUENTE DE ALIMENTACIN




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La mayor parte de los circuitos electrnicos prcticos trabajan a partir de un voltaje de alimentacin de CC. Este ltimo puede ser suministrado, por ejemplo, por una batera. Las bateras ofrecen varias ventajas, siendo la ms importante su naturaleza porttil. Sin embargo, existen situaciones en las cuales el uso de bateras puede resultar muy costoso. En estos casos, debe recurrirse al uso de fuentes de alimentacin, las cuales operan desde la red pblica de corriente alterna AC y proporcionan voltajes de corriente continua CC ms econmicos, estables y potentes.

Figura No. 1 Estructura de una fuente de alimentacin

Una fuente de alimentacin, en general, tiene la estructura mostrada en la figura 1: El voltaje de AC de entrada, proveniente de la red pblica, se aplica a un transformador, el cual se encarga de reducir su valor, por ejemplo, de 120VAC a 20VAC para adaptarlo a las necesidades de la carga. El voltaje de AC, obtenido en el devanado secundario o de salida del transformador, alimenta entonces un circuito rectificador, el cual se encarga de convertirlo en un voltaje de CC pulsante. Este ltimo, aunque ya tiene una polaridad +/- definida, presenta notables variaciones de amplitud, las cuales deben ser filtradas para conseguir un voltaje de CC uniforme, Esta funcin la hace un filtro, conformado generalmente por uno o ms condensadores. El voltaje de salida del filtro puede aplicarse a la carga en forma directa o a travs de un regulador Zener. Este ltimo es un circuito electrnico que se encarga de mantener constante el voltaje sobre la carga, independientemente de las variaciones en el voltaje de entrada o de la corriente demandada por la carga. Las fuentes provistas de regulador se denominan fuentes reguladas. El elemento final de cualquier fuente de alimentacin es la carga, es decir el componente o circuito que recibe la potencia de CC. Suponga que trabaja para una compaa que disea, prueba, fabrica y comercializa varios instrumentos electrnicos, incluyendo fuentes de alimentacin de CC. Su primera asignacin es, desarrollar y probar en el simulador PSpice Student 9.1 (o cualquier otro simulador) una fuente de alimentacin rectificada por puente de




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diodos y regulada por diodo Zener con base en el conocimiento que ha adquirido hasta ahora. La Fuente de Alimentacin debe satisfacer las siguientes especificaciones: Corriente de carga sin regular (Max): 50mA Corriente de carga regulada: 20mA Voltaje de salida regulado 4.7V CC Nota: Tenga en cuenta que en PSpice no se cuenta con el transformador por esta razn utilice el smbolo VSIN, asumindolo como el devanado secundario (Vsec) y este entrega un valor de 20VAC Pico a una frecuencia de 60Hz.

FASE 1 RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA TIPO PUENTE Conociendo que el voltaje del devanado secundario es de 20VAC Pico se inicia el diseo del circuito rectificador de onda completa tipo puente. Dada las Formulas Relacionadas al Rectificador de Onda Completa tipo puente:

Definiciones: Vrms (sec): Valor eficaz del voltaje del secundario. VProm (sec): Valor promedio del voltaje del secundario. VP (Sal): Valor pico de salida. PIV: Voltaje de Pico Inverso. 1.1 Complete luego de los clculos la siguiente tabla:

Vrms(sec) VProm(sec) VP(Sal) PIV

14.14V 12.73V 18.6V 19.3V

1.2 Cul de los valores anteriormente calculado es que mostrara un voltmetro digital comn? R//. El voltaje que muestra el voltmetro es el VRMS. 1.3 Qu ventaja tiene el usar un rectificador de onda completa tipo puente frente a uno de onda completa con derivacin central?




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R//. Ventajas del rectificador tipo Puente:

* Entrega el doble de voltaje que el de onda completa con derivacin central en el mismo transformador. * El PIV puede ser igual o mayor a de el Vmax del secundario del transformador. * No requiere que el transformador tenga derivacin central.

1.4 Es la siguiente afirmacin falsa o verdadera? La frecuencia de la onda de salida en un rectificador de onda completa tipo puente es la mitad del valor de la entrada R//. Falso

FASE 2 FILTRADO CON CAPACITOR

En esta etapa del diseo se debe encontrar el mnimo valor del condensador que se debe colocar en paralelo con la salida del circuito rectificador para lograr el filtrado de la corriente pulsante y tambin lograr un mnimo rizado. Esta variacin se denomina rizado (ripple) y tiene la misma frecuencia del voltaje rectificado. Su amplitud pico a pico (Vrpp) est dada, en forma aproximada, por la siguiente frmula:

En prctica, debe buscarse que la amplitud del rizado Vrpp sea lo ms pequea posible ya que este voltaje alterno puede manifestarse como un ruido por ejemplo en los amplificadores de audio. Para ello, el valor del condensador de filtro (C) debe ser escogido de tal modo que el producto Rc C, llamado la constante de tiempo del circuito TC, sea mucho mayor que el perodo de la seal de entrada ( T=1/f ), por lo menos diez veces. 2.1 Teniendo en cuenta la informacin anterior y recordando que la mxima corriente que debe manejar nuestra fuente es 50mA. Encuentre el valor del condensador para lograr una tensin de rizado de 0.3 VPP.

C

2.77mF

2.2 El condensador se carga aproximadamente al valor pico de la salida del rectificador tipo puente VP (Sal) teniendo el valor de la corriente 50mA por ley de Ohm se conoce valor de Rc y de este modo se logra calcular un valor aproximado de la constante de tiempo Rc C complete la siguiente tabla:




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T Tc

16.66mS 2.576 x 10^3

2.3 Se cumple la condicin de que TC debe ser al menos 10 veces mayor a T?

SI NO

X

FASE 3 REGULADOR ZENER

En este punto del diseo de la fuente alimentacin regulada se debe elegir un diodo Zener cuyo valor de Voltaje Zener sea aprox al valor de tensin que se desea mantener constante a la carga en este caso 4.7V CC a 20mA. Dadas las Formulas:

Definiciones: VS: Valor de la fuente de tensin no regulada VZ: Voltaje Zener (parmetro en hoja del fabricante) PZmx: Potencia mxima soportada por el Zener (parmetro en hoja del fabricante) PZ: Potencia disipada por el Zener IZ: Corriente en el Zener RS: Valor optimo para el resistor limitador de corriente RSmn: Mnimo valor para el resistor limitador de corriente RSmx: Mximo valor para el resistor limitador de corriente RL: Carga RZ: Resistencia del Zener IRL: Corriente necesitada en la carga IZmn: Corriente Mnima Zener




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IZmx: Corriente Mxima soportada por el Zener (parmetro en hoja del fabricante) IS: Corriente en el resistor limitado 3.1 Completar luego de los clculos La siguiente Tabla:

Rs RL Is Iz Pz

649.67 235 30mA 20mA 94mW

FASE 4 SIMULACIN DEL CIRCUITO

Finalmente se debe construir en el Simulador Pspice Student 9.1 el circuito de la fuente de alimentacin regulada utilizando los valores para cada componente antes calculados. 4.1 Grafique los voltajes como se indica en el circuito mostrado en la siguiente figura:

(Debe anexar pantallazo de la grafica que arroja la simulacin)

Simulado en Multisim

4.2 Grafique las corrientes como se indica en el circuito mostrado en la siguiente figura:




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(Debe anexar pantallazo de la grafica que arroja la simulacin)

Simulado en Multisim

FASE 5 FUENTE DE VOLTAJE VARIABLE CON ARREGLO DE TRANSISTORES

Una fuente de voltaje puede ser regulada pero tambin se puede lograr disear para que se pueda variar el voltaje de salida dependiendo de lo requerido por la carga a conectar. Suponga que su segunda asignacin en la compaa es probar el siguiente circuito:




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5.1 Usando el valor de C anteriormente calculado, simule el circuito propuesto y complete la siguiente tabla para los valores sugeridos de R3

VR7 para R3=500

VR7 para R3=1K

VR7 para R3=3K

VR7 para R3=5K

VR7 para R3=8K

15.879V 15.609V 9.71V 8.426V 7.694V

VR7 para

R3=500

VR7 para

R3=1k

VR7 para

R3=3k

VR7 para

R3=5k

VR7 para

R3=8k

19.919 V 11.335 v 8.094 V 7.429 v 7.053 V

5.2 cul es el rango de voltaje variable de la fuente. R//. 19.919V - 7.053V




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CONCLUSIONES

Se asimila el proceso de aprendizaje sobre los temas que se entrelazan uno con otro

y que sin tener los datos del primer punto los otros no tienen fundamento.

Se refuerza cada tema por separado aunque que el ejercicio es integral.

Se conoce y se aprende a manejar otro tipo de software diferente al planteado por el

curso el cual tambin genera buenos resultados y seguros.

En sntesis se aprende como sacar los valores de los voltajes, corrientes y

dispositivos electrnicos (resistencia, condensadores, bobinas, etc.), teniendo

presente algunas formulas dadas y consultadas a travs del curso.




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Referencias

Gua de estudio de la unidad 1 y 2

Protocolo, Electrnica Bsica UNAD. Videos aplicativos de youtube.

Paginas de Wikypedia.

Libros de electrnica bsica online.

electronica basica act.11

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