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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALCENTRO DE ESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS

“JUAN DE DIOS BÁTIZ PAREDES”

MANUAL DE PRACTICAS DE LACARRERA DE TÉCNICO EN SISTEMAS DIGITALES

DISPOSITIVOS ELECTRONICOS

EDGAR M. RAMIREZ RODRIGUEZ

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CONTENIDO

NORMAS DE LAS PRACTICAS ..……………………………………………………….. 4

PRACTICA 1: IDENTIFICACION Y APLICACIÓN DEL UJT………………………...5

PRACTICA 2: CARACTERISTICAS DEL JFET……………………………………..... 8

PRACTICA 3: APLICACIONES DEL JFET…………………………………………......13

PRACTICA 4: APLICACIÓN DEL MOSFET……………………………………………15

PRACTICA 5: IDENTIFICACION DEL SCR……………………………………………19

PRACTICA 6: CIRCUITO DE DISPARO SCR…………………………………………...22

PRACTICA 7: APLICACIONES DEL DIAC Y TRIAC………………………………….25

PRACTICA 8: PRINCIPIOS DE OPTOELECTRONICA…………………………........28

PRACTICA 9: DISPOSITIVOS OPTOACOPLADORES……………………………….32

PRACTICA 10: APLICACIÓN DE SENSORES……………………………………........35

PRACTICA 11: USO Y APLICACIÓN DE LAS FUENTES CONMUTADAS…….......43

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Normas de prácticas

1. La realización de la práctica es obligatoria para todos los alumnos que cursen la asignatura.

2. Las prácticas consistirán de sesiones de laboratorio y la entrega de una evidencia escrita.

3. Los alumnos serán divididos en equipos de trabajo de máximo 4 integrantes cada equipo.

4. El cambio de equipo NO está permitido.5. La composición de los integrantes de equipo quedara establecida en la primera

práctica de laboratorio y quedara inalterable para el resto del semestre.6. Se aceptaran hasta 2 faltas justificadas en laboratorio para acreditar la

asignatura.7. Los conceptos que se evaluaran en el laboratorio son: memorias de la práctica y

trabajos voluntarios en el curso.8. En caso de más de una falta no recuperada no se acreditara la asignatura.9. La nota obtenida en la práctica supondrá el 40% de la evaluación final de la

asignatura.10. Será obligatoria la presentación de una memoria de la practica por cada equipo

en el laboratorio, la cual debe de contener: introducción, descripción del trabajo realizado en la práctica, los resultados obtenidos, su justificación y las conclusiones individuales, así como las incidencias que estime oportuno indicar.

11. La entrega se realizara a los 8 días de efectuada la practica o cuando el profesor titular lo crea conveniente.

12. Las prácticas solo se recibirán en el día y horario indicados.13. La presentación fuera del plazo de la memoria de prácticas se valorara como no

presentada.14. Cualquier duda que no resuelva esta normativa queda a criterio del profesor

titular y sus auxiliares.

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No DE PRÁCTICA: 1 IDENTIFICACION Y APLICACIÓN DEL UJT

Tiempo estimado de realización: 2hrOBJETIVO

Identificar las características técnicas de funcionamiento de un transistor de unijuntura para aplicarlos en circuitos de control de potencia de cargas.

MARCO TEÓRICO

La electrónica de potencia (o electrónica de las corrientes fuertes) es una técnica relativamente nueva que se ha desarrollado gracias al avance tecnológico que se ha alcanzado en la producción de dispositivos semiconductores, y se define como "la técnica de las modificaciones de la presentación de la energía eléctrica" o bien como "la aplicación de la electrónica de estado sólido para el control y la conversión de la energía eléctrica".

La electrónica de potencia combina la energía, la electrónica y el control. El control se encarga del régimen permanente y de las características dinámicas de los sistemas de lazo cerrado. La energía tiene que ver con el equipo de potencia estática, rotatoria o giratoria, para la generación, transmisión, distribución y utilización de la energía eléctrica. La electrónica se ocupa de los dispositivos y circuitos de estado sólido requeridos en el procesamiento de señales para cumplir con los objetivos del control deseados. En la figura 1 se puede apreciar un esquema básico de bloques de un sistema electrónico de potencia.

Figura 1: Diagrama a bloques del convertidor de potencia operando en lazo cerrado.

Los dispositivos semiconductores se pueden operar como interruptores mediante la aplicación de señales de control a la terminal de compuerta de los tiristores y a la base de los transistores. La salida requerida e obtiene mediante la variación del tiempo de conducción de estos dispositivos de conmutación.

El transistor de unijuntura es un dispositivo electrónico utilizado con los tiristores para producir pulsos de disparo, los cuales controlan en forma exacta circuitos de control de potencia como pueden ser: controles de velocidad de motores, controles de temperatura, controles de luminosidad, etc.

En este caso vamos a utilizar un transistor de unijuntura para producir una forma de onda tipo diente de sierra, la cual puede ser capaz de producir el disparo de un triac en aplicaciones de potencia.

El circuito propuesto en esta práctica de laboratorio funciona de la siguiente manera: El condensador se carga hasta que se carga el voltaje de disparo del UJT, cuando esto sucede este

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se descarga a través de la unión E-B1. El condensador se descarga hasta que llega a un voltaje que se llama de valle (Vv), aproximadamente de 2.5 volts de corriente continua, con este voltaje el UJT se apaga, es decir, deja de conducir entre E-B1 y el condensador vuelve nuevamente a iniciar su carga como se muestra en la figura 2.

Ahora bien, si deseamos variar la frecuencia de oscilación del UJT podemos modificar tanto el condensador C como la resistencia R1. Es importante reconocer que el valor de R1 debe estar entre ciertos limites para que el circuito pueda oscilar, estos valores se obtienen a través de las siguientes fórmulas:

R1 máximo=(Vs-Vp)/Ip ---------------------------------------------- (1) R1 mínimo=(Vs-Vv)/Iv ------------------------------------------------ (2)

Figura 2: Circuito básico de un oscilador de relajamiento con UJT.

Figura 3: Forma de onda del Oscilador de relajación.

MATERIAL Y HERRAMIENTAS A UTILIZAR 1 UJT 2N6028 o equivalente.1 Potenciómetro 50K1 Protoboard 1 Multímetro Digital con puntas de prueba 1 Osciloscopio de doble trazo con puntas de prueba 1m Alambre calibre 22 de una línea 1 R1=Resistencia de 50 KΩ a ½ watt

1 R2=Resistencia de 330 Ω a ½ watt 1 R3=Resistencia de 47 Ω a ½ watt 1 R4=Resistencia de 27K Ω a ½ watt1 R5=Resistencia de 500 K Ω a ½ watt1 R6=Resistencia de 16 K Ω a ½ watt1 C= Condensador de 0.1 μF a 250 volts 1 fuente de alimentación de voltaje de corriente continúa a 20 V

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DESARROLLO

1. Buscar en el Manual de Semiconductores ECG la disposición de terminales del UJT y anotarla en una hoja de especificaciones.

2. Mediante el uso del Multímetro Digital medir el voltaje de la fuente de alimentación para comprobar que está proporcionando los 12 volts de corriente continua necesarios (VB).

3. Armar en el protoboard el circuito de la figura 4, teniendo cuidado con el desarrollo de las conexiones.

Figura 4: Circuito prueba de UJT.

4. Alimentar el circuito armado mediante la fuente de 12 volts. 5. Para diferentes valores de VB escriba en una tabla los valores de Vo

Valor de la fuente VB Valores de Vo

6. Armar en el protoboard el circuito oscilador de relajación (figura 2), teniendo cuidado con las conexiones para evitar posibles daños a los componentes.

7. Mediante el uso del Multímetro digital, medir el voltaje de la fuente de alimentación para comprobar que está proporcionando los 20 volts de corriente continua.

8. Conectar el circuito armado en el protoboard a la fuente de alimentación de 20 volts de corriente continua.

9. Conectar a la salida del circuito un osciloscopio de doble trazo para poder visualizar la forma de onda característica del UJT.

10. Graficar la señal obtenida en el punto 9.

CONCLUSIONES

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No DE PRÁCTICA: 2 CARACTERISTICAS DEL JFETTiempo estimado de realización: 2hr

OBJETIVO El alumno comprenderá y aprenderá a determinar dos de los parámetros eléctricos más

importantes de los transistores denominados JFETs, y una vez obtenidos experimentalmente los valores de dichos parámetros, mediante la aplicación de la ecuacion De Shockley, obtendrá la curva de transferencia del JFET.

MARCO TEÓRICO

La construcción básica del JFET de canal-n se muestra en la figura 5. Observe que la mayor parte de la estructura es el material tipo n que forma el canal entre las capas difundidas en material tipo p. En ausencia de cualquiera de los potenciales aplicados, el JFET tiene dos uniones p-n bajo condiciones sin polarización. El resultado es una región de agotamiento en cada unión. Recuérdese también que una región de agotamiento es aquella región carente de portadores libres y por lo tanto incapaces de permitir la conducción a través de la región.

Figura 5: Estructura física de un JFET

En la figura 6 se ha aplicado un voltaje positivo VDS y a través del canal y la compuerta se ha conectado en forma directa a la fuente para establecer la condición VGS = 0 V. En el instante que el voltaje VDD ( = VDS) se aplica, los electrones serán atraídos hacia la terminal de drenaje, estableciendo la corriente convencional ID con la dirección definida de la figura 6. La trayectoria del flujo de carga revela con claridad que las corrientes de fuente y drenaje son equivalentes (ID = Is). Bajo las condiciones que aparecen en la figura 6, el flujo de carga es relativamente permitido y limitado únicamente por la resistencia del canal n entre el drenaje y la fuente.

Figura 6: Operación del JFET.

En cuanto el voltaje VDS se incrementa de 0v a unos cuantos voltios, la corriente aumentará según se determina por la ley de Ohm, y la gráfica de ID contra VDS aparecerá como se ilustra

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en la figura 7. La relativa linealidad de la gráfica revela que para la región de valores inferiores de VDS la resistencia es esencialmente una constante. A medida que VDS se incrementa y se aproxima a un nivel denominado como Vp en la figura 7, las regiones de agotamiento de la figura 6 se ampliarán, ocasionando una notable reducción en la anchura del canal. La reducida trayectoria de conducción causa que la resistencia se incremente, y provoca la curva en la gráfica de la figura 7. Cuanto más horizontal sea la curva, más grande será la resistencia, lo que sugiere que la resistencia se aproxima a "infinito" ohmiaje en la región horizontal. Si VDS se incrementa hasta un nivel donde parezca que las dos regiones de agotamiento se "tocarían", como se ilustra en la figura 4, se tendría una condición denominada como estrechamiento (pinch-off). El nivel de VDS que establece esta condición se conoce como el voltaje de estrechamiento ó pellizco y se denota por Vp, como se muestra en la figura 7. En realidad, el término "estrechamiento" es un nombre inapropiado en cuanto a que sugiere que la corriente ID disminuye, al estrecharse el canal, a 0 A. Sin embargo, como se muestra en la figura 8, es poco probable que ocurra este caso, ya que ID mantiene un nivel de saturación definido como IDSS en la figura 7.

Figura 7: Característica ID-VDS para un JFET de canal n.

Figura 8: JFET en condición de estrechamiento.

MATERIAL Y HERRAMIENTAS A UTILIZAR3 JFETs 2N5457, 2N2844 ó 2N52451 Protoboard1 Multimetro1 Generador de señales1 osciloscopio2 Fuentes variables

1 R1 1 M Ω a ½ watt1 R2 1.2 K Ω a ½ watt1 R3 220 Ω a ½ watt2 R4 100K Ω a ½ watt1 R5 de 10K Ω a ½ watt1 Potenciómetro 10 K Ω

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1 LED 1 Interruptor deslizable un polo un tiro

DESARROLLO

Prueba del J FET:

Se comprueba con un ohmímetro en la escala de Rx1 ó Rx10.

Entre compuerta y Fuente o compuerta y Drenador debe marcar como si fuera un diodo de silicio; es decir alta resistencia en un sentido y baja en el inverso.

Entre Drenador y Fuente, el valor óhmico exclusivamente del material del canal. Su valor varía entre 2K y 10K, siendo el mismo en ambos sentidos.

Medición IDSS y Vp

1º Arme el circuito mostrado en la Fig. 9A, coloque un amperímetro entre el circuito y la fuente de voltaje, encienda esta y observe tanto el amperímetro como el LED.

2º Arme y conecte el divisor de voltaje de la Fig. 9B y conecte el terminal central a la compuerta (retirarla previamente del nivel de referencia), gire el potenciómetro y observe la corriente, con el voltímetro mida la tensión VGS en el momento en que ID se hace cero.

Fig. 9 A Prueba JFET Fig. 9 B Prueba JFET

Escriba los resultados para la Fig. 9A en la siguiente tabla:

MAGNITUD VALOR MEDIDO

VDS V

VGS V

VGD V

IS mA

ID mA

IG mA

Escriba los resultados para la Fig. 9B en la siguiente tabla:

MAGNITUD VALOR MEDIDO

VDS V

VGS V

VGD V

IS mA

ID mA

IG 0 mA

De donde deducimos que :

IDSS = mA

VP = V

AUTOPOLARIZACION

Arme el circuito mostrado y haga las medidas de ID así como las tensiones en los diferentes nudos y puntos del circuito.

Figura 11. Auto polarización

Con los resultados se llena la siguiente tabla:

MAGNITUD VALOR MEDIDO VALOR CALCULADO

VG

VS

VD

VDS

IS

ID

IG

INTERRUPTOR ANALOGO

Figura 10: Interruptor Analogo

1. Arme el circuito de la figura 10, asegúrese que el interruptor S1 se encuentra abierto y que la fuente de corriente continúa esta a 10V.

2. Coloque el generador de funciones a 1000 Hz y 0.1 Vpp.

3. Coloque el osciloscopio en el punto Vo.

4. Llene la tabla con las graficas de resultado.

Interruptor SeñalAbierto

Cerrado

CONCLUSIONES

No DE PRÁCTICA: 3 APLICACIONES DEL JFETTiempo estimado de realización: 2hr

OBJETIVO Verificar el funcionamiento de un JFET en polarización por divisor de voltaje y auto polarización. Experimentar circuitos con JFET cuando opera como amplificador.

MARCO TEÓRICOEn los transistores bipolares, una pequeña corriente de entrada controla la corriente de salida; en el caso de los FET, es un pequeño voltaje de entrada el que controla la corriente de salida.La corriente que circula en la entrada es generalmente despreciable. Esto es una gran ventaja, cuando la señal proviene de un dispositivo tal como un micrófono de condensador o un transductor piezo eléctrico, los cuales proporciona corrientes insignificantes.Los FET’S son básicamente de dos tipos: los JFET y los IGFET, también conocidos como MOSFET.El JFET está constituido por una barra de silicio tipo N, introducido en un anillo tipo P. Los terminales del canal N se denominan SOURCE y DRAIN. El anillo forma el tercer terminal del JFET llamado GATE. Inicialmente circula una corriente por la compuerta, pero posteriormente la corriente circula únicamente desde el surtidor al Drenador sin cruzar la juntura PN.El voltaje aplicado entre el DRAIN y SOURCE (VDS), no debe sobrepasar el voltaje de ruptura (típicamente 50 V) por que destruirá el dispositivo. Si se aplica polarización directa de la compuerta, circula una alta corriente por la compuerta que puede destruir el JFET si no esta limitada por una resistencia en serie con la compuerta.

VALORES COMERCIALES PARA EL JFETVDS (V) 25,30,40,50Potencia (W) 0.15, 0.3,1.8,30

MATERIAL Y HERRAMIENTAS A UTILIZAR

Dos fuentes de voltaje variable Generador de FuncionesUn multimetroUn osciloscopio de doble trazo1 JFET K373 o similar1 R1 1M Ω a ½ watt1 R2 1.2 K Ω a ½ watt

1 R3 220 Ω a ½ watt1 R4 470 K Ω a ½ watt1 R5 82 K Ω a ½ watt1 R6 1.5 K Ω a ½ watt1 R7 820 Ω a ½ watt1 C1 47 µF2 C2 4.7 µF

DESARROLLO

ANALISIS DE PEQUEÑA SEÑAL

Figura 12. Amplificador

Apague la fuente y agregue al circuito anterior los condensadores y la fuente de señales, energice la fuente y aplique una señal de 0.01 V ( 10 mV a 1KHz) a través de Vi y mida tanto la salida VO como Vi con ayuda del Osciloscopio y determinar la ganancia AC del amplificador de tensión.

Con los resultados se llena la siguiente tabla:

MAGNITUD VALOR MEDIDO VALOR CALCULADO

Vi

Vo

Av

POLARIZACION POR DIVISOR DE TENSION

Arme el circuito mostrado y haga las medidas de ID así como las tensiones en los diferentes nudos y puntos del circuito.

Figura 13. Divisor de voltaje

Con los resultados se llena la siguiente tabla:

MAGNITUD VALOR MEDIDO VALOR CALCULADO

VG

VS

VD

VDS

IS

ID

IG

CONCLUSIONESNo DE PRÁCTICA: 4 APLICACIÓN DEL MOSFET

Tiempo estimado de realización: 2hr

OBJETIVO El alumno comprenderá y aprenderá a medir las características del modo de

empobrecimiento y de enriquecimiento de un transistor MOSFET.

MARCO TEÓRICO

MOSFET

Este FET se construye con la terminal de compuerta aislada del canal con el dieléctrico dióxido de silicio (SiO2), y ya sea en modo de empobrecimiento o bien de enriquecimiento. A continuación se definen estos dos tipos.

MOSFET de empobrecimiento

Las construcciones de los MOSFET de empobrecimiento de canal n y de canal p se muestran en la figura 14 y 15 respectivamente. En cada una de estas figuras se muestran la construcción, el símbolo, la característica de transferencia y las características iD-VGS. El MOSFET de empobrecimiento se construye (como se muestra en la figura 14(a) para el canal n y en la figura 15(a) para el canal p) con un canal físico construido entre el drenaje y la fuente cuando se aplica una tensión, VDS.

El MOSFET de empobrecimiento de canal n de la figura 14 se establece en un sustrato p, que es silicio contaminado de tipo p. Las regiones contaminadas de tipo n de la fuente y el drenaje forman conexiones de baja resistencia entre los extremos de canal n y los contactos de aluminio de la fuente (S) y el drenaje (D). Se hace una capa de silicio de SiO 2, que es un aislante, en la parte superior del canal n, como se muestra en la figura 14(a). Se deposita una capa de aluminio sobre el aislante de SiO2 para formar la terminal de compuerta (G). El desempeño del MOSFET de empobrecimiento, es similar al del JFET, como puede verse en las figura 14(c) y 15(c). El JFET se controla por la unión pn entre la compuerta y el extremo de drenaje del canal. No existe dicha unión en el MOSFET de enriquecimiento, y la capa de SiO2 actúa como aislante. Para el MOSFET de canal n, mostrado en la figura 14, una VGS negativa saca los electrones, de la región del canal, empobreciéndolo. Cuando VGS alcanza Vp, el canal se estrecha. Los valores positivos de VGS aumentan el tamaño del canal, dando por resultado un aumento en la corriente de drenaje. Esto se indica en las curvas características de la figura 14(c).

Figura 14. MOSFET de empobrecimiento de canal n.

Figura 15. MOSFET de empobrecimiento de canal p.

Nótese que el MOSFET de empobrecimiento puede operar tanto para valores positivos como negativos de VGS. Se puede utilizar la misma ecuación de Shockley (ec.1) a fin de aproximar las curvas para valores negativos de VGS. Obsérvese, sin embargo que la característica de

transferencia continua para valores positivos de VGS. Como la compuerta esta aislada del canal, la corriente de compuerta es sumamente pequeña (10-12 A) y VGS puede ser de cualquier polaridad.

Como puede verse en las figuras 14(b) y 15(b), el símbolo para el MOSFET posee una cuarta terminal, el sustrato. La flecha apunta hacia adentro para un canal n y hacia afuera para un canal p. El MOSFET de empobrecimiento de canal p, que se muestra en la figura 15, es igual que el de la figura 14, excepto que se invierten los materiales n y p al igual que las polaridades de las tensiones y corrientes.

MOSFET de Enriquecimiento

El MOSFET de enriquecimiento se muestra en la figura 16. Este difiere del MOSFET de empobrecimiento en que no tiene la capa delgada del material n sino que requiere de una tensión positiva entre la compuerta y la fuente para establecer un canal. Este canal se forma por la acción de una tensión positiva compuerta a fuente, VGS, que atrae electrones de la región del sustrato ubicada entre el drenaje y la compuerta contaminados de tipo n. Una VGS positiva provoca que los electrones se acumulen en la superficie inferior de la capa de óxido. Cuando la tensión alcanza el valor de umbral, VT, han sido atraídos a esta región los electrones suficientes para que se comporte como canal n conductor. No habrá una corriente apreciable iD hasta que VGS excede VT.

No existe un valor IDSS para el MOSFET de enriquecimiento, ya que la corriente de drenaje es cero hasta que el canal se ha formado. IDSS es cero para VGS=0. Para valores de VGS > VT, la corriente de drenaje en saturación se puede calcular de la ecuación:

2)( TGSD VVki …………………(ec1)

El valor de k depende de la construcción del MOSFET y, en principio, es función del largo y ancho del canal. Un valor típico para k es 0.3 mA / V2 ; la tensión de umbral, VT, es especificada por el fabricante.

Figura 16. MOSFET de enriquecimiento de canal n.

El MOSFET de enriquecimiento de canal p se muestra en la figura 17; como puede verse, exhibe características similares pero opuestas a las del MOSFET de enriquecimiento de canal n.

Figura 17. MOSFET de enriquecimiento de canal p.

Aunque se halla más restringido en su intervalo de operación que el MOSFET de empobrecimiento, el MOSFET de enriquecimiento es útil en aplicaciones de circuitos integrados debido a su tamaño pequeño y su construcción simple. La compuerta para el MOSFET de canal n y de canal p es un deposito de metal en una capa de óxido de silicio. La construcción comienza con un material de sustrato (de tipo p para canal n; de tipo n para canal p) sobre el cual se difunde material del tipo opuesto para formar la fuente y el drenaje. Nótese que el símbolo para el MOSFET de enriquecimiento, que se ilustra en las figuras 16 y 17, muestra una línea quebrada entre fuente y drenaje para indicar que no existe un canal inicial.

MATERIAL Y HERRAMIENTAS A UTILIZAR 1 IRF6401 MTP2955V1 protoboard1 Generador de funciones1 Osciloscopio

1 R1 1K Ω a 1watt1 R2 470 Ω a 1watt1 Push button NA1 Bateria de 9V1 Led

DESARROLLO Comprobación MOSFET Canal NArmar el siguiente circuito para la comprobación de los MOSFET Canal N

Figura 18. Circuito comprobador MOSFET Canal N.

Medición de las características del modo de empobrecimiento del MOSFET .

En el protoboard implemente el siguiente circuito, teniendo mucho cuidado en la manipulación del MOSFET ya que es susceptible a las descargas electrostáticas.

Figura 19. Circuito de Test MOSFET como interruptor.

a) Ajuste el voltaje del generador de funciones en 5 V onda cuadrada a 1000HZ.b) Calcule o proponga el valor de Rgs, de RL y Vdd.

RGS RL Vdd

c) Registra la curva que aparece en la pantalla del osciloscopio (Vout).

CONCLUSIONES

No DE PRÁCTICA: 5 IDENTIFICACION DEL SCRTiempo estimado de realización: 2hr

OBJETIVO El alumno mediante la elaboración de circuitos básicos que emplean tiristores (SCR,

DIAC y TRIAC) comprenderá la operación y funcionamiento de estos dispositivos.

MARCO TEÓRICOSCR (SILICON CONTROLLED RECTIFIER)

El SCR es un dispositivo de cuatro capas muy similar al diodo Shockley, con la diferencia de poseer tres terminales: ánodo, cátodo y puerta (gate). Al igual que el diodo Shockley, presenta dos estados de operación: abierto y cerrado, como si se tratase de un interruptor.

Figura 20: Construcción básica y símbolo del SCR

CARACTERISTICA TENSION INTENSIDAD

Tal y como se aprecia en la Figura 21 la parte de polarización inversa de la curva es análoga a la del diodo Shockley.

Figura 21: Característica del SCR

En cuanto a la parte de polarización positiva, el diodo no conduce hasta que se recibe un pulso de tensión en el terminal de puerta (gate). Una vez recibido, la tensión entre ánodo y cátodo cae hasta ser menor que un voltio y la corriente aumenta rápidamente, quedando limitada en la práctica por componentes externos.

Podemos ver en la curva cuatro valores importantes. Dos de ellos provocarán la destrucción del SCR si se superan: VRB e IMAX. VRB (Reverse Breakdown Voltage) es, al igual que en el diodo Shockley, la tensión a partir de la cual se produce el fenómeno de avalancha. IMAX es la corriente máxima que puede soportar el SCR sin sufrir daño. Los otros dos valores importantes son la tensión de cebado VBO (Forward Breakover Voltage) y la corriente de mantenimiento IH, magnitudes análogas a las explicadas para el diodo Shockley.

METODOS DE CONMUTACION

Para que el dispositivo interrumpa la conducción de la corriente que circula a través del mismo, ésta debe disminuir por debajo del valor IH (corriente de mantenimiento). Hay dos métodos básicos para provocar la apertura el dispositivo: interrupción de corriente anódica y conmutación forzada. Ambos métodos se presentan en las figuras Figura 22

Figura 22: Apertura del SCR mediante interrupción de la corriente anódica

En la Figura 22 se observa cómo la corriente anódica puede ser cortada mediante un interruptor bien en serie (figura izquierda), o bien en paralelo (figura derecha). El interruptor en serie simplemente reduce la corriente a cero y hace que el SCR deje de conducir. El interruptor en paralelo desvía parte de la corriente del SCR, reduciéndola a un valor menor que IH.

En el método de conmutación forzada, que aparece en la Figura 23, se introduce una corriente opuesta a la conducción en el SCR. Esto se realiza cerrando un interruptor que conecta una batería en paralelo al circuito.

Figura 23: Desconexión del SCR mediante conmutación forzada

DESCONEXION AUTOMATICA DEL SCR EN CORRIENTE CONTINUA”I.- OBJETIVO:

El alumno estudiará la desconexión automática del SCR en corriente continua, además de la aplicación del dispositivo LDR.

II.- MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR: 1 Puente de Diodos 1 BT106 1 BD139 1 Diodo 1N4007 1 Diodo Zener 9V1 1 LDR 1KΩ 1 Resistencia 220Ω

1 Resistencia 390Ω 1 Resistencia 1KΩ 1 Resistencia variable 50KΩ/50% 1 Capacitor 1000 µF a 25 V 1 Lámpara 10 W/12 V Osciloscopio Tensión Alterna de 12 V/50 Hz

III.- DESARROLLO DE LA PRÁCTICA:

Montar el circuito de la figura 24 alimentándolo a una tensión alterna de 12V de la salida del transformador.

Exponer inicialmente la LDR a la mayor cantidad de luz posible observando que la lámpara no se ilumina.

Cubrir la LDR con cualquier cuerpo opaco Comprobar que la lámpara se ilumina.

Explicar el funcionamiento de este circuito y comprobar con el osciloscopio el momento de la desconexión del SCR.

Representar gráficamente la señal visualizada con el osciloscopio midiendo entre cada uno de los extremos del diodo con respecto a masa.

Figura 24: Desconexión automática del SCR. Señal a representar: V/div

Figura 25: Grafica de salida

CONCLUSIONES

No DE PRÁCTICA: 6 CIRCUITO DE DISPARO SCRTiempo estimado de realización: 2hr

OBJETIVO El alumno hará el análisis del control de un tiristor en este caso un SCR alimentado en corriente alterna.

MARCO TEÓRICO

APLICACIONES DEL SCR en CA

Una aplicación muy frecuente de los SCR es el control de potencia en alterna en reguladores (dimmer) de lámparas, calentadores eléctricos y motores eléctricos.

En la Figura 26 se muestra un circuito de control de fase de media onda y resistencia variable. Entre los terminales A y B se aplican 120 V (AC). RL representa la resistencia de la carga (por ejemplo un elemento calefactor o el filamento de una lámpara). R1 es una resistencia limitadora de la corriente y R2 es un potenciómetro que ajusta el nivel de disparo para el SCR. Mediante el ajuste del mismo, el SCR se puede disparar en cualquier punto del ciclo positivo de la onda en alterna entre 0 y 180º, como se aprecia en la Figura 26.

Figura 26: (a) Conducción durante 180º (b) Conducción durante 90º

Cuando el SCR se dispara cerca del principio del ciclo (aproximadamente a 0º), como en la Figura 26 (a), conduce durante aproximadamente 180º y se transmite máxima potencia a la carga. Cuando se dispara cerca del pico positivo de la onda, como en la Figura 26(b), el SCR conduce durante aproximadamente 90º y se transmite menos potencia a la carga. Mediante el ajuste de RX, el disparo puede retardarse, transmitiendo así una cantidad variable de potencia a la carga.

Cuando la entrada en AC es negativa, el SCR se apaga y no conduce otra vez hasta el siguiente disparo durante el ciclo positivo. Es necesario repetir el disparo en cada ciclo como se ilustra en la Figura 27. El diodo se coloca para evitar que voltaje negativo en AC sea aplicado a la gate del SCR.

Figura 27: Disparos cíclicos para control de potencia

MATERIAL Y HERRAMIENTAS A UTILIZAR.

1 Diodo 1N40071 interruptor1 foco a 6 W/12V

1 R1 1 KΩ1 R2 220Ω1SCR BT 106

DESARROLLO:

1. Montar el circuito de la figura alimentarlo en alterna mediante un transformador de 12V.

2. Comprobar que la lámpara no se encienda; si esto sucediera es señal de que el tiristor se encuentra en mal estado.

3. Pulsar a continuación el interruptor comprobando que la lámpara se ilumina.4. Soltar el interruptor comprobando que la lámpara se apague de nuevo.5. Recordar lo que sucedía cuando el tiristor era alimentado por corriente continua y la

diferencia que hay cuando lo alimentamos con corriente alterna.6. Razonar por qué sucede esto.7. Con el osciloscopio de doble traza medir la señal que se aplica al tiristor y la que

aparece en el ánodo del mismo anotarlo y Dibujarlo.

Figura 28 SCR en CA

Señal Vdiv: TensiónPUERTAANODO

APLICACIONES DEL SCR en CD

OBEJTIVOS:

El alumno realizará el análisis y estudio de la estructura interna de un tiristor. Funcionamiento y utilidad de este tipo de componente en DC.

DESARROLLO:

1. Montar el circuito de la figura poniendo atención en no confundir las terminales del elemento que visto frontalmente de izquierda a derecha son: cátodo, ánodo y puerta.

2. Aplicar una tensión de alimentación de 12 V y pulsar a continuación en el interruptor de encendido, comprobando que aunque se suelte este, la lámpara continúa encendida. Pulsar a continuación el interruptor de apagado, comprobando que la lámpara se apaga. Analizar y medir el circuito razonando por qué sucede esto.

3. Nombrar las distintas formas que hay para la conexión y desconexión de un tiristor.4. Explicar el funcionamiento del circuito.

Figura 29 SCR en DC

CONCLUSIONES

No DE PRÁCTICA: 7 APLICACIONES DEL DIAC Y TRIACTiempo estimado de realización: 2hr

OBJETIVO El alumno mediante la elaboración de circuitos básicos que emplean DIAC

comprenderá la operación y funcionamiento de estos dispositivos.

MARCO TEÓRICO

EL DIAC

Es un tipo de tiristor que puede conducir en los dos sentidos. Es un dispositivo de dos terminales que funciona básicamente como dos diodos Shockley que conducen en sentidos opuestos.

Figura 30: Construcción básica y símbolo del diac

La curva de funcionamiento refleja claramente el comportamiento del diac, que funciona como un diodo Shockley tanto en polarización directa como en inversa.

Cualquiera que sea la polarización del dispositivo, para que cese la conducción hay que hacer disminuir la corriente por debajo de la corriente de mantenimiento IH. Las partes izquierda y derecha de la curva, a pesar de tener una forma análoga, no tienen por qué ser simétricas.

Figura 31: Característica V-I del diac

MATERIAL Y HERRAMIENTAS A UTILIZAR -Diodo 1N4007-Resistencias de 6.8K a 1 W-Resistencia de 100 ohms a ½ W-Potenciómetro de 100K-Capacitor electrolítico de 220 μF.-Diac DB3-SCR TIC106D

- Triac para 400V y 15 A; tipo MAC 223-6 o equivalente

- Resistencias de 4.7 KΩ a 1/2W- Capacitor de .47 µF a 100 V no polarizado- Fusible de 1 A- Socket con foco 60 W para 127V

DESARROLLO DESTELLADOR DE LUCES

1.-Montar el circuito de la figura 322.-Alimentar el circuito y variar el potenciómetro observando que ocurre para distintos valores

de resistencia del mismo.3.-Realizar las mediciones oportunas y anotarlas con el fin de explicar el funcionamiento del

circuito.

4.-Cambiar el condensador de 250 μF por otros condensadores de capacidad fija y ver que ocurre.

Figura 32: Destellador con DIAC

EL TRIAC

Este dispositivo es simular al diac pero con un único terminal de puerta (gate). Se puede disparar mediante un pulso de corriente de gate y no requiere alcanzar el voltaje VBO como el diac.

Figura 33: Construcción básica y símbolo del TRIAC.

En la curva característica se indica que para diferentes disparos, es decir, para distintas corrientes aplicadas en gate, el valor de VBO es distinto. En la parte de polarización positiva, la curva de más a la izquierda es la que presenta un valor de VBO más bajo, y es la que mayor corriente de gate precisa en el disparo. Para que este dispositivo deje de conducir, como en el resto de los casos, hay que hacer bajar la corriente por debajo del valor IH.

Figura 34: Característica V-I del triac

Al igual que el SCR, se emplean para controlar la potencia suministrada a una carga. El triac puede dispararse de tal modo que la potencia en alterna sea suministrada a la carga durante un tiempo determinado de cada ciclo. La diferencia con el SCR es que se puede disparar tanto en la

parte positiva que en la negativa del ciclo, de tal manera que la corriente en la carga puede circular en los dos sentidos.

Figura 35 Control básico de potencia con un Triac

DIMMER

1.-Montar el circuito de la figura 362.-Alimentar el circuito y variar el potenciómetro observando que ocurre para distintos valores

de resistencia del mismo.3.-Realizar las mediciones de Corriente y anotarlas.

Figura 36: DIMMER con DIAC y TRIAC

CONCLUSIONES

No DE PRÁCTICA: 8 PRINCIPIOS DE OPTOELECTRONICATiempo estimado de realización: 4hr

OBJETIVO Muestra reconoce y explica el funcionamiento de varios circuitos optoelectrónicas.

MARCO TEÓRICOOptoelectrónica La optoelectrónica es el nexo de unión entre los sistemas ópticos y los sistemas electrónicos. Los componentes opto electrónicos son aquellos cuyo funcionamiento está relacionado directamente con la luz.Una fotorresistencia es un componente electrónico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente. Puede también ser llamado fotorresistor, fotoconductor, célula fotoeléctrica o resistor dependiente de la luz, cuyas siglas (LDR) se originan de su nombre en inglés light-dependent resistor. Un fototransistor está hecho de un semiconductor de alta resistencia. Si la luz que incide en el dispositivo es de alta frecuencia, los fotones son

absorbidos por la elasticidad del semiconductor dando a los electrones la suficiente energía para saltar la banda de conducción. El electrón libre que resulta (y su hueco asociado) conduce electricidad, de tal modo que disminuye la resistencia. Un dispositivo fotoeléctrico puede ser intrínseco o extrínseco. En dispositivos intrínsecos, los únicos electrones disponibles están en la banda de la valencia, por lo tanto el fotón debe tener bastante energía para excitar el electrón a través de toda la banda prohibida. Los dispositivos extrínsecos tienen impurezas agregadas, que tienen energía de estado a tierra más cercano a la banda de conducción puesto que los electrones no tienen que saltar lejos, los fotones más bajos de energía (es decir, de mayor longitud de onda y frecuencia más baja) son suficientes para accionar el dispositivo. Las células de sulfuro de cadmio El sulfuro de cadmio o las células de sulfuro del cadmio (CdS) se basan en la capacidad del cadmio de variar su resistencia según la cantidad de luz que pulsa la célula. Cuanta más luz pulsa, más baja es la resistencia. Aunque no es exacta, incluso una célula simple de CdS puede tener una amplia gama de resistencia de cerca de 600 ohmios en luz brillante a 1 o 2 MΩ en oscuridad. Las células son también capaces de reaccionar a una amplia gama de frecuencias, incluyendo infrarrojo (IR), luz visible, y ultravioleta (UV). Un fotodiodo es un semiconductor construido con una unión PN, sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Para que su funcionamiento sea correcto se polariza inversamente, con lo que se producirá una cierta circulación de corriente cuando sea excitado por la luz. Debido a su construcción, los fotodiodos se comportan como células fotovoltaicas, es decir, en ausencia de luz exterior generan una tensión muy pequeña con el positivo en el ánodo y el negativo en el cátodo. Esta corriente presente en ausencia de luz recibe el nombre de corriente de oscuridad.• Principio de operación Un fotodiodo es una unión P-N o estructura P-I-N. Cuando una luz de suficiente energía llega al diodo, excita un electrón dándole movimiento y crea un hueco con carga positiva. Si la absorción ocurre en la zona de agotamiento de la unión, o a una distancia de difusión de él, estos portadores son retirados de la unión por el campo de la zona de agotamiento, produciendo una fotocorriente. Fotodiodos de avalancha Tienen una estructura similar, pero trabajan con voltajes inversos mayores. Esto permite a los portadores de carga fotogenerados el ser multiplicados en la zona de avalancha del diodo, resultando en una ganancia interna, que incrementa la respuesta del dispositivo.Una célula fotoeléctrica, también llamada célula, fotocélula o celda fotovoltaica, es un dispositivo electrónico que permite transformar la energía luminosa (fotones) en energía eléctrica (electrones) mediante el efecto fotoeléctrico Al grupo de células fotoeléctricas se le conoce como panel fotovoltaico. Los paneles fotovoltaicos consisten en una red de células conectadas como circuito en serie para aumentar la tensión de salida hasta el valor deseado (usualmente se utilizan 12V ó 24V) a la vez que se conectan varias redes como circuito paralelo para aumentar la corriente eléctrica que es capaz de proporcionar el dispositivo. La eficiencia de conversión media obtenida por las células disponibles comercialmente (producidas a partir de silicio monocristalino) está alrededor del 12%. La vida útil media a máximo rendimiento se sitúa en torno a los 25 años, período a partir del cual la potencia entregada disminuye. El tipo de corriente eléctrica que proporcionan es corriente continua, por lo que si necesitamos corriente alterna o aumentar su tensión, tendremos que añadir un inversor y/o un convertidor de potencia

MATERIAL Y HERRAMIENTAS A UTILIZAR R= 100 KΩR= LDRR = 2K2R4 = 330 ΩTransistor NPN BC547Transistor NPN BD137D1 = Diodo LED

R = 1 KΩRelé para 5VP1= R. variable 10 KΩDiodo 1N40072 x R=10KΩIC1=A.O. 741

DESARROLLO

Encendido por ausencia de luz

Cuando la LDR recibe luz, disminuye su resistencia (tendrá un valor comprendido entre varios cientos de ohmios y algún K), por lo que en el divisor de tensión formado por R1 y LDR, prácticamente toda la tensión de la pila estará en extremos de R1 y casi nada en extremos de la LDR, en estas condiciones no le llega corriente a la base, el transistor estará en corte y el diodo no lucirá.Cuando la luz disminuye, la resistencia de la LDR aumenta (puede llegar a valer varios cientos de K) por lo que la caída de tensión en la LDR aumenta lo suficiente para que le llegue corriente a la base del transistor, conduzca y se encienda el diodo LED.

Figura 37: Encendido por ausencia de luz

1. Comprueba los valores de la LDR con luz y sin luz.2. Calcula los valores de tensión que habría en bornes de la LDR en las condiciones anteriores.3. Monta el circuito de la figura 37 y comprueba su funcionamiento.

Encendido por presencia de luzCuando la LDR recibe luz, disminuye su resistencia (tendrá un valor comprendido entre varios cientos de ohmios y algún K), por lo que en la R1 habrá una caída de tensión suficiente como para hacer que circule corriente por la base del transistor, que conduzca y se encienda el LED.Cuando la luz disminuye, la resistencia de la LDR aumenta (puede llegar a valer varios cientos de K); en estas condiciones toda la tensión estará prácticamente en la LDR y casi nada en R1 con lo que no circulará suficiente corriente por la base del transistor y éste permanecerá en corte y diodo LED apagado

Figura 38: Encendido por presencia de luz

1. Comprueba los valores de la LDR con luz y sin luz.2. Calcula los valores de tensión que habría en bornes de R1 en las condiciones anteriores.3. Compara el valor de la resistencia R1 con el valor de R1 en el circuito anterior y justifícalo.4. Monta el circuito y comprueba su funcionamiento.

Activación de un relé por luzCuando la luz incida directamente sobre la LDR su resistencia disminuye y aumenta el potencial eléctrico en la base de T1, lo cual hace que ambos transistores se saturen y, por tanto, el relé se activará y su contacto se cerrará. Por el contrario, cuando no incide luz sobre la LDR, aumenta su resistencia y disminuye el potencial de base de T1, por lo que ambos transistores se cortarán, el relé se desactiva y su contacto permanecerá abierto.El potenciómetro permite un ajuste fino de las condiciones ambientales de luz

Figura 39: Activación de un rele por luz

1. Monta el circuito y comprueba su funcionamiento.2. Actúa sobre el potenciómetro y comprueba cómo se modifica la sensibilidad a la luz

Relé accionado por falta de luzCuando la luz incide sobre la resistencia LDR disminuye su resistencia, y por tanto también disminuye la caída de tensión en la entrada (V+) del A.O.; la tensión en la entrada inversora (V-) del amplificador operacional la regulamos por medio VR1 de modo que sea mayor que la existente en la entrada no inversora (V+), por lo que la tensión de salida de dicho amplificador operacional en estas condiciones será de 0 V, (ya que no se emplea polarización negativa). En estas circunstancias el transistor estará cortado y el relé desactivado.Si, por el contrario, la luz no incide sobre la LDR, su resistencia será elevada y la caída de tensión en (V+) será mayor que (V-) por lo que la tensión de salida del amplificador operacional será igual a la de la alimentación (V CC = 9 V). Este hecho provoca la saturación del transistor y la activación del reléPor medio de la resistencia variable VR1 podemos regular el nivel de iluminación con el que deseamos que se active el relé

Figura 40: Rele accionado por falta de luz

1. Monta el circuito en la placa protoboard2. Mide las tensiones V+ y V- del A.O. y saca conclusiones

3. Regula la VR1 para el nivel de iluminación deseado4. Modifica el valor de R1 y observa lo que sucede

CONCLUSIONES

No DE PRÁCTICA: 9 DISPOSITIVOS OPTOACOPLADORESTiempo estimado de realización: 2hr

OBJETIVO Muestra reconoce y explica el funcionamiento de varios Circuitos opto acopladores, así como identificar el tipo de elemento que contienen los encapsulados

MARCO TEÓRICOSon conocidos como optoaisladores o dispositivos de acoplamiento óptico, basan su funcionamiento en el empleo de un haz de radiación luminosa para pasar señales de un circuito a otro sin conexión eléctrica. Estos son muy útiles cuando se utilizan por ejemplo, Microcontroladores PICs y/o PICAXE si queremos proteger nuestro microcontrolador este dispositivo es una buena opción. En general pueden sustituir los relés ya que tienen una velocidad de conmutación mayor, así como, la ausencia de rebotes.

Figura 41: Circuito típico con optoacoplador

La gran ventaja de un optoacoplador reside en el aislamiento eléctrico que puede establecerse entre los circuitos de entrada y salida. Fundamentalmente este dispositivo está formado por una fuente emisora de luz, y un fotosensor de silicio, que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso, todos estos elementos se encuentran dentro de un encapsulado que por lo general es del tipo DIP.

¿Qué tipo de Optoacopladores hay?

Existen varios tipos de optoacopladores cuya diferencia entre sí depende de los dispositivos de

salida que se inserten en el componente. Según esto tenemos los siguientes tipos:

Fototransistor: se compone de un optoacoplador con una etapa de salida formada por un

transistor BJT. Los mas comunes son el 4N25 y 4N35

Figura 42: foto transistor

Fototriac: se compone de un optoacoplador con una etapa de salida formada por un triac .

Fototriac de paso por cero: Optoacoplador en cuya etapa de salida se encuentra un triac de

cruce por cero. El circuito interno de cruce por cero conmuta al triac sólo en los cruce por cero

de la corriente alterna. Por ejemplo el MOC3041

Figura 43: foto triac

Optotiristor: Diseñado para aplicaciones donde sea preciso un aislamiento entre una señal

lógica y la red.

MATERIAL Y HERRAMIENTAS A UTILIZAR 555330Ω4N25

10KBC327Rele 12 V

Fuente 5 vFuente 12V

1N4007

DESARROLLO Armar el circuito 555 en su forma astable y conectar su salida a la entrada de datos del siguiente circuito. Nótese que se debe conectar a la resistencia en serie que está conectado al emisor del 4N25.

Figura 44: Aislador de datos

Conocer el funcionamiento del Optotriac MOC 3040.

1. Montar el circuito de la figura 452. Conectar a 5 Vcc el circuito emisor del opto acoplador y a 127 Vac ( corriente alterna), eltriac BT137.3. Medir las intensidades y voltajes que se indican en la tabla adjunta con el interruptor abierto y cerrado.4. Visualizar en el osciloscopio las señales en la puerta, entre A1 y A2 del triac y en la lámpara.

Figura 45: Control del luz

CONCLUSIONES

No DE PRÁCTICA: 10 APLICACIÓN DE SENSORESTiempo estimado de realización: 2hr

OBJETIVO Muestra reconoce y explica el funcionamiento de varios Sensores, así como sus aplicaciones.

MARCO TEÓRICOUn sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas. y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, pH, etc.

Un sensor es un tipo de transductor que transforma la magnitud que se quiere medir o controlar, en otra, que facilita su medida. Pueden ser de indicación directa (e.g. un termómetro de mercurio) o pueden estar conectados a un indicador (posiblemente a través de un convertidor analógico a digital, un computador y un display) de modo que los valores detectados puedan ser leídos por un humano.

Por lo general, la señal de salida de estos sensores no es apta para su lectura directa y a veces tampoco para su procesado, por lo que se usa un circuito de acondicionamiento, como por

ejemplo un puente de Wheatstone, amplificadores y filtros electrónicos que adaptan la señal a los niveles apropiados para el resto de la circuitería.

Tipos de sensores

Sensores reflectivos y por intercepción (de ranura)

Los sensores de objetos por reflexión están basados en el empleo de una fuente de señal luminosa (lámparas, diodos LED, diodos láser, etc.) y una célula receptora del reflejo de esta señal, que puede ser un fotodiodo, un fototransistor, LDR, incluso chips especializados, como los receptores de control remoto. Con elementos ópticos similares, es decir emisor-receptor, existen los sensores "de ranura" (en algunos lugares lo he visto referenciado como "de barrera"), donde se establece un haz directo entre el emisor y el receptor, con un espacio entre ellos que puede ser ocupado por un objeto.

LDR (Light-Dependent Resistor, resistor dependiente de la luz)

Un LDR es un resistor que varía su valor de resistencia eléctrica dependiendo de la cantidad de luz que incide sobre él. Se le llama, también, fotorresistor o fotorresistencia. El valor de resistencia eléctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en él (en algunos casos puede descender a tan bajo como 50 ohms) y muy alto cuando está a oscuras (puede ser de varios megaohms).

Fotoceldas o celdas fotovoltaicas

La conversión directa de luz en electricidad a nivel atómico se llama generación fotovoltaica. Algunos materiales presentan una propiedad conocida como efecto fotoeléctrico, que hace que absorban fotones de luz y emitan electrones. Cuando se captura a estos electrones libres emitidos, el resultado es una corriente eléctrica que puede ser utilizada como energía para alimentar circuitos. Esta misma energía se puede utilizar, obviamente, para producir la detección y medición de la luz.

Fotodiodos

El fotodiodo es un diodo semiconductor, construido con una unión PN, como muchos otros diodos que se utilizan en diversas aplicaciones, pero en este caso el semiconductor está expuesto a la luz a través de una cobertura cristalina y a veces en forma de lente, y por su diseño y construcción será especialmente sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Todos los semiconductores tienen esta sensibilidad a la luz, aunque en el caso de los fotodiodos, diseñados específicamente para esto, la construcción está orientada a lograr que esta sensibilidad sea máxima.

Fototransistores

Los fototransistores no son muy diferentes de un transistor normal, es decir, están compuestos por el mismo material semiconductor, tienen dos junturas y las mismas tres conexiones externas: colector, base y emisor. Por supuesto, siendo un elemento sensible a la luz, la primera diferencia evidente es en su cápsula, que posee una ventana o es totalmente transparente, para dejar que la luz ingrese hasta las junturas de la pastilla semiconductora y produzca el efecto fotoeléctrico.

CCD y cámaras de vídeo

La abreviatura CCD viene del inglés Charge-Coupled Device, Dispositivo Acoplado por Carga. El CCD es un circuito integrado. La característica principal de este circuito es que posee una matriz de celdas con sensibilidad a la luz alineadas en una disposición físico-eléctrica que permite "empaquetar" en una superficie pequeña un enorme número de elementos sensibles y manejar esa gran cantidad de información de imagen (para llevarla al exterior del microcircuito) de una manera relativamente sencilla, sin necesidad de grandes recursos de conexiones y de circuitos de control.

Microinterruptores

No es necesario extenderse mucho sobre estos componentes (llamados "microswitch" en inglés), muy comunes en la industria y muy utilizados en equipos electrónicos y en automatización.

Con seguridad con la recopilación de imágenes que presentamos a la izquierda será suficiente.

Sensores de presión

En la industria hay un amplísimo rango de sensores de presión, la mayoría orientados a medir la presión de un fluido sobre una membrana. En robótica puede ser necesario realizar mediciones sobre fluidos hidráulicos (por dar un ejemplo), aunque es más probable que los medidores de presión disponibles resulten útiles como sensores de fuerza (el esfuerzo que realiza una parte mecánica, como por ejemplo un brazo robótico), con la debida adaptación. Se puede mencionar un sensor integrado de silicio como el MPX2100 de Motorola, de pequeño tamaño y precio accesible.

Sensores de fuerza

Un sensor de fuerza ideal para el uso en robótica es el sensor FlexiForce. Se trata de un elemento totalmente plano integrado dentro de una membrana de circuito impreso flexible de escaso espesor. Esta forma plana permite colocar al sensor con facilidad entre dos piezas de la mecánica de nuestro sistema y medir la fuerza que se aplica sin perturbar la dinámica de las pruebas. Los sensores FlexiForce utilizan una tecnología basada en la variación de resistencia eléctrica del área sensora. La aplicación de una fuerza al área activa de detección del sensor se traduce en un cambio en la resistencia eléctrica del elemento sensor en función inversamente proporcional a la fuerza aplicada.

Sensores de contacto (choque)

Para detectar contacto físico del robot con un obstáculo se suelen utilizar interruptores que se accionan por medio de actuadores físicos. Un ejemplo muy clásico serían unos alambres elásticos que cumplen una función similar a la de las antenas de los insectos. En inglés les llaman "whiskers" (bigotes), relacionándolos con los bigotes sensibles de los animales como —por ejemplo— los perros y gatos. También se usan bandas metálicas que rodean al robot, o su frente y/o parte trasera, como paragolpes de autos.

Piel robótica

El mercado ha producido, en los últimos tiempos, sensores planos, flexibles y extendidos a los que han bautizado como "robotic skin", o piel robótica. Uno de estos productos es el creado por investigadores de la universidad de Tokio. Se trata de un conjunto de sensores de presión

montados sobre una superficie flexible, diseñados con la intención de aportar a los robots una de las capacidades de nuestra piel: la sensibilidad a la presión.

Micrófonos y sensores de sonido

El uso de micrófonos en un robot se puede hallar en dos aplicaciones: primero, dentro de un sistema de medición de distancia, en el que el micrófono recibe sonidos emitidos desde el mismo robot luego de que éstos rebotan en los obstáculos que tiene enfrente, es decir, un sistema de sonar; y segundo, un micrófono para captar el sonido ambiente y utilizarlo en algún sentido, como recibir órdenes a través de palabras o tonos, y, un poco más avanzado, determinar la dirección de estos sonidos. Como es obvio, ahora que se habla tanto de robots para espionaje, también se incluyen micrófonos para tomar el sonido ambiente y transmitirlo a un sitio remoto.

Rangers (medidores de distancia) ultrasónicos

Los medidores ultrasónicos de distancia que se utilizan en los robots son, básicamente, un sistema de sonar. En el módulo de medición, un emisor lanza un tren de pulsos ultrasónicos y espera el rebote, midiendo el tiempo entre la emisión y el retorno, lo que da como resultado la distancia entre el emisor y el objeto donde se produjo el rebote. Se pueden señalar dos estrategias en estos medidores: los que tienen un emisor y un receptor separados y los que alternan la función (por medio del circuito) sobre un mismo emisor/receptor piezoeléctrico. Este último es el caso de los medidores de distancia incluidos en las cámaras Polaroid con autorango, que se obtienen de desarme y se usan en la robótica de experimentación personal.Hay dos sensores característicos que se utilizan en robots: 1. Los módulos de ultrasonido contenidos en las viejas cámaras Polaroid con autorango, que se pueden conseguir en el mercado de usados por relativamente poco dinero. 2. Los módulos SRF de Devantech, que son capaces de detectar objetos a una distancia de hasta 6 metros, además de conectarse al microcontrolador mediante un bus I2C.

Medidores de distancia por haz infrarrojo

La empresa Sharp produce una línea de medidores de distancia basados en un haz infrarrojo, que forman la familia GP2DXXX. Estos sensores de infrarrojos detectan objetos a distintos rangos de distancia, y en algunos casos ofrecen información de la distancia en algunos modelos, como los GP2D02 y GP2D12. El método de detección de estos sensores es por triangulación. El haz es reflejado por el objeto e incide en un pequeño array CCD, con lo cual se puede determinar la distancia y/o presencia de objetos en el campo de visión. En los sensores que entregan un nivel de salida analógico para indicar la distancia, el valor no es lineal con respecto a la distancia medida, y se debe utilizar una tabla de conversión.

Acelerómetros, sensores de vibración

Un acelerómetro es un dispositivo que permite medir el movimiento y las vibraciones a las que está sometido un robot (o una parte de él), en su modo de medición dinámica, y la inclinación (con respecto a la gravedad), en su modo estático. De los antiguos acelerómetros mecánicos, de tamaño grande y dificultoso de construir, porque incluían imanes, resortes y bobinas (en algunos modelos), se ha pasado en esta época a dispositivos integrados, con los elementos sensibles creados sobre los propios microcircuitos. Estos sensores, disponibles en forma de circuito integrado, son los que se utilizan normalmente en robótica experimental. Uno de los acelerómetros integrados más conocidos es el ADXL202, muy pequeño, versátil y de costo accesible.

Sensores pendulares (Inclinómetros)

Queda claro que la inclinación de un robot se puede medir con facilidad utilizando las características de medición estática del sensor ADXL202 que descibimos aquí arriba. Las ventajas de este sensor son grandes, debido a su pequeño tamaño, sólida integración y facilidad de conexión con microcontroladores. De todos modos, existen otras soluciones para determinar la posición de la vertical (en base a la fuerza de la gravedad), y las listaremos brevemente.El mercado ofrece dispositivos con diversas soluciones mecánicas, todas basadas en un peso, a veces suelto aunque flotando en un medio viscoso, a veces ubicado sobre una rueda cargada sobre un lado de su circunferencia, en ocasiones una esfera. Hasta hay sensores basados en el movimiento de un líquido viscoso y conductor de la electricidad dentro de una cavidad. Las partes móviles en muchos casos están sumergidas en aceite, para evitar que la masa que hace de péndulo quede realizando movimientos oscilantes. Los sensores pueden estar basados en efecto capacitivo, electrolítico, de torsión (piezoeléctrico), magnético (inducción sobre bobinas) y variación resistiva.

Contactos de mercurio

También para medir inclinación, aunque en este caso sin obtener valores intermedios, sino simplemente un contacto abierto o cerrado, existen las llaves o contactos de mercurio, que consisten en un cilindro (por lo general de vidrio) en el que existen dos contactos a cerrar y una cantidad suficiente de mercurio que se puede deslizar a un extremo u otro del cilindro y cerrar el contacto.

Giróscopos

El giróscopo o giroscopio está basado en un fenómeno físico conocido hace mucho, mucho tiempo: una rueda girando se resiste a que se le cambie el plano de giro (o lo que es lo mismo, la dirección del eje de rotación). Esto se debe a lo que en física se llama "principio de conservación del momento angular".En robots experimentales no se suelen ver volantes giratorios. Lo que es de uso común son unos sensores de pequeño tamaño, como los que se utilizan en modelos de helicópteros y robots, basados en integrados cuya "alma" son pequeñísmas lenguetas vibratorias, construidas directamente sobre el chip de silicio. Su detección se basa en que las piezas cerámicas en vibración son sujetas a una distorsión que se produce por el efecto Coriolis.

Termistores

Un termistor es un resistor cuyo valor varía en función de la temperatura. Existen dos clases de termistores: NTC (Negative Temperature Coefficient, Coeficiente de Temperatura Negativo), que es una resistencia variable cuyo valor se decrementa a medida que aumenta la temperatura; y PTC (Positive Temperature Coefficient, Coeficiente de Temperatura Positivo), cuyo valor de resistencia eléctrica aumenta cuando aumenta la temperatura.La lectura de temperaturas en un robot, tanto en su interior como en el exterior, puede ser algo extremadamente importante para proteger los circuitos, motores y estructura de la posibilidad de que, por fricción, esfuerzo, trabas o excesos mecánicos de cualquier tipo se alcancen niveles peligrosos de calentamiento.

RTD (Termorresistencias)

Los sensores RTD (Resistance Temperature Detector), basados en un conductor de platino y otros metales, se utilizan para medir temperaturas por contacto o inmersión, y en especial para un rango de temperaturas elevadas, donde no se pueden utilizar semiconductores u otros

materiales sensibles. Su funcionamiento está basados en el hecho de que en un metal, cuando sube la temperatura, aumenta la resistencia eléctrica.

Termocuplas

El sensor de una termocupla está formado por la unión de dos piezas de metales diferentes. La unión de los metales genera un voltaje muy pequeño, que varía con la temperatura. Su valor está en el orden de los milivolts, y aumenta en proporción con la temperatura. Este tipo de sensores cubre un amplio rango de temperaturas: -180 a 1370 °C.

Diodos para medir temperatura

Se puede usar un diodo semiconductor ordinario como sensor de temperatura. Un diodo es el sensor de temperatura de menor costo que se puede hallar, y a pesar de ser tan barato es capaz de producir resultados más que satisfactorios. Sólo es necesario hacer una buena calibración y mantener una corriente de excitación bien estable. El voltaje sobre un diodo conduciendo corriente en directo tiene un coeficiente de temperatura de alrededor de 2,3 mV/°C y la variación, dentro de un rango, es razonablemente lineal. Se debe establecer una corriente básica de excitación, y lo mejor es utilizar una fuente de corriente constante, o sino un resistor conectado a una fuente estable de voltaje.

Circuitos integrados para medir temperatura

Existe una amplia variedad de circuitos integrados sensores de temperatura (se puede encontrar una lista en el link de abajo con la información detallada). Estos sensores se agrupan en cuatro categorías principales: salida de voltaje, salida de corriente, salida de resistencia y salida digital. Con salida de voltaje podemos encontrar los muy comunes LM35 (°C) y LM34 (°K) de National Semiconductor. Con salida de corriente uno de los más conocidos es el AD590, de Analog Devices. Con salida digital son conocidos el LM56 y LM75 (también de National). Los de salida de resistencia son menos comunes, fabricados por Phillips y Siemens.

Pirosensores (sensores de llama a distancia)

Existen sensores que, basados en la detección de una gama muy angosta de ultravioletas, permiten determinar la presencia de un fuego a buena distancia. Con los circuitos que provee el fabricante, un sensor de estos (construido con el bulbo UVTron) puede detectar a 5 metros de distancia un fósforo (cerilla) encendido dentro de una habitación soleada. En el mercado de sensores industriales se puede encontrar una variedad amplia de sensores de llama a distancia, algunos que detectan también ultravioleta y otros que se basan en los infrarrojos, aunque por lo que pude ver, la mayoría son de tamaño bastante grande. Otro sensor que se utiliza en robótica, en este caso sensible a los infrarrojos, es el módulo TPA81.

Sensores de humedad

La detección de humedad es importante en un sistema si éste debe desenvolverse en entornos que no se conocen de antemano. Una humedad excesiva puede afectar los circuitos, y también la mecánica de un robot. Por esta razón se deben tener en cuenta una variedad de sensores de humedad disponibles, entre ellos los capacitivos y resistivos, más simples, y algunos integrados con diferentes niveles de complejidad y prestaciones.

Para el uso en robótica, por suerte, se puede contar con módulos pequeños, versátiles y de costo accesible, como el SHT11 de Sensirion.

Sensores magnéticos

En robótica, algunas situaciones de medición del entorno pueden requerir del uso de elementos de detección sensibles a los campos magnéticos. En principio, si nuestro robot debe moverse en ambientes externos a un laboratorio, una aplicación importante es una brújula que forme parte de un sistema de orientación para nuestro robot. Otra aplicación es la medición directa de campos magnéticos presentes en las inmediaciones, que podrían volverse peligrosos para el "cerebro" de nuestro robot si su intensidad es importante. Una tercera aplicación es la medición de sobrecorrientes en la parte motriz (detectando la intensidad del campo magnético que genera un conductor en la fuente de alimentación). También se podrán encontrar sensores magnéticos en la medición de movimientos, como el uso de detectores de "cero movimiento" y tacómetros basados en sensores por efecto Hall o pickups magnéticos.

Sistema de posicionamiento global

Si bien nos puede parecer demasiado lujo para nuestros experimentos, lo cierto es que un sistema de posicionamiento global (GPS, Global Positioning System) aporta una serie de datos que pueden ser muy útiles para un robot avanzado. Un ejemplo de este servicio es el módulo DS-GPM, fabricado por Total Robots, que entrega datos de latitud, longitud, altitud, velocidad, hora y fecha y posición satelital. Estos datos se comunican desde los registros del módulo a través de interfaces I2C y RS232. Si bien no es barato, en realidad no es tan inaccesible: un dispositivo de estas características se vende en el mercado de EEUU a un valor cercano a los us$ 400.

Receptores de radiobalizas

Por medio de un grupo de emisores de radiofrecuencia codificados, ubicados en lugares conocidos por el sistema, es posible establecer con precisión la posición de un robot, con sólo hacer una triangulación. Al efecto el robot debe poseer una antena de recepción direccional (con reflector parabólico, o similar) que pueda girar 360°, y así determine la posición de las radiobalizas. En el robot es posible usar receptores integrados muy pequeños y de bajo costo, como el RWS-433, o el RXLC-434, y otros similares, que trabajan en frecuencias de entre 303 y 433 Mhz. La elección de los transmisores dependerán de la distancia a que se ubiquen las radiobalizas, pero si se trata de áreas acotadas es posible utilizar los módulos transmisores hermanados con los anteriores, como el TWS-433 y el TXLC-434

Sensores de proximidad

Los sensores de proximidad que se obtienen en la industria son resultado de la necesidad de contar con indicadores de posición en los que no existe contacto mecánico entre el actuador y el detector. Pueden ser de tipo lineal (detectores de desplazamiento) o de tipo conmutador (la conmutación entre dos estados indica una posición particular). Hay dos tipos de detectores de proximidad muy utilizados en la industria: inductivos y capacitivos.Los detectores de proximidad inductivos se basan en el fenómeno de amortiguamiento que se produce en un campo magnético a causa de las corrientes inducidas (corrientes de Foucault) en materiales situados en las cercanías. El material debe ser metálico. Los capacitivos funcionan detectando las variaciones de la capacidad parásita que se origina entre el detector propiamente dicho y el objeto cuya distancia se desea medir. Se emplean para medir distancias a objetos metálicos y no metálicos, como la madera, los líquidos y los materiales plásticos.

MATERIAL Y HERRAMIENTAS A UTILIZAR

R1: Termistor 15KR2: Resistor 1.5K

R3: Resistor 1KR4: Resistor 47

R5: Resistor 680VR1: Trimmer 22KC1: capacitor electrolítico 100uFQ1: Transistor 2N2712 (NPN) o similarQ2: Transistor BD140 (PNP) o similarM: Motor DC 12 V.

1 integrado LM 5551 relé 12 V 5 pines1 2N39041 1N40041 diodo 1N41482 led; 1verde y 1 rojo3 R 1K 1 capacitor 10uF/25V

DESARROLLO

Control de motor por temperatura

Este controlador de velocidad de un ventilador por medio de temperatura, establecerá la velocidad del motor según la temperatura que se esté sensando. A mayor temperatura, a mayor velocidad girará el motor. Para variar la velocidad del motor DC, se varía el voltaje que se aplica entre sus terminales.

Para medir la temperatura se utiliza un termistor (R1) que debe colocarse lo más cercano posible del lugar donde se desea sensar le temperatura. Del diagrama, se puede observar que el termistor (R1) y el resistor (R2) forman un divisor de voltaje. Se recomienda que el valor de R2 sea más o menos un décimo del valor de R1.

Figura 46: Control de motor con temperatura.

Al subir la temperatura el valor del termistor disminuirá causando que el transistor Q1 se sature cada vez más (conduzca cada vez más corriente).

El voltaje del colector de Q1 esta conectado ala base Q2. El voltaje en la base de Q2 disminuirá. Al disminuir el voltaje en la base de Q2, este se saturara cada vez mas, haciendo que el voltaje colector emisor (Vce) sea cada vez menor y por consiguiente se incremente el voltaje en la termi9nal superior del motor.

El valor máximo aplicable al motor CC es ligeramente menor de 12 V.

Detector de Humedad

El detector de humedad es uno de los circuitos de mayor aplicación en el automatismo electrónico. Tiene mucha utilidad en el sector agropecuario; además nos sirve en nuestros experimentos caseros para varias aplicaciones como detector de mentiras y similares.

Creamos un oscilador con el LM555.

Abrimos la línea que conduce entre el pin 7 y 6 que está conectada al pin de disparo.

Figura 47: Control de humedad con 555.

Al quedar en el aire la línea ve una alta resistencia, la cual es la del aire y por tanto quedará encendido un led al azar. Bajamos esta resistencia con un material húmedo, el cual tendrá en paralelo la resistencia del aire con la del material húmedo. Al ocurrir esta disminución en la resistencia se logra poner a oscilar LM555 y se puede visualizar en los diodos verde y rojo.

La velocidad de oscilación será proporcional al grado de humedad del material a medir, es decir cuánto más húmedo, mas rápido será la oscilación.

Luego amplificamos esta señal y colocamos en la salida en relé para aplicar este circuito al control real de aparatos los cuales pueden manejarse a un voltaje diferente al de la tarjeta, el cual es 12 VDC.

CONCLUSIONES

No DE PRÁCTICA: 11 USO Y APLICACIÓN DE LAS FUENTES CONMUTADAS

Tiempo estimado de realización: 2hrOBJETIVO Muestra reconoce y explica el funcionamiento de la fuente conmutada.

MARCO TEÓRICOUna fuente conmutada es un dispositivo electrónico que transforma energía eléctrica mediante transistores en conmutación. Mientras que un regulador de tensión utiliza transistores polarizados en su región activa de amplificación, las fuentes conmutadas utilizan los mismos conmutándolos activamente a altas frecuencias (20-100 Kilociclos típicamente) entre corte (abiertos) y saturación (Cerrados). La forma de onda cuadrada resultante es aplicada a transformadores con núcleo de ferrita (Los núcleos de hierro no son adecuados para estas altas frecuencias porque...) para obtener uno o varios voltajes de salida de corriente alterna (CA) que luego son rectificados (Con diodos rápidos)y filtrados (Inductores y condensadores)para obtener

los voltajes de salida de corriente continua (CC). Las ventajas de este método incluyen menor tamaño y peso del núcleo, mayor eficiencia por lo tanto menor calentamiento. Las desventajas comparándolas con fuentes lineales es que son más complejas y generan ruido eléctrico de alta frecuencia que debe ser cuidadosamente minimizado para no causar interferencias a equipos próximos a estas fuentes.

Las fuentes conmutadas son de circuitos relativamente complejos, pero podemos siempre diferenciar cuatro bloques constructivos básicos:

Figura 48: Diagrama a bloques de la fuente conmutada

En el primer bloque rectificamos y filtramos la tensión alterna de entrada convirtiéndola en una continua pulsante. El segundo bloque se encarga de convertir esa continua en una onda cuadrada de alta frecuencia (10 a 200 kHz.), La cual es aplicada a una bobina o al primario de un transformador. Luego el tercer bloque rectifica y filtra la salida de alta frecuencia del bloque anterior, entregando así una continua pura. El cuarto bloque se encarga de comandar la oscilación del segundo bloque. Este bloque consiste de un oscilador de frecuencia fija, una tensión de referencia, un comparador de tensión y un modulador de ancho de pulso (PWM). El modulador recibe el pulso del oscilador y modifica su ciclo de trabajo según la señal del comparador, el cual coteja la tensión continua de salida del tercer bloque con la tensión de referencia. Aclaración: ciclo de trabajo es la relación entre el estado de encendido y el estado de apagado de una onda cuadrada. En la mayoría de los circuitos de fuentes conmutadas encontraremos el primer y el tercer bloque como elementos invariables, en cambio el cuarto y en segundo tendrán diferentes tipos de configuraciones. A veces el cuarto bloque será hecho con integrados y otras veces nos encontraremos con circuitos totalmente transistorizados. El segundo bloque es realmente el alma de la fuente y tendrá configuraciones básicas: BUCK , BOOST, BUCK-BOOST.

Figura 49: Configuraciones de la fuente conmutada

Buck: el circuito interrumpe la alimentación y provee una onda cuadrada de ancho de pulso variable a un simple filtro LC. La tensión aproximada es Vout = Vin * ciclo de trabajo y la regulación se ejecuta mediante la simple variación del ciclo de trabajo. En la mayoría de los casos esta regulación es suficiente y sólo se deberá ajustar levemente la relación de vueltas en el transformador para compensar las pérdidas por acción resistiva, la caída en los diodos y la

tensión de saturación de los transistores de conmutación. Boost: el funcionamiento es más complejo. Mientras el Buck almacena la energía en una bobina y éste entrega la energía almacenada más la tensión de alimentación a la carga. Buck-Boost: los sistemas conocidos como Flyback son una evolución de los sistemas anteriores y la diferencia fundamental es que éste entrada a la carga sólo la energía almacenada en la inductancia. El verdadero sistema Boost sólo puede regular siendo Vout mayor que Vin, mientras que el Flyback puede regular siendo menor o mayor la tensión de salida que la de entrada. En el análisis de los sistemas Boost comenzamos por saber que la energía que se almacena en la inductancia es entregada como una cantidad fija de potencia a la carga: Po = ( L I² fo) / 2 ; I es la corriente de pico en la bobina, fo es la frecuencia de trabajo, L es el valor de la inductancia. Este sistema entrega siempre una cantidad fija de potencia a la carga sin fijarse en la impedancia de la carga, por eso es que el Boost es muy usado en sistemas de flash fotográficos o en sistemas de ignición del automotor para recargar la carga capacitiva, también es usado como un muy buen cargador de baterías. Pero cuando necesitamos alimentar un sistema electrónico con carga resistiva debemos conocer muy bien el valor de resistencia para poder calcular el valor de la tensión de salida: Vo = ( Po.Rl )^½ = I ( ½ L fo Rl )^½, donde Rl es el valor de resistencia del circuito. En este caso la corriente de la bobina es proporcional al tiempo de conectado o al ciclo de trabajo del conmutador y la regulación para cargas fijas se realiza por variación del ciclo de trabajo.

MATERIAL Y HERRAMIENTAS A UTILIZAR 2 Capacitor 100 µF/ 16V3 resistencias 1KΩ1 Amplificador operacional Lm741

1 Generador de funciones1 Osciloscopio

DESARROLLO

Construya el siguiente filtro pasa bajos con amplificador operacional.

Figura 50: Filtro Activo pasa bajos

Figura 51: Curva de respuesta de un filtro pasa bajos

Si se seleccionan los capacitores de modo que:C1=C2= C y R1=R2=R3=R El valor de la frecuencia de corte se obtiene con la siguiente formula:Fc= 0.0481/ RCY la ganancia del filtro será Av= Vo /V in = R2/R1Si se expresa esta ganancia en decibelesAv= 20 log Vo/Vin

Compruebe el funcionamiento del filtro graficando la señal de entrada y de salida del circuito si el generador de funciones esta en onda senoidal a 60 Hz.

Varié la señal de entrada a 1000Hz y grafique el resultado

Filtro activo pasa banda con Amplificador Operacional

En un filtro activo la salida puede ser de igual o de mayor magnitud que la entrada.

Figura 52: Filtro activo pasa banda con Amplificador Operacional

El filtro Pasa Banda tiene la siguiente curva de respuesta de frecuencia. Dejará pasar todas las tensiones de la señal de entrada que tengan frecuencias entre la frecuencia de corte inferior f1 y la de corte superior f2. Las tensiones fuera de este rango de frecuencias serán atenuadas y serán menores al 70.7 % de la tensión de entrada. La frecuencia central de este tipo de filtro se obtiene con la siguiente fórmula:

fo = 1 / [ 2πC x (R3R)1/2]

Figura 53: frecuencia central del filtro pasa banda

Si se seleccionan los capacitores y resistores de modo que: C1 = C2 = C y R1 = R2 = R

El ancho de banda será: BW = f2 - f1 = 1.41 R / [ CR3 (R3R)1/2 ]El factor de calidad Q = fo / BW.

Las líneas discontinuas verticales sobre f1 y f2 y la línea horizontal del 70.7% representan la respuesta de un filtro pasa banda ideal.

Proponga un valor de frecuencia de entrada y vea como cambia la salida del circuito, grafique los cambios.

CONCLUSIONES