LABORATORIO_01: Resistencias Especiales

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1 LABORATORIO_01: Resistencias Especiales CURSO : ELECTRONICA ANALOGICA INSTRUCTOR : RAUL ROJAS REATEGUI 1.- CRITERIOS DE EVALUACION Criterios de evaluación de individual en el Taller Criterios de Evaluación A1 A2 A3 A4 A5 Planifica el trabajo antes de ejecutar el taller, cumple con el rol asignado y en el plazo establecido. Implementa los circuitos siguiendo una metodología adecuada. Los circuitos implementados en el plazo establecido funcionan. Manipula y utiliza equipos e instrumentos en forma correcta. Realiza simulación de los circuitos en ISIS Proteus y realiza un diagrama del impresos en Ares Proteus, en el plazo establecido Investiga e implementa circuitos solicitados en el plazo establecido 0: Nunca 1: A veces 2 a 3: Muchas veces 4: Siempre Criterios de evaluación de Trabajo en equipo de cada integrante del grupo Criterios de Evaluación A1 A2 A3 A4 A5 Colabora con sus compañeros en el desarrollo del taller y el informe. Se implica y compromete en el cumplimiento de sus tareas en el taller y el informe. Si se presenta una dificultad en el desarrollo del taller o el informe, aporta soluciones creativas. Respeta, cumple y expresa su opinión para llegar a acuerdos en el grupo. Participa en forma puntual de todas las sesiones para el desarrollo del taller y el informe. 0: Nunca 1: A veces 2 a 3: Muchas veces 4: Siempre Nombre y Apellidos de los integrantes de cada grupo Alumno1 (A1):.. Alumno2 (A2):.. Alumno3 (A3):.. Alumno4 (A4):.. Alumno5 (A5):. IESTP- Escuela de Ingenieria del SENATI Ing. Raul Rojas Reategui 1

2 2.- OBJETIVOS Al término del laboratorio, podrá identificar las especiales: LDR, NTC, PTC, Potenciómetro, DVR. Además podrá: Implementar circuitos electrónicos usando resistencias especiales. Analizara y comprenderá el funcionamiento de los circuitos. Investigar aplicaciones electrónicas donde se utilicen resistencias especiales que sean de su interés. 3.- EQUIPOS Y MATERIALES Protoboard. Cable para puentes. Milímetro. Resistencias especiales: LDR, NTC, PTC, Potenciómetro, DVR. Generador de señales. Osciloscopio. Papel milimetrado. 4.- NORMAS DE SEGURIDAD Normas de seguridad y protección ambiental Normas de seguridad Utiliza los implementos de seguridad mínimos: botas dieléctricas y overol (o mameluco) No fumar, comer o beber en el taller. Informa al instructor del material roto o averiado. No utilices ninguna herramienta o equipo sin conocer su uso, funcionamiento y normas de seguridad específicas. En caso de producirse un accidente comunícalo inmediatamente al instructor. Recuerda dónde está situado el botiquín. Mantenga su puesto de trabajo limpio y ordenado, para evitar accidente. Mantenga las herramientas ordenadas para evitar accidentes Normas de protección ambiental Al acabar la práctica, limpia y ordena el material utilizado. Los desechos tóxicos, generados en la tarea deben recolectados y entregados al instructor para ser depositados en tacho de elementos tóxicos. 5.- DESARROLLO DEL TALLER 5.2.-Aplicaciones con LDR y/o Potenciómetro a. Encendido por ausencia de luz Cuando el LDR recibe luz, disminuye su resistencia, por lo que en el divisor de tensión formado por R1 y LDR, prácticamente todo el voltaje de la fuente estará en extremos de IESTP- Escuela de Ingenieria del SENATI Ing. Raul Rojas Reategui 2

3 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 por lo que la caída de voltaje en la LDR aumenta lo suficiente para que le llegue corriente a la base del transistor, conduzca y se encienda el diodo LED. El participante debe contar con los siguientes materiales: R1 = 100 KΩ R2 = LDR R3 = 2K2Ω R4 = 330Ω Q1 = Transistor NPN BC547 D1 = Diodo LED Implementar el siguiente circuito en el protoboard: Antes de conectar la fuente o batería de 9V llena la siguiente Tabla: R1 R3 R4 LDR Código de colores SIN CARGA Valor Nominal Valor medido Remplaza R1 por un potenciómetro de 100KΩ, Describe brevemente que sucede cuando varía el potenciómetro: b. Encendido por presencia de luz: Cuando la LDR recibe luz, disminuye su resistencia, 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, en estas condiciones toda la tensión estará prácticamente en la LDR y casi nada en R1 con lo que no circulará IESTP- Escuela de Ingenieria del SENATI Ing. Raul Rojas Reategui 3

4 suficiente corriente por la base del transistor y éste permanecerá en corte y diodo LED apagado. El participante debe contar con los siguientes materiales: R1 = 100 KW R2 = LDR R3 = 2K2 R4 = 330 W Q1 = Transistor NPN BC547 D1 = Diodo LED Implementar el siguiente circuito en el protoboard: R1 R3 R4 LDR Código de colores SIN CARGA Valor Nominal Valor medido Utilizando el multímetro identifica los pines de transistor BJT y llena la siguiente tabla: Función del PIN1 Función del PIN2 Función del PIN3 Q1 BC547 Conecta la fuente o batería de 9V, llena la siguiente tabla: LDR Voltaje del LDR Corriente del LDR Valor de Resistencia Remplaza R1 por un potenciómetro de 100KΩ, Describe brevemente que sucede cuando varía el potenciómetro: c. Circuito detector de sombra con dos LDR: Los elementos principales de este circuito son los dos LDR y el amplificador operacional, que funciona como comparador. Una de las entradas (no inversora) del operacional se establece en 4.5 voltios, con ayuda del divisor de voltaje formado por R3 y R4. La otra IESTP- Escuela de Ingenieria del SENATI Ing. Raul Rojas Reategui 4

5 entrada (inversora) del operacional tiene un voltaje que es establecido por el divisor de tensión formado por los LDR (R1 y R2). En condiciones de iluminación normal (no hay sombra) los dos LDR reciben la misma cantidad de luz y la salida del operacional tiene un nivel de voltaje bajo. Cuando uno de los LDR (R1) recibe menos iluminación que el otro, causa que el voltaje en la entrada inversora del operacional sea menor que en la entrada no inversora, haciendo que el voltaje en la salida del operacional sea alto. El voltaje de salida del operacional activa el transistor Q1, que a su vez activa el diodo LED y el relé. El diodo LED da el aviso visual y el relé activa una sirena. Es conveniente colocar un diodo semiconductor (D2) en paralelo con el relé, como se muestra en el diagrama, para proteger el transistor Q1. Notas: El circuito se alimenta con 9 voltios (puede ser una batería cuadrada). Los LDR se debe colocarse con una separación de más o menos 3cm. entre ellos. Lista de componentes del circuito 1 CI: LM741 (IC1) 2 LDR: R1,R2 1 transistor 2N2222 o similar (Q1) 1 diodo 1N4007 o similar (D1) 1 diodo LED rojo (D2) 1 relé de 9 voltios (RL1) 2 resistencias de 10K (R3, R4) 1 resistencia de 1K (R5) 1 resistencias de 470 (R6) 1 capacitor de 100 nf (C1) IESTP- Escuela de Ingenieria del SENATI Ing. Raul Rojas Reategui 5

6 d. Sensor Infrarrojo: Este es un circuito detector de oscuridad que utiliza como componente principal un LDR. El conjunto R2, VR1 (potenciómetro), R4 (LDR), forma un divisor de voltaje. El voltaje de salida de este divisor de voltaje se toma entre el LDR y el potenciómetro. Cuando el LDR esté iluminado, habrá un voltaje bajo en la base del transistor y éste no conducirá y no activará el relé. Cuando el LDR esté sin iluminación, el voltaje en la base del transistor subirá y este conducirá y activará el relé. Como el nivel de iluminación sobre el LDR varía gradualmente, se utiliza un potenciómetro para ajustar el nivel adecuado de activación del relé. El diodo LED D1 indica que el circuito está en funcionamiento y el Diodo LED D3 se activa cuando el nivel de luz va disminuyendo. El diodo D2 es para proteger el transistor cuando el relé se desconecte. Lista de componentes del circuito detector de oscuridad Q1: Transistor 2N2222A R1=R3: Resistores de 1K, 1/4W D1=D3: diodos LED (rojo y verde) R2: Resistor de 10K, 1/4W D2: diodo semiconductor 1N4001 R4: LDR (fotorresistencia) IESTP- Escuela de Ingenieria del SENATI Ing. Raul Rojas Reategui 6

7 VR1: Potenciómetro de 47K C1: Electrolítico de 10uF / 25V. RL1: Relé 12 voltios Aplicaciones con Termistor (NTC o PTC) y/o Potenciómetro a. Control de temperatura para incubadora También llamado termostato o regulador de temperatura. Diseñado para una incubadora de aves probamos con huevos de gallina y codorniz a 37,8 grados. Para fabricar el control se utiliza un amplificador operacional como comparador de voltaje; el MC4558 o el LM358. Como estos operacionales son dobles se dejan los pines 5,6 y 7 libres. Los valores de R1, R2, R3, R4 son de acuerdo a RT1 y a la temperatura. Los valores del sensor RT1 son para una temperatura de 38 grados centígrados (Celsius). R4 es una resistencia variable y podemos usar un potenciómetro común. R3 y R4 se baja para obtener mayor temperatura, es muy probable que tengamos que probar varios valores para encontrar el rango de temperatura ideal. El sensor utilizado es muy preciso pero si deseamos mayor precisión podemos usar 2 en serie y variar el valor de R1 a 20K (18k o 22k). El diodo LED nos sirve para ver el corte a la hora de ajustar, pero en realidad funciona como diodo zener, ya que algunos amplificadores operacionales no dan 0 voltios en su salida y podría quedar activo el transistor Q3. IESTP- Escuela de Ingenieria del SENATI Ing. Raul Rojas Reategui 7

8 Si al pegarse o despegarse el Relay hace ruido (se pega y se despega rápidamente varias veces) podemos usar RX y CX, para RX: 560 ohmios y para CX: 10 microfaradios 10 voltios. Si no consideramos sea un problema se pueden omitir. Si fuera necesario se pueden hacer dos controles de temperatura con un solo circuito integrado utilizando el pin 7 como salida (1), el pin 6 como entrada (+) y pin 5 al sensor (-). Si el relay conecta y desconecta como un intermitente, puede colocar una resistencia de 1MΩ entre los pines 1 y 3 para compensarlo. NTC Resistencia a 25 : 10K. b. Ventilador controlado por temperatura Para variar la velocidad del motor DC será máximo 12V, 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 censar le temperatura. El termistor (R1) y la resistencia (R2) forman un divisor de voltaje. Se recomienda que el valor de R2 sea más o menos un décimo del valor de R1. 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 de colector de Q1 está conectado a la base de Q2. El voltaje en la base de Q2 disminuirá, este se saturará cada IESTP- Escuela de Ingenieria del SENATI Ing. Raul Rojas Reategui 8

9 vez más, haciendo que el voltaje colector-emisor (VCE) sea cada vez menor y por consiguiente se incremente el voltaje en el terminal superior del motor. Como elemento adicional, y que no es necesario para el correcto funcionamiento del circuito, para conocer la temperatura a controlar y velocidad del motor se coloca un diodo led. Este diodo aumentará su intensidad de su luz a medida que la velocidad del motor aumente. Lista de materiales del circuito R1: Termistor 15K R2: Resistor 1.5K R3: Resistor 1K R4: Resistor 47 R5: Resistor 680 VR1: Trimmer 22K C1: capacitor electrolítico 100uF Q1: Transistor 2N2712 (NPN) o similar Q2: Transistor BD140 (PNP) o similar D1: Diodo LED M: Motor DC típico de fuente de computadora c. Conversor temperatura a voltaje con termistor Para obtener 0 voltios a la salida y así calibrar el convertidor, se coloca el termistor a 0ºC y se ajusta RV1 hasta lograr el voltaje de salida deseado (0ºC). IESTP- Escuela de Ingenieria del SENATI Ing. Raul Rojas Reategui 9

10 La variación debe ser de 0.5 voltios por ºC. Si esto no fuera así, se puede ajustar los valores de R4 y R8 (los dos deben ser siempre iguales). Con el aumento de la temperatura, el valor resistivo del termistor disminuye, igual que el voltaje entre sus terminales. Como consecuencia el voltaje en el terminal de salida del amplificador operacional aumenta. Se puede experimentar con los rangos de variación de la temperatura, modificando los valores de R1 y R2 (sugerencia: R2 potenciómetro de 10K) Lista de componentes del circuito IC1: amplificador operacional 741. R1=R2=R3: resistores de 10K R4=R8: resistores de 680K R6=R7: resistores de 100K R9: resistor de 470 ohmios R5: Termistor de 10K de coeficiente negativo VR1: potenciómetro de 10K D1: diodo zener 1N4736 (6.8V) C1: capacitor de 100nF. d. Termostato electrónico Si la temperatura ambiente es superior a la programada por el potenciómetro, el relé no se activa y el diodo LED verde se ilumina. Si la temperatura ambiente es inferior a la programada, el relé se activa y el diodo LED rojo se ilumina. Para realizar el ajuste del termostato electrónico, se introduce el NTC en un tubo de vidrio (poner al NTC un par de cables suficientemente largos). Cuando la resistencia del NTC es muy alta (caso de que la temperatura ambiente sea baja) causa que el transistor T1 entre en saturación, siempre que el ajuste realizado al IESTP- Escuela de Ingenieria del SENATI Ing. Raul Rojas Reategui 10

11 potenciómetro lo permita. Si T1 se satura el transistor T2 se satura y T3 y T4 también, activando el relé. Este relé es de doble contacto y cada vez que se activa realiza dos conexiones, una para encender el diodo LED y la otra para activar el dispositivo de calefacción. El capacitor C1 se utiiza para evitar cambios bruscos en el valor del NTC y C2 para evitar que cuando el relé se desconecte pueda dañar el transistor. Lista de materiales del circuito Resistencias: R1,R4,R6: 10K, R2:12K, R3:6.8K, R5:33K, R7:470K, R8:2.2K, R9:560 Ω. Potenciómetro de 10K. NTC: de 10K. Capacitores: C1:100nF, C2:47uF, 10V (electrolítico). Diodos LED: 1 rojo, 1 verde Transistores: T1, T3:2N2222, T2:2N2907, T4:2N2905 Relé: 12 voltios con doble contacto a la salida Investiga e Implementa: Investiga tres aplicaciones que sean de tu interés y del grupo en relación al tema. Implementa los circuitos investigados en el laboratorio; en el informe realiza el circuito esquemático, explica de manera y breve su funcionamiento. IESTP- Escuela de Ingenieria del SENATI Ing. Raul Rojas Reategui 11