Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Teoría de Circuitos

Transcripción

1 Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura Teoría de Circuitos Trabajo Práctico Ensayo de circuitos mediante Laboratorio Remoto Autores: Cátedra Teoría de Circuitos Abril de 2017

2 Objetivos El principal objetivo de este Trabajo Práctico es introducir el uso del Laboratorio Remoto que se encuentra en la Universidad de Deusto, España para la experimentación con circuitos eléctricos. La Universidad Nacional de Rosario y la Universidad de Deusto forman parte del Proyecto Erasmus VISIR+ (Sistema de Instrumentación Virtual Real) y junto con otras universidades buscan desarrollar una red de laboratorios remotos que puedan ser usados a distancia y sin limitaciones horarias por los estudiantes. La herramienta, desarrollada por el Instituto de Tecnología de Blekinge (BTH) de la Universidad de Suecia, permite a los alumnos realizar experimentación/mediciones sobre circuitos reales a través de una interfaz que provee una sensación de realidad muy bien lograda. Esto permite a los alumnos utilizar los elementos componentes de un circuito (fuentes, resistores, capacitores, inductores, diodos, etc.) y los elementos de medición (multímetro y osciloscopio) como si realmente estuvieran manipulando los elementos insitu. En este Trabajo Práctico se pretende que el alumno se familiarice con la interfaz, que permite trabajar sobre circuitos eléctricos, ensamble diferentes circuitos, realice mediciones de tensión y corriente, y visualice formas de onda. Todas estas actividades permiten afianzar contenidos desarrollados en las clases teóricas de la materia. En particular las actividades estarán relacionadas con los temas: Teorema de Máxima Transferencia de Potencia. Evolución temporal transitoria en un circuito de primer orden RC. Desfasaje entre las formas de onda de tensión y corriente en una rama RC en Régimen Permanente Senoidal. Introducción Ingresar al sitio web del Laboratorio Remoto de la Universidad de Deusto y colocar el nombre de usuario y contraseña que han sido provistos por la cátedra. Figura 1: Pantalla de acceso al Laboratorio Remoto Una vez que has accedido al laboratorio VISIR, deberás reservar una sesión. Para ello, solamente tendrás que pulsar el botón Reservar Trabajo Práctico: Ensayo de circuitos mediante Laboratorio Remoto Página 2 de 7

3 Una vez reservado, aparecerá la interfaz de experimentación, que se encuentra dividido en 3 zonas: 1. Zona de componentes: es donde van a ir apareciendo los componentes que se van a emplear en cada circuito (resistencias, capacitares, etc ) 2. Zona de montaje: donde se construyen los circuitos y se conectan los instrumentos para comprobar su funcionamiento. 3. Zona de instrumentación: donde vamos a poder configurar los diferentes instrumentos disponibles en el laboratorio (Multímetro, Osciloscopio, Fuentes de Continua, Fuente de Alterna) En la Figura 2, podemos ver las tres zonas bien diferenciadas. Figura 2: Interfaz del laboratorio remoto Trabajo Práctico: Ensayo de circuitos mediante Laboratorio Remoto Página 3 de 7

4 Actividades a realizar a través del Laboratorio Remoto VISIR+ 1. Máxima Transferencia de Potencia Dado el siguiente circuito: E Figura 3: Circuito a ensayar para verificación del Teorema de Máxima Transferencia de Potencia siendo E = 20V y R S = 10 KΩ 1.1. Calcular el valor teórico de la tensión en R L para sus tres valores y completar la primer columna de la Tabla Ensayar el circuito mediante el laboratorio VISIR para medir la corriente circulando por R L para sus tres valores y completar la segunda columna de la Tabla. Herramientas a utilizar: un amperímetro Con los valores medidos calcular la potencia para los tres valores de R L y verificar en que caso la potencia es máxima. Herramientas a utilizar: Multimetro. V RL (teórico) I RL (teórico) I RL (práctico) P RL R L = 1 KΩ R L = 10 KΩ R L = 30 KΩ * Para obtener la resistencia R L = 30 KΩ, conectar 3 resistencias de 10KΩ en serie. Trabajo Práctico: Ensayo de circuitos mediante Laboratorio Remoto Página 4 de 7

5 2. Régimen Permanente Senoidal (RPS) Dado el siguiente circuito: Figura 4: Circuito a ensayar en RPS, con f = 1000 Hz y siendo los valores de R = 1000 Ω y C = 100 nf 2.1. Calcular el valor teórico de la impedancia vista por la fuente y completar la siguiente tabla. f = 1000 Hz ω =.rad/seg x C =. Ω Z =.. Ω θ =.. rad 2.2. Calcular las tensiones en cada elemento y la corriente del circuito (Valores Eficaces) 2.3. Ensayar el circuito mediante el laboratorio VISIR para verificar los resultados de manera experimental. Herramientas a utilizar: un voltímetro y un osciloscopio Completar la siguiente gráfica con las evoluciones observadas mediante el osciloscopio de la tensión en la fuente y la corriente en la misma (a partir de de la tensión en la resistencia). Medir el desfasaje entre las 2 ondas senoidales. Herramientas a utilizar: Osciloscopio Relacionar el valor medido en la gráfica con el valor calculado en 2.1 de θ. Trabajo Práctico: Ensayo de circuitos mediante Laboratorio Remoto Página 5 de 7

6 3. Régimen Transitorio en Circuitos de Primer Orden Dado el siguiente circuito, se utiliza una onda cuadrada para visualizar el régimen transitorio (en cada semiciclo podemos pensar que tenemos una fuente de continua y una condición inicial en el capacitor dependiendo del semiciclo anterior): Figura 5: Circuito a ensayar con alimentación de onda cuadrada y los valores de los componentes R =1000 Ω y C = 100 nf 3.1. Calcular el valor teórico de la constante de tiempo del circuito siendo R = 1000 Ω y C = 100 nf Ensayar el circuito mediante el laboratorio VISIR para los siguientes 3 valores de frecuencia de alimentación f 1 = 100 Hz, f 2 = 1000 Hz y f 3 = 5000 Hz, y siendo el valor máximo fijo de 5 V. Dibujar la forma de onda de la tensión en el capacitor, V C (t) para los 3 casos. Herramientas a utilizar: Osciloscopio. f 1 = 100 Hz T 1 =.. seg Trabajo Práctico: Ensayo de circuitos mediante Laboratorio Remoto Página 6 de 7

7 f 2 = 1000 Hz T 2 =.. seg f 3 = 5000 Hz T 3 =.. seg Trabajo Práctico: Ensayo de circuitos mediante Laboratorio Remoto Página 7 de 7