Guia de Laboratorio Fisica Electronica 2016-16-1

7/25/2019 Guia de Laboratorio Fisica Electronica 2016-16-1

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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNADESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIAGUIA COMPONENTE PRCTICO DEL CURSO: 100414Fsica Electrnica

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

ESCUELA DE CIENCIAS BSICAS TECNOLOGA E INGENIERA

GUA COMPONENTE PRCTICO

100414 FSICA ELECTRNICA

Wilmer Hernn Gutirrez Ramos

(Director Nacional)

Nstor Javier Rodrguez GarcaAcreditador

FacatativDiciembre de 2015


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2. ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO

Esta gua de laboratorio ha sido diseada con el apoyo de la red de tutores,basada en las anteriores versiones pero bajo el enfoque de las actividades que sehan planteado para el curso durante el periodo 2015 (16-2), todo material tomadode fuentes acadmicas ha sido debidamente referenciado respetando losderechos de autor.

De acuerdo a la metodologa definida para el curso se actualizar la gua para quepueda contribuir a la comprensin de las temticas abordadas en cada uno de lostrabajos colaborativos.


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3. NDICE DE CONTENIDO

Introduccin ............................................................................................................. 7

Justificacin ............................................................................................................. 7

Intencionalidades formativas ................................................................................... 7

Denominacin de prcticas ..................................................................................... 7

6. DESCRIPCIN DE PRCTICAS ........................................................................ 9

PRACTICA No. 1Naturaleza de la electricidad, reconocimiento de Magnitudesy Medidas. ............................................................................................................ 9

PRACTICA No. 2Ley de Ohm, circuitos serie y paralelo. ............................... 18

PRACTICA No. 3Fundamentos de semiconductores ..................................... 26

PRACTICA No. 4Electrnica digital (Circuitos combinacionales ysecuenciales). .................................................................................................... 32

7. FUENTES DOCUMENTALES ........................................................................... 43


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4. LISTADO DE TABLAS

Tabla 1 Elementos para el desarrollo de la prctica 1 ........................................... 14

Tabla 2 Equivalencia de los cdigos de colores de resistencias ........................... 19

Tabla 3 Equivalencia de cada banda de las resistencias ...................................... 19



Tabla 6 Modos de seleccin del contador 74LS90 ................................................ 35

Tabla 7 Salidas para cada valor decimal del contador 74LS90 ............................. 36



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4.1 LISTADO DE GRFICOS Y FIGURAS

Fig. 1 Protoboard ................................................................................................... 10

Fig. 2 Multmetro ................................................................................................... 10

Fig. 3 Cable de poder ............................................................................................ 11

Fig. 4 PinOut Fuente ATX ..................................................................................... 12

Fig. 5 Circuito Serie ............................................................................................... 13

Fig. 6 Circuito Paralelo .......................................................................................... 13

Fig. 7 Circuito Mixto ............................................................................................... 14

Fig. 8 Resistencias Elctricas ................................................................................ 18

Fig. 9 Cdigo de colores de resistencias de 4 bandas .......................................... 19

Fig. 10 Ley de OHM .............................................................................................. 20

Fig. 11 Circuito Serie ............................................................................................. 21

Fig. 12 Circuito Paralelo ........................................................................................ 21

Fig. 13 Aplicacin del circuito divisor de voltaje .................................................... 22

Fig. 14 Diagrama descriptivo de un condensador ................................................. 26

Fig. 15 Diodo ......................................................................................................... 27

Fig. 16 Transistor .................................................................................................. 27

Fig. 17 Pinout puerto USB ..................................................................................... 28

Fig. 18 Diagrama de bloques del circuito con optoacoplador ................................ 29

Fig. 19 Seal Digital .............................................................................................. 33

Fig. 20 Diagrama compuerta 7400 ........................................................................ 34

Fig. 21 Configuracin de contador 74LS90 en modo decimal ............................... 35

Fig. 22 Ejemplo de contador asncrono ................................................................. 37

Fig. 23 Implementacin prctica digital 1 .............................................................. 38


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Fig. 24 Implementacin prctica digital II .............................................................. 38


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5. CARACTERSTICAS GENERALES

Introduccin La electrnica ha evolucionado a ritmos

vertiginosos convirtindose en herramientade muchas organizaciones al generarimpacto en diferentes disciplinas. Esto hahecho necesario que muchos profesionalesse familiaricen con sus conceptos yaplicaciones, a fin de que puedan tomardecisiones asertivas que propendan por elcrecimiento de la organizacin y laoptimizacin de recursos.

Justificacin Los profesionales de diferentes reasrequieren conocimientos en temastecnolgicos que no pueden limitarse sloal manejo de dichas tecnologas, sino acomprender su funcionamiento y el impactoque pueden llegar a tener en unaorganizacin. Es por esto que el curso deFsica electrnicacentra su metodologa enbrindar herramientas al estudiante para quecomprenda la aplicacin de las temticasdel curso en situaciones prcticasdisciplinares de su programa de formacin.

Intencionalidades formativas Brindar herramientas al estudiante para quedesde su formacin comprenda losconceptos bsicos de electricidad yelectrnica.

Brindar soporte prctico a las actividadesplanteadas en los trabajos colaborativos.

Denominacin de prcticas Prcti ca 1:Naturaleza de la electricidad,reconocimiento de Magnitudes y Medidas.

Prcti ca 2:Ley de Ohm, circuitos serie yparalelo.

Prcti ca 3:Fundamentos de


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semiconductores (Fuente de alimentacinregulada).

Prcti cas 4:Electrnica digital (Circuitoscombinacionales y secuenciales)

Nmero de horas 20

Porcentaje 22%

Curso Evaluado por proyecto SI___ NO_X_

Seguridad industrial Para el desarrollo de las prcticas delaboratorio se debe tener en cuenta que:-La ubicacin de equipos e instalacioneselctricas se encuentren en buen estado.

-Los niveles de voltaje aplicados a losequipos correspondan a los estandarizadospara los mismos.-Los instrumentos sean empleadoscorrectamente, de acuerdo a la tarea quese est desarrollando con estos.-Antes de manipular cualquier circuito, debeestar desconectado de la red elctrica.-Antes de poner en funcionamiento uncircuito pida el concepto del tutor paraevitar conexiones errneas que puedan

afectar el mismo.-No emplee equipos o herramienta sindocumentarse acerca de su uso.-Verifique el estado de los equipos antes desu uso e informe cualquier anomala quepueda encontrar.-Deje ordenados y des-energizados losequipos al finalizar la prctica.


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6. DESCRIPCIN DE PRCTICAS

PRACTICA No. 1 Naturaleza de la electricidad, reconocimiento deMagnitudes y Medidas.

Tipo de practicaPresencial X Autodirigida RemotaOtra Cul

Porcentaje de evaluacin 5.5%Horas de la practica 4Temticas de la prctica Fundamentos de electricidad

Reconocimiento de instrumentos yelementos de laboratorio.

Medidas de voltaje, continuidad y anlisiscircuitos bsicos.

Intencionalidadesformativas

Brindar herramientas al estudiante para elreconocimiento del funcionamiento de herramientases instrumentos bsicos en electrnica.

Comprobar las medidas de diferentes magnitudessobre dispositivos reales.

Fundamentacin Terica

Se describirn a continuacin algunos aspectos bsicos y de funcionamiento delos principales equipos empleados en laboratorios de electrnica: el protoboard otabla de prototipos y el multmetro. En las prcticas de laboratorio del curso sedesarrollarn las destrezas necesarias para el buen uso de cada uno ellos.

El Protoboard


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Fig. 1 Protob oard

Es un dispositivo que permite ensamblar circuitos electrnicos sin uso desoldadura. Hace una conexin rpida y fcil y es ideal para trabajar circuitospequeos o de prueba.

En cada orificio se puede alojar el terminal de un componente o un cable. Peroantes de trabajar con l, se deben conocer cules orificios estn interconectados.Generalmente las conexiones son por columnas y en las secciones laterales porfilas. Con ayuda del tutor vamos a reconocer estas conexiones internas.

El Multmetro

Fig . 2 Mu ltmetro

Es un instrumento muy til en el laboratorio. Permite realizar mediciones de varias


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magnitudes de inters, como: el voltaje, la resistencia, la corriente, lacapacitancia, la frecuencia, etc. tanto en seales continuas como alternas. Sedebe tener mucho cuidado durante su uso, ya que dependiendo del tipo demagnitud que se quiere medir, debemos seleccionar la escala adecuada, la

ubicacin de los terminales de medicin y la forma de medir (puede ser en serie oen paralelo con el elemento).

Descripcin de la practica

Uso del multmetro (medid as de vo ltaje)

Inicialmente se deber identificar el funcionamiento del multmetro, para estovamos a hacer uso de una fuente de alimentacin ATX de un PC.

Identifique el funcionamiento del multmetro, determine la forma correcta de medir

voltaje, corriente y resistencia, tenga en cuenta e tipo de multmetro identificadolas escalas y posicin de acuerdo al tipo de medida.

a. Qu representa la medida de continuidad en un conductor y de queformas puedo tomarla haciendo uso del multmetro?

Verifique la continuidad en el cable de alimentacin de la fuente.

Fig. 3 Cable de po der

b. Qu sucede si mido el voltaje AC en la escala DC del multmetro?, realicela medida del voltaje entregado por la toma de alimentacin en la escalaadecuada.

Energice la fuente de alimentacin y con ayuda del tutor identifique elvoltaje de StandBy haciendo uso del multmetro. Tenga en cuenta elsiguiente Diagrama.


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Fig. 4 PinOut Fuente ATX(Imagen tomada dehttp://www.helpwithpcs.com/hardware/img/power-supply/atx-psu-pinouts.gif)

c. Es necesario que un equipo est encendido para poder realizar la medidadel voltaje de StandBy?

Encienda la fuente de alimentacin haciendo un puente entre el pinPS_ON y tierra.

d. Qu funcin cumple la tierra en un circuito?

Compruebe el voltaje para el conector molex de 4 pines y en el Atx de 20pines o 24, dependiendo la fuente de alimentacin con que cuente.

e. Qu tipo de voltaje mido a la salida de la fuente de alimentacin y por qurazn hay diferentes valores del mismo?

f. Podemos afirmar que la fuente de alimentacin de un PC es dual? quimplica esto?.

g. Qu dispositivos integrara en el computador para alimentarlos con estetipo de fuente de alimentacin?

Con figu racin en serie y Paralelo

Realice el montaje del siguiente circuito:
http://www.helpwithpcs.com/hardware/img/power-supply/atx-psu-pinouts.gifhttp://www.helpwithpcs.com/hardware/img/power-supply/atx-psu-pinouts.gifhttp://www.helpwithpcs.com/hardware/img/power-supply/atx-psu-pinouts.gifhttp://www.helpwithpcs.com/hardware/img/power-supply/atx-psu-pinouts.gif


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Fig. 5 Circuito Serie

Compare el comportamiento de las lmparas L1, L2 y L3 al hacer la conexin dela siguiente forma:

h. Qu ocurre si cambio una de las lmparas anteriores por un cable?

Fig. 6 Circuito Paralelo

i. Cal de los dos circuitos (a) o(b )est adecuadamente conectado? Cales la razn por la cual es correcto o no el circuito? Qu pasara alimplementar el circuito que no es correcto?

Implemente el circuito que est diseado adecuadamente.

j. Establezca las caractersticas de un circuito serie y paralelo.

Realice el montaje del siguiente circuito:


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Fig. 7 Circuito Mixt o

k. Qu diferencia se observa en este ltimo circuito con respecto a los dosanteriores y a que se deben dichas diferencias?

Recursos a utilizar en la prctica (Equipos / instrumentos)

Elemento Cant idad

Protoboard 1Multmetro 1Fuente de alimentacin ATX 1Bombillos de 12V 3Cables 1 metroResistencia de valor 1

Tabla 1 Elemen tos para el des arroll o d e la prctic a 1

Software a utilizar en la prctica u otro tipo de requerimiento para eldesarrollo de la prctica

Para el desarrollo de la prctica puede apoyar el desarrollo de loscuestionamientos mediante el uso de Circui rMaker el cual puede descargar en elentorno de aprendizaje prctico.

Seguridad Industrial

Para el desarrollo de las prcticas de laboratorio se debe tener en cuenta que:

-La ubicacin de equipos e instalaciones elctricas se encuentren en buenestado.

-Los niveles de voltaje aplicados a los equipos correspondan a los estandarizados


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para los mismos.

-Los instrumentos sean empleados correctamente, de acuerdo a la tarea que seest desarrollando con estos.

-Antes de manipular cualquier circuito, debe estar desconectado de la redelctrica.

-Antes de poner en funcionamiento un circuito pida el concepto del tutor paraevitar conexiones errneas que puedan afectar el mismo.

-No emplee equipos o herramienta sin documentarse acerca de su uso.

-Verifique el estado de los equipos antes de su uso e informe cualquier anomalaque pueda encontrar.

-Deje ordenados y des-energizados los equipos al finalizar la prctica.

Metodologa

Para el desarrollo de la prctica el estudiante debe tener conocimientos bsicosen unidades de medida de magnitudes elctricas.

Forma de trabajo: La prctica de laboratorio est diseada para que losestudiantes de forma colaborativa resuelvan los cuestionamientos planteadospara el desarrollo de la misma, planteen conclusiones y busquen la aprehensindel conocimiento a travs de la interaccin con elementos que pueden conseguir

fcilmente y sobre los cuales se hace evidente la aplicabilidad de las temticasdel curso.

Procedimiento:Para el desarrollo de la prctica es muy importante:

-Realizar el reconocimiento de la gua de la actividad.

-Solicitar apoyo al tutor de laboratorio para comprender la forma adecuada derealizar cada una de las medidas solicitadas.

-Realizar cada una de las medidas e ir analizando los resultados de acuerdo a loobservado.

-Soportar el anlisis en las leyes de circuitos elctricos.

Sistema de Evaluacin

Las prcticas de laboratorios sern evaluadas por el tutor de laboratorio asignadoen cada CEAD de acuerdo al desempeo en el desarrollo de las experiencias


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prcticas y la calidad de los informes entregados teniendo en cuenta la rbrica deevaluacin.

La totalidad de las prcticas sern evaluadas sobre 110 puntos y la calificacinser enviada por la red de tutores del curso.

Informe o productos a entregar

Informe en formato IEEE en el que responda los cuestionamientos establecidospara la prctica y evidencie la realizacin de la misma.

Del siguiente enlace puede descargar el formato para presentar el informe.

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/100414/AVAs_2014-2/Paper_IEEE.doc

Tenga en cuenta que es muy importante incluir anlisis de resultados y

conclusiones ya que a travs de estos evidencia lo aprendido en el desarrollo dela prctica.

Rbrica de evaluacin

Aspectos evaluados

Criterios de desempeo de la actividad individualPP/

mximaValoracin alta Valoracin media Valoracin baja

Estructura del

informe

El documento presenta

una excelente estructura

conforme a las normas

IEEE.

El informe no

presenta orden aunque

es presentado en el

formato solicitado..

El informe no presenta

orden ni se estructura


IEEE.7

(Hasta 7 puntos) (Hasta 3 puntos) (Hasta 0 puntos)

Redaccin y

ortografa

La redaccin y la

ortografa son excelentes

Hay errores de

ortografa o de

redaccin


deficiencias en redaccin

y errores ortogrficos 5


Fines del trabajo

Se realiz la prctica

siguiendo las

indicaciones de la gua y

las orientaciones dadaspor el tutor de

laboratorio.

No se realiz la

totalidad de la prctica

o se omitieron las

recomendacionesdadas para un ptimo

desarrollo de la

misma.

No realiz la prctica o se

omitieron en su totalidad

las recomendaciones

dadas por el tutor.8


Respondi

adecuadamente las

preguntas y analiz de

No respondi

adecuadamente la

totalidad de las

No responde las

preguntas ni presenta un

adecuado anlisis a las

9
http://datateca.unad.edu.co/contenidos/100414/AVAs_2014-2/Paper_IEEE.dochttp://datateca.unad.edu.co/contenidos/100414/AVAs_2014-2/Paper_IEEE.dochttp://datateca.unad.edu.co/contenidos/100414/AVAs_2014-2/Paper_IEEE.doc


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forma asertiva los

resultados de la prctica.

preguntas o el anlisis

presentado no es

claro.

prcticas.


TOTAL PUNTAJE DEL TRABAJO COLABORATIVO 29

Retroalimentacin

La retroalimentacin de la prctica ser dada por el tutor de laboratorio asignadoen cada CEAD de acuerdo a las fechas establecidas para la misma teniendo encuenta la rbrica de evaluacin propuesta.


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PRACTICA No. 2 Ley de Ohm, circuitos serie y paralelo.

Tipo de practica

Presencial X Autodirigida RemotaOtra Cul

Porcentaje de evaluacin 5.5%Horas de la practica 4Temticas de la prctica Anlisis de circuitos serie y paralelo.

Comprobacin del funcionamiento de laresistencia elctrica.

Intencionalidades

formativas

Brindar herramientas para que el estudiante est en

capacidad de reconocer las resistencias elctricas.Motivar el reconocimiento de aplicaciones prcticasen las que el estudiante pueda ver la aplicacin delos circuitos serie y paralelo.


Resistencias Elctricas

Los resistores o resistencias elctricas son los elementos de mayor empleo en elramo de la electrnica. Su funcin es controlar o limitar la corriente que fluye atravs de un circuito elctrico, presentando oposicin al paso de la corrienteelctrica.

Segn su funcionamiento se pueden clasificar en Resistores Fijos y Resistoresvariables, siendo los fijos con composicin de carbono los ms empleados.

Fig . 8 Resis ten cias Elct ric as


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Cdigo de colores para resistencias:el cdigo de colores ms empleado pararesistores, se compone de cuatro franjas de color, que se leen de izquierda aderecha, estando el resistor en la forma que lo muestra la figura, siendogeneralmente la cuarta franja dorada o plateada. Mediante la correcta

interpretacin de este cdigo, podemos conocer el valor en ohmios del resistor.Ejemplo:

COLORES:Naranja, Rojo, Amarillo, Oro.

Fig. 9 Cdigo de colo res de resistencias de 4 bandas

Cul es el valo r en ohm ios de es te res is tor?

Recordemos el cdigo de colores para resistencias:

Negro: 0 Amarillo: 4 Gris: 8Caf: 1 Verde: 5 Blanco: 9Rojo: 2 Azul: 6 Dorado: 5%Naranja:3 Violeta: 7 Plateado:10%

Tabla 2 Equivalencia de los cdigos de color es de resistencias

1 Banda : 1er Dgito2 Banda : 2 Dgito3 Banda : # de ceros4 Banda : Tolerancia

Tabla 3 Equiv alencia de c ada banda de las resistencias

Analizando las bandas de la resistencia dada:

1 Banda: Naranja, por tanto el primer dgito es 3

2 Banda: Rojo, por tanto el Segundo dgito es 2

3 Banda: Amarillo, por tanto el factor multiplicador es x10000 o el nmero deceros es (0000).


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4 Banda: Dorado, por tanto el primer dgito es 5%

El valor nominal del resistor es de 320000o 320kcon una tolerancia de 5%.

El Valor de tolerancia nos indica el rango en el cual debe encontrarse el resistor.

As el 5% 320k es16k, por tanto podemos considerar:

320k -16 k


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de la siguiente manera:

En un circuito cerrado o malla, las cadas de tensin totales son iguales a la

tensin total que se aplica en el circuito.

Circuito Serie:Un circuito serie es aquel en el que todos sus componentes estnconectados de forma tal que slo hay un camino para la circulacin de la corrienteelctrica.

Fig. 11 Circuito Serie

En el circuito serie la corriente elctrica (I) es la misma en todas las partes delcircuito, es decir, que la corriente que fluye por R1, recorre R2, R3 y R4 y es iguala la corriente elctrica que suministra la fuente de alimentacin.

Circuito Paralelo: En un circuito paralelo dos o ms componentes estnconectados a los terminales de la misma fuente de voltaje. Podemos definir cada

terminal como un nodo del circuito y decir entonces que en un circuito paralelotodos sus elementos estn conectados al mismo par de nodos.

Fig. 12 Circuito Paralelo

El voltaje entre el par de terminales de un circuito paralelo es uno slo y es igualal voltaje de la fuente de alimentacin.


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Aplicacin del divisor de voltaje

Fig. 13 Apl icacin del circui to d ivisor d e voltaje

Partiendo del circuito anterior, disee un divisor de voltaje donde una de lasresistencias sea fija y la otra sea una fotorresistencia y al estar alimentado con5V, si est de noche encienda un LED conectado al voltaje de salida y si es de

da ste permanezca apagado.

Tenga en cuenta que debe definir si usar el circuito (a) o (b) de acuerdo a lascondiciones de diseo.

a. Determine la posicin del LED.b. Mida el valor de la fotorresistencia en condiciones de luz y oscuridad y

determine el valor al que debe ajustarse el potencimetro.c. Mida la corriente en el circuito teniendo en cuenta condiciones extremas de

luz u oscuridad.

d. Adjunte evidencia del funcionamiento del circuito.


Elemento Cant idad

Protoboard 1Multmetro 1


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Fuente de alimentacin de5V a 12V

1

Cables 1 metroFotorresistencia 1

Potencimetro 10k 1LED 1







-Los niveles de voltaje aplicados a los equipos correspondan a los estandarizadospara los mismos.

-Los instrumentos sean empleados correctamente, de acuerdo a la tarea que se

est desarrollando con estos.




-Verifique el estado de los equipos antes de su uso e informe cualquier anomala

que pueda encontrar.


Metodologa

Para el desarrollo de la prctica el estudiante debe tener conocimientos bsicosen unidades de medida de magnitudes elctricas y manejo bsico del multmetro.


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Forma de trabajo: La prctica de laboratorio est diseada para que losestudiantes de forma colaborativa resuelvan los cuestionamientos planteadospara el desarrollo de la misma, planteen conclusiones y busquen la aprehensindel conocimiento a travs de la interaccin con elementos que pueden conseguir

fcilmente y sobre los cuales se hace evidente la aplicabilidad de las temticasdel curso.




-Realizar cada una de las medidas e ir analizando los resultados de acuerdo a lo

observado.



Las prcticas de laboratorios sern evaluadas por el tutor de laboratorio asignadoen cada CEAD de acuerdo al desempeo en el desarrollo de las experienciasprcticas y la calidad de los informes entregados teniendo en cuenta la rbrica deevaluacin.






Tenga en cuenta que es muy importante incluir anlisis de resultados yconclusiones ya que a travs de estos evidencia lo aprendido en el desarrollo dela prctica.

Rbrica de evaluacin


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Aspectos evaluados



Estructura del

informe




IEEE.

El informe no


es presentado en el

formato solicitado.




IEEE.5


Redaccin y

ortografa

La redaccin y la


Hay errores de

ortografa o de

redaccin





Fines del trabajo


siguiendo las


las orientaciones dadas

por el tutor de

laboratorio.

No se realiz la


o se omitieron las

recomendaciones

dadas para un ptimo

desarrollo de la

misma.

No realiz la prctica o seomitieron en su totalidad

las recomendaciones



Respondi

adecuadamente las


forma asertiva los


No respondi

adecuadamente la

totalidad de las


presentado no es

claro.

No responde las



prcticas.9



Retroalimentacin



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PRACTICA No. 3 Fundamentos de semiconductores

Tipo de practicaPresencial X Autodirigida Remota

Otra Cul

Porcentaje de evaluacin 5.5%Horas de la practica 4Temticas de la prctica Semiconductores.

Construccin de fuente de alimentacinregulada.

Intencionalidadesformativas

Comprender la importancia de los semiconductoresen los dispositivos electrnicos.

Motivar el uso de componentes que en cada etapade la fuente de alimentacin contribuyan a adecuarla seal que a su salida ser DC.


Condensadores o Capacitores: Un condensador es un elemento pasivo quetiene la particularidad de almacenar carga elctrica.

Los condensadores estn formados por dos superficies metlicas conductorasllamadas armaduras, las cules se hallan separadas por un medio aislantedenominado dielctrico. Este dielctrico puede ser aire, cermica, papel o mica.

Fig. 14 Diagrama descr ip t ivo de u n co ndensador

Un condensador se suele utilizar bsicamente para eliminar la componentecontinua de una seal elctrica, como filtro o para almacenar tensin en undeterminado momento (como batera temporal) y cederla posteriormente.


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El Diodo:El elemento semiconductor ms sencillo y de los ms utilizados en laelectrnica es el diodo. Est constituido por la unin de un material semiconductortipo N y otro tipo P. Su representacin se muestra en la siguiente figura.

Fig. 15 Diodo

El diodo idealmente se comporta como un interruptor, es decir, puede actuarcomo un corto o interruptor cerrado o como un circuito abierto dependiendo de supolarizacin. Debido a esto se suelen utilizar ampliamente como rectificadores deseales, aunque no es su nica aplicacin.

El transistor: El impacto del transistor en la electrnica ha sido enorme, puesadems de iniciar la industria multimillonaria de los semiconductores, ha sido elprecursor de otros inventos como son los circuitos integrados, los dispositivosoptoelectrnicos y los microprocesadores.

Fig. 16 Transisto r

Es un dispositivo semiconductor de tres capas, dos de material P y una dematerial N o dos de material N y una de material P. Para cualquiera de los casosel transistor tiene tres pines denominados emisor, base y colector.

Este dispositivo se puede emplear para muchas aplicaciones, pero se destacacomo amplificador, como conmutador, en sistemas digitales y como adaptador deimpedancias.


Tenga en cuenta que el circuito diseado en la prctica anterior se emplearcomo referencia para la implementacin de los circuitos propuestos en esta


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prctica.

Luz alimentada por puerto USB

Disee un circuito que permita ser conectado al puerto USB de un computador y

controlado por una fotorresistencia, y si es de noche encienda un LED quepermita iluminar una determinada zona.

Tenga en cuenta que:

- El circuito no puede consumir ms de 500mA.- El voltaje de alimentacin es de 5V.- Antes de conectar el circuito al puerto USB del computador debe probarlo

con una fuente de alimentacin de 5V.- Debe garantizar que la luz producida por el circuito no termine afectando la

fotorresistencia, haciendo que se genere un ciclo de encendido y apagado.- El circuito debe ser explicado en su totalidad, evidenciando el papel decada uno de los elementos.

Tome com o referencia la siguiente imagen:

Fig. 17 Pinout pu erto USB

Tomado de:http://pinouts.ru/visual/USB.jpg

Donde los pines que va a utilizar son los correspondientes a USB Vcc y USBGround.

a. Verifique el voltaje entregado por el puerto USB haciendo uso de unafuente de alimntacin como un cargador de celular para simular el puertodel PC.

b. Conecte el circuito a una fuente de alimentacin de 5V (puede ser elcargador de un celular) y verifique su funcionamiento.

c. Por qu razn es necesario controlar la corriente entregada por el puerto
http://pinouts.ru/visual/USB.jpghttp://pinouts.ru/visual/USB.jpghttp://pinouts.ru/visual/USB.jpghttp://pinouts.ru/visual/USB.jpg


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USB.d. Este tipo de circuitos podran llegar a generar un dao en el PC, explique

cmo.

Control de apertura de persiana controlada por una fotorresistencia

Disee un circuito, que haciendo uso de una fotocelda, permita abrir la persianade una ventana con el accionar de un motor. Tenga en cuenta que la nicacondicin es abrir la persiana, por lo que puede ser cerrada manualmente.

Se sugiere el siguiente diagrama de bloques:

Fig. 18 Diagrama de bloques del ci rcu i to con optoacoplador

e. Realice el montaje del circuito optoacoplador y verifique sufuncionamiento.

f. Qu elementos componen al optoacoplador y qu funcin cumplen?g. Cmo puedo conectar un pequeo motor a la salida del optoacoplador?h. Qu diferencia hay entre un pulsador NA y uno NC?i. Podra emplear un pulsador para controlar la apertura de la persiana?

j. Implemente el circuito de control de apertura de la persiana.k. Cmo se detendra el motor al finalizar la apertura de la persiana?l. Integre todos los componentes del circuito y muestre el funcionamiento del

sistema.Recursos a utilizar en la prctica (Equipos / instrumentos)

Elemento Cant idadProtoboard 1Multmetro 1Fuente de alimentacin 1LED 1Cables 1 metroFotorresistencia 1


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Optoacoplador 1Resistencias de diferentevalor de acuerdo al diseo.

2

Potencimetro de 10k 1

Diodos rectificadores 1Motor DC de bajo consumo 1Pulsador NA 1Pulsador NC 1















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Metodologa

Para el desarrollo de la prctica el estudiante debe tener conocimientos bsicosen unidades de medida de magnitudes elctricas, manejo bsico del multmetro yconceptos bsicos sobre el funcionamiento de dispositivos semiconductores

como diodos y transistores.

Forma de trabajo: La prctica de laboratorio est diseada para que losestudiantes de forma colaborativa resuelvan los cuestionamientos planteadospara el desarrollo de la misma, planteen conclusiones y busquen la aprehensindel conocimiento a travs de la interaccin con elementos que pueden conseguirfcilmente y sobre los cuales se hace evidente la aplicabilidad de las temticasdel curso.













Tenga en cuenta que es muy importante incluir anlisis de resultados y


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conclusiones ya que a travs de estos evidencia lo aprendido en el desarrollo dela prctica.

Rbrica de evaluacin

Aspectos evaluados



Estructura del

informe




IEEE.

El informe no


es presentado en el





IEEE.5


Redaccin yortografa

La redaccin y la


Hay errores de

ortografa o de

redaccin





Fines del trabajo


siguiendo las



por el tutor de

laboratorio.

No se realiz la


o se omitieron las

recomendaciones

dadas para un ptimo

desarrollo de la

misma.



las recomendaciones



Respondi

adecuadamente las


forma asertiva los


No respondi

adecuadamente la

totalidad de las


presentado no es

claro.

No responde las



prcticas.9



Retroalimentacin


PRACTICA No. 4 Electrnica digital (Circuitos combinacionales ysecuenciales).


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Tipo de practicaPresencial X Autodirigida RemotaOtra Cul

Porcentaje de evaluacin 5.5%Horas de la practica 4Temticas de la prctica Circuitos combinacionales y secuenciales.

Aplicacin de los circuitos contadores.Intencionalidadesformativas

El estudiante realice una aplicacin prctica en ellaboratorio, donde pueda evidenciar elfuncionamiento de un circuito digital que integrediversos componentes.

Brindar herramientas conceptuales para que desdeel programa cursado por el estudiante pueda adquirirbases tericas para la construccin de solucionesbasadas en circuitos electrnicos a problemasinherentes a sus disciplinas.


Sistema Digital

Un sistema digital es una combinacin de dispositivos diseado para manipularcantidades fsicas o informacin que estn representadas en forma digital; esdecir, que solo puedan tomar valores discretos. Estas seales discretas seencuentran en todos los sistemas digitales, como las computadoras ycalculadoras, equipos de audio y video y numerosos dispositivos electrnicos.

Fig . 19 Seal Dig it al

Compuertas Lgicas:Las compuertas lgicas son circuitos integrados,construidos con diodos, transistores y resistencias, que conectados de ciertamanera hacen que la salida del circuito sea el resultado de una operacin lgica


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bsica ( como la AND, OR, NOT, etc. ) sobre la entrada.

Fig. 20 Diagrama comp uerta 7400

Por medio de las compuertas lgicas se pueden implementar sistemas digitalesque tengan aplicaciones sencillas pero importantes para el funcionamiento de losdiversos equipos electrnicos.

Este es el caso de los Circuitos Lgicos Combinacionales, es decir, aquelloscircuitos construidos a partir de la combinacin de compuertas lgicas. Entre losms interesantes se encuentran: los circuitos aritmticos, los comparadores, loscodificadores y decodificadores, los multiplexores y los demultiplexores.

CONTADORES DIGITALES

Podemos definir un contador digital, como aquel sistema electrnico capaz derealizar el cmputo de los impulsos que recibe la entrada destinada para talefecto, indicando dicho conteo en un cdigo binario previamente elegido.Generalmente se tiene la opcin de visualizar el conteo mediante dispositivoscomo displays de siete segmentos.

Los contadores pueden ser asncronos sncronos. Los primeros tienen unretardo de respuesta, contrario con lo que sucede en los contadores sncronos.

Dependiendo del tipo de aplicacin para la cual se emplea el contador se eligeuno u otro. Por ejemplo, si se necesita que el conteo se est comparando encada instante con un nmero preestablecido, el tiempo de retardo adquiere granimportancia, por lo tanto el contador sncrono es la opcin ms conveniente.

Contador decimal

Generalmente, nos interesa conocer el nmero de pulsos que el contador lleva


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en algn instante en concreto o durante todo momento. Esta informacin resultacomplicada de obtener directamente de un contador binario, ya que lo mscomn es el manejo de cifras decimales.

Para obtener un contador que proporcione esta informacin decimal, sedispone de un elemento base, que se denomina dcada. Una dcada es launidad encargada de obtener un conteo de 0 a 9 unidades y es capaz de activarotra dcada, que contar las decenas, y as sucesivamente. Es evidente quecada dcada debe reinicializar al iniciar la siguiente. La salida puede ser llevadaa un decodificador BCD-7segmentos para visualizar los dgitos de las cifrasdecimales.

La siguiente figura muestra la conexin y los modos de seleccin de la dcadaintegrada o circuito integrado 74LS90.

Fig. 21 Configuracin de con tador 74LS90 en mod o decimal

ENTRADAS SALIDASMR1 MR2 MS1 MS2 Q0 Q1 Q2 Q3H H L X L L L LH H X L L L L LX X H H H L L H

L X L X CONTADORX L X L CONTADORL X X L CONTADORX L L X CONTADORTabla 6 Modos de seleccin del contador 74LS90

En la tabla de modos de seleccin se observa que para tres combinaciones enlas variables de entrada, las salidas permanecen en unos niveles fijos


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predeterminados, independientemente de la entrada de impulsos a travs CKA;sin embargo hay cuatro combinaciones para las cuales el chip se comportacomo contador llevando la secuencia BCD como lo muestra siguiente tabla.

ContadorSALIDAS

Q0 Q1 Q2 Q30 L L L L1 H L L L2 L H L L3 H H L L4 L L H L5 H L H L6 L H H L7 H H H L

8 L L L H9 H L L HTabla 7 Sal idas para cada valor decim al del contado r 74LS90

A cada impulso de la entrada, las salidas van cambiando segn unasecuencia que, una vez llegue a su ltima combinacin, volver a repetirsesucesivamente mientras vayan llegando impulsos a la entrada CKA. Este casoconcreto se llama una dcada, dado que el nmero de estados posibles ensus salidas es un mltiplo de 10.

Si se conectan varias dcadas en cascada, de tal manera que la salida de mayorpeso acte sobre la entrada de la dcada siguiente, aumentar la capacidad del

circuito y se podr contar hasta 100, es decir de 0 a 99.

A continuacin se presenta un ejemplo de un contador ascendente asncrono.

En la imagen se evidencia que V2 es la seal de control que permite incrementarel contador a medida que se generan los diferentes pulsos.


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Fig. 22 Ejemplo d e con tado r asnc ron o


1. En una empresa se tiene un mecanismo de comunicacin en el cual hay 4reas donde a ciertas horas del da se enciende un LED indicando que seva a reportar una de las reas. Este reporte consiste en un led y una sealauditiva, donde el LED indica que el rea seleccionada se va a reportar y laseal auditiva que se ha concluido la meta establecida para ese momento,si slo se enciende el LED y la seal Auditiva no se activa es porque antienen tareas pendientes.

Realice el diseo de la solucin.

a. Qu tipo de circuito permitir cumplir con los requerimientos de diseo?.b. Cmo se puede implementar el selector de rea?c. Qu tipo de multiplexor puede emplear en el circuito?d. Realice la implementacin de la solucin de acuerdo al diagrama de

bloques presentando en la siguiente figura.


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Fig. 23 Implem entac in prctic a digit al 1

2. Haciendo uso del 555 y eligiendo el tipo de circuito adecuado, disee uncontador sncrono que avance cada 2 segundos hasta llegar a 9 y al llegara 5 debe enviar un pulso que har avanzar otro contador si se tienehabilitado el interruptor de avance.

e. Evidencie el proceso de diseo del contador. Y explique el porqu deldiseo empleado.

f. Qu contador puedo usar para el diseo (referencia y modo defuncionamiento)?

g. Evidencie el proceso de diseo del habilitador de conteo.

Tenga en cuenta el siguiente diagrama de bloques para el diseo.

Fig. 24 Impl emen tacin prctic a digi tal II



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Elemento Cant idad

Protoboard 1Multmetro 1

Fuente de alimentacin 1Multiplexor de acuerdo aldiseo.

1

Cables 1 metroLM555 1Resistencias de acuerdo aldiseo.

---

Condensadores de acuerdoal diseo.

---

74LS47 174LS08 1Display nodo comn 2LED 5Contador de acuerdo aldiseo.

2

Tabla 8 Elemen tos para el des arrol lo d e la prctic a 4









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Metodologa

Para el desarrollo de la prctica el estudiante debe tener conocimientos bsicos

en unidades de medida de magnitudes elctricas y manejo bsico del multmetro.

Forma de trabajo: La prctica de laboratorio est diseada para que losestudiantes de forma colaborativa resuelvan los cuestionamientos planteadospara el desarrollo de la misma, planteen conclusiones y busquen la aprehensindel conocimiento a travs de la interaccin con elementos que pueden conseguirfcilmente y sobre los cuales se hace evidente la aplicabilidad de las temticasdel curso.


-Realizar el reconocimiento de la gua de la actividad.-Solicitar apoyo al tutor de laboratorio para comprender la forma adecuada derealizar cada una de las medidas solicitadas.





La totalidad de las prcticas sern evaluadas sobre 110 puntos y la calificacin


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ser enviada por la red de tutores del curso.


Informe en formato IEEE en el que responda los cuestionamientos establecidos

para la prctica y evidencie la realizacin de la misma.



Tenga en cuenta que es muy importante incluir anlisis de resultados yconclusiones ya que a travs de estos evidencia lo aprendido en el desarrollo dela prctica.

Rbrica de evaluacin

Aspectos evaluados



Estructura del

informe




IEEE.

El informe no


es presentado en el





IEEE.5


Redaccin y

ortografa

La redaccin y la


Hay errores de

ortografa o deredaccin


deficiencias en redacciny errores ortogrficos 5


Fines del trabajo


siguiendo las



por el tutor de

laboratorio.

No se realiz la


o se omitieron las

recomendaciones

dadas para un ptimo

desarrollo de la

misma.



las recomendaciones



Respondi

adecuadamente las


forma asertiva los


No respondi

adecuadamente la

totalidad de las


presentado no es

claro.

No responde las



prcticas.

9


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Retroalimentacin



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