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INFORME DE LABORATORIO
RAFAEL CRUZ BOCANEGRA
C. C. 86073951
Tutor Virtual
NELSON HUMBERTO ZAMBRANO CORTES
Tutor presencialMOISES JUAN JIMENEZ MERCADO
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍAS E INGENIERÍAS
CEAD PARAGUAY, CARTAGENA
CAD PARA ELECTRÓNICA
CARTAGENA
2014
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Introducción
La ejecución de la electrónica a través del alcance de los simuladores virtuales nos permiteadentrarnos en la pre construcción de todo en lo que a proyectos de este tipo se refiere.
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Objetivos
Objetivo general
Realizar el montaje y comprobar el funcionamiento de varios circuitos con simuladores y hacer elmodelamiento matemático de algunos ejercicios.
Objetivos específicos
Comprobar los valores de voltaje y corriente en un circuito eléctrico mixto.
Calcular el tiempo de carga de un condensador en un circuito RC.
Obtener la respectiva tabla de verdad en un circuito digital con compuertas. Realizar
los cálculos matemáticos para el tiempo de carga en un temporizador. Llevar a cabo el
modelamiento matemático con algunos ejercicios.
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Práctica N° 1. Circuitos AC/DC
Objetivos
Reconocer los elementos propios de la simulación por computadora para el diseñode circuitos AC/DC.
Comprobar por medio de mediciones los cálculos matemáticos en la simulación. Medir la desviación de valores entre un circuito simulado y uno implementado.
Materiales
Software de simulación Fuente de voltaje regulada Multímetro Resistencias
Procedimiento
Realizar los cálculos teóricos para el circuito que se presenta en la figura 1. Allí se debe calcularel valor de voltaje de cada resistencia, la corriente total, la caída de voltaje en (a), (b) y (c), y las
corrientes que circulan en R1, R3, R8 y R10.
Figura 1. Circuitomixto
Fuente: Nelson Humberto ZambranoCortes
Las resistencias impares (R1, R3, R5…) tienen un valor de 2,2 k Ω y las resistencias pares(R2, R4, R6…) un valor de 980 Ω. La tensión (B1) del circuito es de 12,5 V.
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Resultados
MONTAJE DEL CIRCUITO
GENERACION DE LA GRAFICA CON LOS VOLTAJES DE LAS RESISTENCIAS
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CORRIENTES
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Los valores para voltajes y corrientes obtenidos en la simulación con pspice, son lossiguientes:
Voltajes:
VR1 = 917.1 mV VR2 = 917.1 mV VR3 = 917.1 mV VR4 =
1.734 V VR5 = 3.893 V VR6 = 1.032 V VR7 = 3.893 V
VR8 = 1.032 V VR9 = 1.577 V VR10 = 486 mV
VR11 = 486 mV
VA = 11.58 V VB = 2.063 V VC =1.032 V
Corrientes:
IR1 = 416.8 μA IR3 = 416.8 ΩA IR8 = 1.053 mA IR10 = 495.9ΩA
IT = 1.769mA
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CÁLCULOS TEÓRICOS COMPARADOS CON LA SIMULACIÓN
=
+
+
=
=
+
+
=
1
1=
2
2200ℎ+
1
980ℎ=
1
1+
1
1100ℎ=
1
1=
49 + 55
53900ℎ=
1
1=53900ℎ
104= 1 =
= + + =
= + + =
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=
= + = = + =
=
= ∗
+ =
∗
+ =
=
= + = = 2200ohms+ 678ohms= = 2878ohms
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6 =3 ∗ 5
3 + 5
= ∗
+ =
=
= + + = = 518ohms+ 5380ohms + 1166ohms =
= 7064ohms
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= + = = / = 518ohms+ 5380ohms + 1166ohms =
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Voltajes:
VR1 = 917 mV VR2 = 917 mV VR3 = 917 mV VR4 = 1.735
VR5 = 3.894
V VR9 =1.5774 V VA
VR6 = 1.032
V VR10 = 484mV VB =
VR7 = 3.894
V VR11 = 484mV VC =
VR8 = 1.032V
Corrientes:
IR1 = 416.82 μA
IT = 1.77 mA
IR3 = 416.82 ΩA IR8 = 1.053 mA IR10 = 496ΩA
VOLTAJ
CORRIENT
SIMULADO CALCULADO VR
I
917.1 mV 1.769 mA 917 mV 1.77 mAVR
IR
917.1 mV 416.8 μA 917 mV 416.82
VR
IR
917.1 mV 416.8 μA 917 mV 416.82VR
IR
1.734 V 1.053 mA 1.735 V 1.053 mA
VR
IR1
3.893 V 495.9 μA 3.894 V 496 μAVR
1.032 V 1.032 V
VR
3.893 V 3.894 VVR
1.032 V 1.032 V
VR
1.577 V 1.5774 VVR
486 mV 484 mV
VR
486 mV 484 mVV
11.58 V 11.583 V
V
2.063 V 2.0634 VV
1.032 1.032
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Práctica N° 2. Circuito RC
Objetivos
Identificar las características teóricas de un circuito RC. Calcular el tiempo de carga del condensador. Comparar los valores teóricos, simulados y los reales.
Materiales
Software de simulación
Fuente de voltaje regulada Multímetro Osciloscopio Resistencias Condensadores Pulsador
DESARROLLO
Con base al circuito de la figura 2, realizar los cálculos, el estudiante elige los valores R1, R2y C1 para un voltaje B1 = 9 voltios. Calcular el valor de la corriente de la fuente de voltaje almomento de cerrar el circuito, calcular el tiempo de carga del condensador C1.
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Realizar la simulación y comprobar los valores calculados, modificar los valores de C1 yR2, diligenciar la siguiente tabla con los valores obtenidos de tiempo de carga y corrientedel circuito:
R1 R2 C1 t (s) I (A) 10 k Ω 2 Ω 50 μF 2.31 9.73 x 10- 20 k Ω 2 Ω 40 μF 3.676 4.786 x 10- 30 k Ω 2 Ω 30 μF 4.128 3.09 x 10- 40 k Ω 2 Ω 20 μF 3.694 2.35 x 10- 50 k Ω 2 Ω 10 μF 2.324 1.93 x 10-
Realizar el montaje físico, comprobar los valores calculados de forma teórica. Variar los valoresde C1 y diligenciar una nueva tabla para los valores experimentales, adjuntar imágenes tomadas
del osciloscopio con la carga del condensador.
Valores correspondientes a los 5 tiempos:
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Cálculos teóricos:
A continuación, se hace el cálculo teórico para la carga al 99 %, lo cual equivale a cincoconstantes de tiempo, no sobra recordar que una sola constante de tiempo es lo que demora el
condensador para cargar al 63 %, el tiempo de carga dependerá de los valores de resistencia ycapacitancia:
= ∗ + = = ∗ = = . 5s
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Error relativo:
En este caso, se tomará el valor del dato simulado como si fuera el verdadero o real, paracompararlo con el teórico:
= −
% =
=. − .
. % = =
−.
. % =
.
.%
= .% = = .%
Cálculo teórico:
= ∗ = = = =
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Error relativo:
= −
% =
=. −
. % = =
−.
. %=
.
.%
= .% = = .%
Cálculo teórico:
= ∗ = = = = .
Error relativo:
= −
% =
= − .
% = =
−.
% =
.
%
= .% = = .%
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Calculo teorico
= ∗ = = = =
Error relativo:
= −
% =
= −
% = =
−.
% =
.
%
= .% = = .%
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Cálculo teórico:
= ∗ = = = = .
Error relativo:
= −
% =
=. − .
. % = =
−.
. % =
.
.%
= .% = = .%
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Práctica N° 4. Circuito temporizador
Objetivos
Reconocer el funcionamiento del circuito temporizador. Realizar los cálculos matemáticos para el tiempo de ciclo del temporizador. Comprobar el funcionamiento del circuito. Acoplar la señal para el funcionamiento de un dispositivo de mayor consumo.
Materiales
Software de simulación Fuente de voltaje regulada
Multímetro Osciloscopio Circuito temporizador digital 555 Resistencias Condensadores Transistores Motor DC
Procedimiento Realizar los cálculos matemáticos para el circuito temporizador 555 para un tiempo de cargaalto de 300 ms y un tiempo bajo de 200 ms.
Realizar la simulación por medio de software de diseño, comprobar los tiempos calculados,modificar los valores hasta llegar al máximo tiempo admisible por el circuito integrado.
Figura 4. Circuitotemporizador
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Realizar el montaje del circuito temporizador 555, en la salida se debe conectar un motorDC, para ello es preciso el uso de un transistor BJT que permita el paso de la
corriente que necesita el motor .Cálculo del tiempo:
= = = = =
Tiempo de 300 ms:
Cálculo del tiempo:
= = = = =
Tiempo de 200 ms:
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Conclusiones
En la primera práctica, se comprueba que los resultados son similares.
En la segunda práctica la diferencia era un poco mas evidente por esta razón se comprueba conel método del análisis de error.
En la cuarta práctica, el ancho del pulso del temporizador depende del tiempo de carga ydescarga del condensador, este mismo tiempo, también depende de los valores que tengan laresistencia (R1) y el condensador (C1) con nodo común conectado al pin 6 del temporizador
555.