Escuela de Ciencia y Tecnología TEM TALLER de ELECTRÓNICA I

Escuela de Ciencia y
Tecnología
TEM
TALLER de ELECTRÓNICA I
Docentes: Prof. Daniel Saulino - Ing. Julio Zalcman.
Trabajo Práctico 1
Trabajo Práctico 2
Trabajo Práctico
Trabajo Práctico
Trabajo Práctico 5
Trabajo Práctico 6
Trabajo Práctico 7
Trabajo Práctico 8
Trabajo Práctico 9
Taller de Electrónica I
Prof. Daniel A. Saulino ( E.C yT.-UNSAM ).
Trabajo Práctico Nro.:
Pilas y Acumuladores.
Objetivos: Revisar el fenómeno de la conducción de corriente en líquidos. Analizar el
funcionamiento de las pilas, su circuito equivalente y los procesos de carga y descarga como
función de su resistencia interna. Ensayar pilas y acumuladores : determinar la Fuerza
Electromotriz y las curvas de carga - descarga . Calcular la capacidad y la resistencia interna
del elemento. Estudiar diferentes dispositivos de utilidad en electromedicina.
A) INTRODUCCION
Como sabemos un elemento electroquímico ( por ejemplo una pila ) puede ser representado
por un circuito equivalente constituido por un generador ideal de fuerza electromotriz, de
origen químico, y una resistencia interna asociada ; es importante destacar que el valor de
ambos componentes , depende del estado de carga del elemento. Para el caso de las
baterías, asociación en serie de varias pilas , estos componentes se sumaran.
Para el ensayo de una pila debemos determinar la fuerza electromotriz (ε), de la pila en
vacío ; la resistencia interna real ( R i ) ; la corriente de carga - descarga en función del
tiempo. A los efectos de la determinación de la resistencia interna real debemos medir dos
valores : la tensión inicial ( E i ) y la tensión final ( E f ) . La primera debe ser medida con un
osciloscopio , pulsando “P” , en el preciso momento en que se conecta Rc, antes de que se
desarrolle cualquier transporte de cargas; mientras que la segunda ( E f ) se medirá con “P”
cerrado luego de establecida plenamente la corriente de carga.
Para efectuar estas
determinaciones utilizaremos el siguiente circuito :
Calculo de R i
P
( real ) :
+
Ri =
Ri
Ci
ε
Ei
Ef
( Ei – Ef )
i
Rc
ε
R I ( real ) = …………………..
B) Determinación de la curva de descarga de una pila.
B1) Mediante el circuito de la figura anterior
con “P”
cerrado permanentemente,
utilizando una pila común de 1,5 Volt tipo “ AA ” o su equivalente “ UM-3”, de modo que
se provoque la descarga del elemento a lo largo del tiempo. Medir VRc e I cada 10
minutos , calculando cada una de las variables de la TABLA .
Ensayo de Descarga pila “ A A ”
Hora
T
(min.)
V Rc
(V)
I
(mA )
V Ri
(V)
RI
Ap.
(Ω)
B2) Graficar : I ; VRi ; VRc y R i aparente, en función del tiempo .
B3) Cuestionario :
B3-1 : Analizar las curvas del ítem anterior y describir el proceso de descarga del
elemento .
B3-2 : ¿ Que factor provoca el agotamiento del elemento y como se manifiesta
eléctricamente ? .
B3-3 : ¿ Que diferencia existe entre la resistencia interna real y la aparente ?
B3-4 : Determinar la capacidad del elemento en [ A-h ].
B3-5: Nombre por lo menos 4 tipos diferentes de pilas o baterías usadas en equipos
electromédicos. Cite y justifique la aplicación. .
C) Proceso de carga de una batería recargable de Níquel -Cadmio .
C1 y 2) Alimentar la batería, previamente descargada, con una fuente que le suministre
una tensión de alimentación constante 20 % superior a su tensión nominal .
Repetir
procedimientos similares a los desarrollados en los ítem B1 y B2 aplicándolos , ahora,
a la carga de la batería .
C3) Repetir el ítem B3-1 respondiendo la misma preguntas para el proceso de carga de
este elemento .
C4) Describir por lo
menos dos métodos
para efectuar la carga automática de una
batería; diagramar un circuito.
C5) Si reemplazamos la resistencia de carga Rc por un amplificador de audiofrecuencias
, alimentado por la batería: ¿ Como influye la IMPEDANCIA interna de la batería (que
podemos representar por un condensador electrolítico C
funcionamiento del amplificador ? .
i
, en paralelo con R
i
) en el
TALLER de ELECTRONICA I
Prof. Daniel Saulino (E.C. y T. UNSAM)
Electrolisis-Pilas
Problemas.
1) Se ensaya una pila de Leclanché con el circuito de la Figura Nro 1.
Calcular la Resistencia Interna aparente y la Resistencia Interna real.
2) Que condiciones debe cumplir el circuito exterior a una pila, para que esta pueda ser
usada como fuente de tensión constante?.
3) Que factores determinan la resistencia interna de una pila?
4) Un disipador de cobre anodizado, refrigera un grupo de transistores de potencia
mediante circulación de agua natural. Para conectar las mangueras se utiliza una
conexión tipo "toma-goma" Que material elegiría para el conector?. Explique.
5) Que ocurre cuando una placa de Zinc, utilizado como Ánodo, presenta impurezas de
Carbón o hierro?. Explique el proceso.
6) Que corriente se necesita para depositar 4,5 gramos de Zn en una disolución de
Cl2 Zn, durante 20 minutos?.
7) Se construye un electrodo para aplicaciones biomédicas de 4 cm x 3 cm debe dorarse
de ambos lados con un espesor de 0,001 cm. Cuanto tiempo debe pasar una corriente
de 1,5 Amper a través del baño electrolítico?.
8) La carga del circuito de la Figura 2, se excita con una corriente variable pu1sada cuya
forma se define en la figura. Se alimenta el oscilador con una pila alcalina de 1,5 Volt y
un régimen de descarga de 1,5 Amper-hora. Cuánto durará la pila cargada en régimen
continuo de descarga?. Y en régimen pulsado?.
12 Volt- 50 Hz
(transformador
)
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Prof. Daniel Saulino ( E.C.y T. – UNSAM ).
Trabajo Práctico Nro.:
FILTROS y CRISTALES: Respuesta a frecuencia de circuitos eléctricos
pasivos.
Objetivo : Utilizar el osciloscopio y el generador de señales para estudiar el funcionamiento
de un sistemas eléctrico desconocido. Aplicar el modelo de “caja negra” . Determinar
la
impedancia compleja equivalente . Analizar, a modo de ejemplo, el funcionamiento de un
cristal de cuarzo.
A) INTRODUCCIÓN.
Como sabemos la determinación de las características de un circuito desconocido puede
aproximarse mediante un modelo de cuadripolo ( “caja negra” ); obteniendo la función de
transferencia del sistema , T; ϕ = f ( ω ) , es posibles determinar la respuesta a frecuencia
del mismo, y conocer posibles resonancias y / o frecuencias de corte para el caso de los
filtros. También podemos calcular la impedancia compleja equivalente del modelo circuital.
En trabajos prácticos anteriores estudiábamos el comportamiento de circuitos eléctricos
conocido y determinamos sus componentes reactivas ( Xr y Xc ) para una señal senoidal
de frecuencia conocida .
Ahora analizaremos un circuito eléctrico desconocido ( no se tiene su esquema ), para ello
desarrollaremos un modelo de circuito equivalente que lo describa . Este circuito equivalente
puede obtenerse mediante el análisis de la variación de la impedancia compleja con la
frecuencia , Z ( ω ) =
V (ω) / I (ω) = R eq. + X eq. ( ω ) .
Esta técnica es sumamente útil para deducir el comportamiento eléctrico de sensores,
transductores o circuitos de filtro en general.
B) Montaje Experimental .
Circuito Nro.: .................
Z ( ω)
Є (ω)
G
Ch1
v(t )
Ch2
i (t )
R=1Ω
C) Desarrollo de la experiencia.
C.1) Utilizaremos los canales 1 y 2 del osciloscopio. El Canal 1 determinará el valor de
amplitud de la tensión del generador , además sincronizará el disparo con flanco ascendente
de la señal Vi (t) . Por otro lado la corriente del sistema se medirá con el Canal 2 utilizando
la resistencia de sensado de corriente “R” , esta generara una pequeña caída de tensión
proporcional a la corriente. Esta resistencia debe ser de bajo valor y “no inductiva” para no
interferir con el funcionamiento de circuito.
Por último, comparando las señales de ambos canales determinaremos el ángulo ϕ ,
partiendo de las mediciones de ∆t ( también lo observaremos las Figuras de Lissajous) .
C.2 ) Manteniendo la tensión Vi (t) constante en un valor de 2 Volts pico a pico ( p-p ),
variaremos rápidamente la frecuencia observando cambios apreciables de la corriente,
anotaremos el rango de frecuencia donde estos ocurren. Una vez determinado estos
rangos efectuaremos un barrido fino, lentamente, alrededor de cada máximo.
Siempre manteniendo la tensión del generador constante, mediremos V r p-p y ϕ ;
calcularemos, luego, la corriente I p-p y la impedancia Z; para cada valor de frecuencia
C.3) Explicar como modificaría la experiencia en el caso que el dispositivo a estudiar fuera un
“ cuadripolo “. ¿Como determinaría cada una de las impedancias características ? . Formule
las ecuaciones del sistema.
D) Resultados Experimentales .
Anotar los valores obtenidos en “C” :
f
(Hz)
10
20 50 100 200
500 1K
2 K 5K
10
20
50
100
200 500 1M
K
K
K
K
K
Vi (V)
Vr (V)
I (mA)
Z (Ω)
ϕ (º )
Graficar Z ( f ) y ϕ ( f ) utilizando escala semilogarítmica para el eje “ f ”.
K
E) Conclusiones .
E.1) Luego de analizar el diagrama del punto “C” , efectuar un circuito equivalente del
dispositivo desconocido explicando su posible funcionamiento, para cada zona del “espectro”
de frecuencias.
E.2 ) ¿ De que manera influyen los cables de conexión y un generador “no ideal” en este
ensayo ?.
E.3) ¿Como se comporta el sistema descrito, si lo excito con una señal cuadrada ?
Justificar esta observación.
F) Aplicación.
El cristal piezoeléctrico.
Con el circuito de la figura y repitiendo los procedimientos de los ítem B y C,
determinar la / s frecuencias de resonancia de un cristal dado:
XTAL
R=1Ω
F.1) ¿ Como se comporta el cristal ensayado ? : Responde al circuito equivalente
estudiado; justifique la respuesta.
F.2) ¿ Que ocurre cuando lo excitamos con una señal cuadrada, de frecuencia cercana
a
F.3)
ω0
?
¿ Para que utilizaría este componente ?