Informe TP Nº 2 "Astables"

Introducción teórica

Un astable es un circuito que no posee ningún estado estable, sino que conmuta entre 2 estados, convirtiéndose en un oscilador.

En esta práctica utilizaremos el circuito integrado 555:

El circuito integrado 555 es un dispositivo de 8 terminales altamente estable utilizado para la generación de señales de pulsos.

Está constituido por comparadores lineales, flip-flops, transistor de descarga y excitador de salida.

Los intervalos de tiempo y la frecuencia se pueden configurar mediante el uso de resistencias y capacitores. Nosotros fijaremos el valor del capacitor y calcularemos el de la resistencia, ya que hay más variedad de valores de resistencias que se pueden encontrar en los comercios, que de capacitores.

Posee un terminal de disparo (Trigger) y otro de RESET.

Desarrollo de la práctica

1) Calculamos los valores de resistencias y capacitor para obtener del astable CI 555 una frecuencia de 1 KHz y un ciclo de trabajo de 40 %.

Salida del CI 555. Verificación del funcionamiento. (Imagen 01)

Señal de carga y descarga del capacitor. (Imagen 02)

5) Nuestros valores deseados son: f = 1 KHz  D = 40 %
    Nuestros valores medidos son: f = 892 Hz  D = 58,6 %
    Por lo tanto el error es de: f = 108 Hz  D = 18,6 %

(Imagen 01)

6) Variamos la frecuencia en función de Vcc y pudimos observar como cambió la señal:

Con 4,5 V. (Imagen 03)

Con 2,5 V. (Imagen 04)

9) Cuando se ejerce presión mecánica en caras opuestas de uno de estos cristales , debidamente tallados, se producen cargas eléctricas de polaridad opuesta en sus caras.Si se invierte el sentido del par de fuerzas ejercido sobre el cristal, observamos que también se invierten las polaridades de las cargas generadas y, si hacemos variar alternativamente el sentido de la presión ejercida sobre el cristal, en las caras de éste, se genera mecánicamente un voltaje de corriente alterna.

Armado y funcionamiento del circuito

Fórmulas:

1) f = 1,44 / (Ra+2Rb) . C

    f . (Ra+2Rb) = 1,44 / C

    Ra + 2Rb = 1,44 / C . f

2) D = Rb / (Ra + 2Rb)

    D . (Ra + 2Rb) = Rb

3) D = Rb / (Ra + 2Rb)

    D . (Ra + 2Rb) = Rb

    Ra + 2Rb = Rb / D

    Ra = Rb / D - 2Rb

 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Datos:  f = 1KHz  D = 40 %  C = 0,1uF

1) Ra + 2Rb = 1,44 / C . f

    Ra + 2Rb = 14400Ω

2) Rb = D . (Ra + 2Rb)

    Rb = 5,76 KΩ (5K6 Valor comercial)

3) Ra = Rb / D - 2Rb

    Ra = 2,88 KΩ (2,7 KΩ Valor comercial)

Verificación:

D = Rb / Ra + 2Rb

D = 0,4042

f = 1,44 / (Ra + 2Rb) . C

f = 1,02 KHz
 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Datos:  f = 1 Hz  D = 40 %  C = 10 uF

1) Ra + 2Rb = 1,44 /  C . f

    Ra + 2Rb = 144 KΩ

2) Rb = D . Ra + 2Rb

    Rb = 57,6 KΩ (56 KΩ Valor comercial)

3) Ra = Rb / D - 2Rb

    Ra  = 28,8 K Ω

Verificación:

f = 1,44 / (Ra + 2Rb) . C

f = 1,035 Hz

D = Rb / Ra + 2Rb

D = 0,4028
 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Datos:  f = 10 Hz  D = 40 %  C = 10 uF

1) Ra + 2Rb = 1,44 / C . f

    Ra + 2 Rb = 14,4 KΩ

2) Rb = D . (Ra + 2Rb)

    Rb = 5,76 KΩ (5K6 Ω Valor comercial)

3) Ra = Rb / D - 2Rb

    Ra = 2,88 KΩ (2K7 Ω Valor comercial)
 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Datos:  f = 100 Hz  D = 40 %  C = 0,1 uF

1) Ra + 2Rb = 1,44 / C . f

    Ra + 2Rb = 144 KΩ

2) Rb = D . (Ra + 2Rb)

    Rb = 57,6 KΩ (56 KΩ Valor comercial)

3) Ra = Rb / D - 2Rb

    Ra = 28,8 KΩ (27 KΩ Valor comercial)
 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Datos:  f = 10 KHz  D = 40 %  C = 0,1 uF

1) Ra + 2Rb = 1,44 / C . f

    Ra + 2Rb = 1,44 KΩ

2) Rb = D . (Ra + 2Rb)

    Rb = 576 Ω (560 Ω Valor comercial)

3) Ra = Rb / D - 2Rb

    Ra = 280 Ω (270 Ω Valor comercial)

Esquemático del NE555 en modo astable

Placa del NE555 en modo astable

Conclusiones

En esta práctica aprendimos el funcionamiento del integrado NE555 en modo astable. Con el mismo logramos conseguir frecuencias variando los valores calculados de resistencia y capacitor; así logramos ver el error de las resistencias debido a su tolerancia. Éste error se puede solucionar colocando potenciómetros o potenciómetros multivueltas los cuales permiten ajustar el valor de R con mayor precisión.

Luego en el punto 6 comprobamos que el integrado funciona hasta con 2.5 V.

Informe TP Nº 1 "Instrumentos"

Introducción teórica

En esta práctica utilizamos la fuente, el osciloscopio y el generador de señales para aprender su funcionamiento y familiarizarnos con ellos.

FUENTE:

Se conoce como fuente al componente activo capaz de generar tensión o corriente entre sus bornes.

GENERADOR DE SEÑALES:

Un generador de señales, de funciones es un dispositivo electrónico que genera patrones de señales periódicas o no periódicas tanto analógicas como digitales. En el mismo variamos la frecuencia, amplitud, offset y forma de onda (senoidal, cuadrada y triangular).

OSCILOSCOPIO:

Un osciloscopio es un instrumento de medición electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje Y (vertical) representa valores de tensión, corriente o potencia, etc.

Resolución de problemas propuestos

Con las fuentes en serie o serie simétrica se puentean internamente el negativo de la MASTER con el positivo de la SLAVE y forman Masa. Con la primera se controlan ambas tensiones pero el consumo de la carga será independiente para cada fuente.

Aproximadamente a los 0,44 A con una resistencia de 4,7 Ω 2 W la fuente se pone en corto.

Conectamos el generador al osciloscopio y verificamos que se mostraba lo que pusimos en el generador. Modificamos el offset y vimos como se desplazaba la señal en el eje de y. Utilizamos el AUTOSET para calibrar la señal porque era con una frecuencia alta, para bajas deberemos calibrar manualmente debido a que el osciloscopio es muy sensible y cualquier interferencia influye en la señal.

Señal senoidal con amplitud 1 Vpp a una frecuencia de 1KHz
programada en el generador de señales. (Imagen 01)

Con la opción MEASURE pudimos ver todos los datos como por ejemplo: Vpp, Vmín, Vmáx, frecuencia, etc. y comprobar que esté bien.

Señal triangular con una frecuencia de 545Hz. (Imagen 02)

El ciclo en alto es para señales cuadradas entonces para señales triangulares medimos el tiempo de subida que es 750µs como lo indica la imagen 03.

Medición del tiempo de subida de la señal triangular. (Imagen 03)

En la señal cuadrada medimos el ciclo en alta que en el osciloscopio se llama ciclo de trabajo y es de 50%.

Señal cuadrada con medición de su ciclo de trabajo. (Imagen 04)

Al cambiar el flanco de ascendente a descendente el osciloscopio empieza a graficar hacia el máximo negativo.

Al variar la sensibilidad de disparo, la señal se desengancha y se pierde la sincronización por lo que la gráfica que muestra el generador no es estable.

Conclusiones

En este trabajo práctico utilizamos los instrumentos que necesitaremos en las prácticas de laboratorio.

Los instrumentos que usamos fueron generador de señales, osciloscopio digital, fuente de alimentación.

Generador de señales: Con el podemos inyectar distintos tipos de señales (senoidal, cuadrada, triangular,etc) a un circuito electrónico, pudiendo ajustar la frecuencia, amplitud y offset.

Osciloscopio: Lo utilizamos para observar las señales del generador, pudiendo comprobar sus valores de Vpp, Vmín, Vmáx, frecuencia, amplitud, ciclo de trabajo, tiempo de subida y bajada en los flancos.
Además al ser digital tenemos la opción STORAGE que nos permite guardar una imagen de la pantalla en una memoria USB, y también la opción AUTOSET que ajusta la señal a la pantalla para que se pueda apreciar correctamente.

Fuente de alimentación: Usamos la fuente en modo serie y serie simétrica, para comprobar que si una carga demanda más corriente de la que establecemos, internamente la fuente se pone en corte y deja de alimentar.

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Este blog va a ser utilizado para publicar los informes de la materia Laboratorio 2 hechos por Fuentes Carlos y Máspoli Nicolás de 5º 1ª durante el año 2013.