INFORME DE LABORATORIO N2

1. Simular un circuito de media onda sin filtro de las siguientes caractersticas: Ventrada: 12V Frecuencia: 60Hz Resistencia 20kPara la simulacin de este circuito necesitamos los siguientes elementos mostrados en la figura 1. En dicha figura se muestra un diodo genrico, una resistencia genrica y una fuente de corriente alterna. Luego procedemos a armar el circuito como se ve en la figura 2, poniendo un punto de tierra como referencia, uniendo los elementos, colocando los valores correspondientes tanto en voltaje y resistencia.

Figura 1. Elementos para simular

Figura 2. Circuito de media onda sin filtroEl circuito simulado con su grfica respectiva se muestra en la figura 3, se ha dado un tiempo de simulacin de 60ms, y de mxima amplitud de 12. Se muestra una grfica donde solo se muestra la semionda positiva luego cuando la fuente alterna est en la semionda negativa, en la grfica se verifica una lnea constante, esto porque la resistencia solo puede rectificar la parte positiva de la alterna, mientras que la parte negativa la recibe el diodo.

Figura 3. Grfica simulada del circuito

2. Simular un circuito de onda completa con filtro de las siguientes caractersticas: Ventrada: 12V Frecuencia: 60Hz Resistencia: 10k Capacitancias: 10uF; 1nF; 220uFPara este circuito como notamos en la figura 4 necesitaremos de los siguientes elementos, que sern los mismos del ejercicio anterior pero con el uso de 4 diodos para formar el puente de diodos, y una condensador como filtro, en este ltimo caso necesitaremos de 3 capacitancias diferentes para ver cmo influye la capacitancia en la grfica de cada circuito, tenemos:

Figura 4. Elementos a utilizar en el circuito a simularSe tiene que armar el circuito siguiendo la disposicin de los apuntes de clase, es decir los 4 diodos se tienen que armar como un puente de diodos, luego estos se ponen en paralelo con la carga y finalmente la carga se pone en paralelo con el condensador.Circuito con una capacitancia de 100uF

Figura 5. Circuito de onda completa con 100uF Se puede en la figura 6, la grfica del circuito simulado, la grfica depende del tiempo de simulacin, para este caso le hemos dado rangos de 0s a 200ms, se puede notar que el condensador funciona como filtro de la seal sinusoidal, es decir se observa una lnea casi continua, pero hay ciertas zonas donde se observan ondas, por lo tanto se rectifica la onda completa, que es el propsito de utilizar un condensador como filtro. Las ondas que se observan son debido a que se produce el efecto de rizado que se da como consecuencia de utilizar un rectificador, para ello el filtro que es el condensador hace dicha funcin, y hace que se produzca dicho efecto.

Figura 6. Circuito de onda completa con 100uFCircuito con una capacitancia de 1nFSe observa el circuito a simular, es idntico al anterior solo cambia el valor de la capacitancia.

Se observa que el rizado no se da en cuanto a lo que esperamos, esto porque la capacitancia es muy baja y no tiene tanto efecto sobre la onda a rectificar. Notamos que acta en todas las ondas, es decir tanto en la semionda positiva como en la negativa, el voltaje del condensador ser casi igual al de la resistencia, pero actuar en las semiondas negativas y positivas.Circuito con una capacitancia de 220uFEn este circuito modificaremos el valor de la capacitancia y lo cambiaremos por un valor de 220uF, este valor es mayor al de los casos anteriores, se espera que el rizado sea mayor y ayude a filtrar la onda sinusoidal y la vuelva casi continua.

Se puede observar un rizado ms constante que en los casos anteriores, la onda se rectifica de manera tal que la seal de rectifica porque la capacitancia es mayor y logra que la onda no tenga tantos armnicos, por lo tanto la conclusin con respecto a estos tres casos ser que a mayor capacitancia mayor capacidad de rizado y por ende mayor rectificacin en la onda.

3. Simular un circuito de onda completa con Diodo Zener: Ventrada: 12V Frecuencia: 60Hz Resistencia de proteccin: 1k Resistencia de carga: 10kPara este caso se debe hacer uso de un diodo zener, como sabemos un diodo zener est diseado para trabajar inversamente, grficamente trabaja en la zona de ruptura, luego hace uso de una resistencia de proteccin y su respectiva carga de trabajo.El diodo zener, en nuestro ISIS Proteus, lo obtenemos entrando a la barra de categoras, hacemos clic en DIODES luego vamos a GENERIC y hacemos clic en DIODE ZEN automticamente, aparecer el diodo zener en nuestra barra de trabajo, para su respectivo uso.La resistencia de proteccin es la misma resitencia de carga, pero con diferente valor de resistencia.

Al simular el circuito tenemos que insertar el diodo zener en paralelo con el puente de diodos y la carga, la resistencia de proteccin debe estar en serie con el diodo zener, el circuito simulado queda de la siguiente manera:

La grfica respectiva de este circuito de onda completa es la siguiente:

Notamos que no hay rizado debido a que no tenemos un condensador para dicho fin, pero el diodo zener influye en cuanto a que el periodo lo hace menor al de los anteriores circuitos, adems la amplitud de la onda la disminuye.

4. Investigue el tipo de condensadores y si existe un valor comercial para los circuitos realizados en el laboratorio.Se debe considerar que los condensadores se compran por el cdigo que poseen, en la siguiente tabla se muestra los valores comerciales de los condensadores cermicos.FUENTE DE INVESTIGACIN: [http://tecnicoreparacion.blogspot.com/2013/01/valores-comerciales-de-capacitores.html]

Como notamos el valor mximo en cuanto a la unidad de MICROFARADIOS es 1uF, por lo que en el laboratorio hemos usado 10uF y 220uF, estos valores no se encuentran dentro de los valores comerciales.En cuanto al condensador de 1nF, tenemos dicho valor, su cdigo es 102KAdems se debe tener en cuenta la tolerancia, como se observa en la siguiente figura, se da una tabla de tolerancias, para la letra K que es el cdigo de nuestro condensador la tolerancia es de +- 10%.

Una solucin para utilizar valores en microfaradios, que nos interesa bastante porque a mayor capacitancia mayor rizado y tendr una funcin continua, es utilizar capacitores electrolticos, cuyos valores los notamos en la siguiente figura:

En nuestro caso utilizaremos el de 220uF y el de 10uF, cuyos valores se encuentran en la tabla, pero la nica condicin es que tenemos que usar capacitores electrolticos, ms no condensadores de cermicos.5. Qu ventajas o desventajas tiene cada circuito, realizado en el laboratorio, en cuanto a aspectos fsicos, econmicos y energticos.TIPO DE CIRCUITOASPECTO FSICOASPECTO ECONMICOASPECTO ENERGTICO

MEDIA ONDA SIN FILTROSe debe configurar de manera tal que se cumpla que el diodo y la carga estn en serie, la fuente debe proporcionar corriente alterna, el diodo idealmente es de Silicio y la carga de trabajo puede ser un equipo electrnico, electrodomstico, o con fines de prctica una resistencia.En cuanto a lo econmico, es muy barato, solo se necesita un diodo cuyo valor es muy asequible para nosotros, y la carga de trabajo depende de nosotros.Se produce una corriente de carga unidireccional, adems se tiene una tensin continua pulsante que crece hasta un mximo, decrece hasta cero y permanece en cero durante el semiciclo negativo. ste no es el tipo de tensin continua que se necesita en los equipos electrnicos. Por lo tanto es una gran desventaja en cuanto a uso electrnico.

ONDA COMPLETA CON FILTROSe debe tener cuidado a la hora de conectar el condensador y verificar su polaridad, debido a que puede explotar. Por otro lado se debe armar correctamente el puente de diodos en forma de rombo o tal como se muestra en el circuito simulado, en cuanto a los condensadores las capacitancias varan con el calor de cada uno.Se debe hacer uso de un puente de diodos que consta de 4 diodos idealmente de Silicio, todos ellos econmicamente aceptables, un condensador de la ms alta capacitancia, su precio vara con dicho valor, a mayor capacitancia mayor ser su precio. Si tenemos una carga muy til de un costo elevado, se hace uso de un transformador que es muy caro y un regulador de voltaje, por lo que el precio va dependiendo de la carga.Es equivalente a dos rectificadores de media onda, transforma la tensin alterna de entrada en una tensin de salida pulsante continua, se hace uso de condensadores para tratar de rectificar la onda por medio del rizado, es decir volverla continua que es muy til para los electrodomsticos, a mayor capacitancia mayor capacidad de rizado y por ende mayor continuidad.

ONDA COMPLETA CON ZENEREs un circuito fcil de armar, se pone el diodo zener en paralelo con la carga, la resistencia de proteccin en serie con la fuente y el diodo zener.Muy econmico respecto a los dems, se compra la resistencia de proteccin, el diodo zener asequible a nosotros, y se hace la respectiva unin de los elementos.Debido a la resistencia de proteccin el diodo zener est ms protegido cuando est en el semiciclo negativo, el diodo zener trabaja en la zona de ruptura del diodo normal, sea se polariza inversamente, por lo que es una ventaja en cuanto a que se protege del voltaje negativo y lo puedo polarizar inversamente.

6. Conclusiones

El software ISIS PROTEUS, es una herramienta ms para nuestra competitividad y uso en nuestra carrera, permite simular un circuito antes de probarlo en la realidad, permite hacer variaciones en los valores de las fuentes, resistores, condensadores o cualquier elemento a simular. Podemos notar en el circuito de onda completa con filtro que al utilizar mayor capacitancia, es decir utilizar condensadores del orden de los microfaradios, tendremos mayor capacidad de rizado, tener menos armnicos, y tener una seal casi continua. Para efectos de nuestro campo de trabajo, si queremos convertir una seal alterna, con periodos positivos y negativos, una de las alternativas y la ms eficiente es utilizar condensadores, dado que en la industria tenemos artefactos que usan voltajes continuos de valores como por ejemplo +12V, -12V, +5V, por lo tanto la solucin asequible es utilizar un condensador ptimo para dicho fin. Los diodos al ser utilizados en el rectificador cumplen una funcin relevante en cuanto a que dejan fluir la corriente en un solo sentido y soportan en el rectificador de media onda la parte negativa, dado que la parte positiva la soporta el resistor, esto lo corroboramos en la grfica del circuito de media onda sin filtro. Nosotros hemos simulado con una carga de trabajo que es una resistencia de un determinado valor en ohm pero en realidad la carga de trabajo es un quipo electrodomstico, un equipo de un valor econmico alto y en otros casos bajo, cualquiera que sea, se debe proteger a dicha carga, por lo que el rectificar ms ptimo es el que usa un transformador a la entrada, luego un puente de diodos, que sea un rectificador de onda completa, tenga un rectificador de voltaje y un condensador. El diodo zener al poder polarizarlo inversamente, puede trabajar en la zona de ruptura del diodo normal por lo que se le asigna adems una carga de proteccin para que pueda asumir el voltaje cuando estemos en el semiciclo negativo, por lo que en la grfica del rectificador de onda completa con zener notamos ondas en el lado positivo asumidas por la carga de resistencia y el diodo zener. Las grficas que nos muestra el software son ideales, son grficas definidas por los parmetros del circuito, en la realidad hay prdidas en los cables de conexin para los accesorios, fugas en las resistencias, entre otros efectos.