ENTRENADOR TRANSDUCTORES DL 2312HG - TESE - Sistema de … · 2017-06-06 · El Circuito Integrado LM35 y características de Temperatura. ... Sensor de temperatura de diodo ... Gire

ENTRENADOR TRANSDUCTORES

DL 2312HG Guía Práctica

DL 2312HG

II ver a20131207

Página en blanco

DL 2312HG

ver a20131207 \ III

ÍNDICE

Exercise 1. 3 Investigación sobre Sistemas de Control Prácticos Exercise 2 7 Investigación de características en un Sistema de Control Proporcional. Exercise 3 13 Características de un Sistema de Control de Velocidad. Exercise 4 17 Aplicación del Counter/Timer como medidor de Tiempo. Exercise 5 19 Aplicación del Counter/Timer como Contador Simple. Exercise 6 21 Características del display de barra de LED. Exercise 7 23 Características del Medidor de Bobina Móvil. Exercise 8 25 Comparación entre los medidores Digital, de Barra y de Bobina Móvil. Exercise 9 27 Aumento de la escala de un Medidor de Bobina Móvil. Exercise 10 29 Variación de voltaje de salida en un potenciómetro usado como transductor de posición. Exercise 11 33 Características de los Amplificadores de Corriente Continua 1, 2 y x 100. Exercise 12 35 Características de un Amplificador de Potencia y un Buffer.

DL 2312HG

IV ver a20131207

Exercise 13 37 Características de un Amplificador de Corriente y aplicación de un Buffer. Exercise 14 43 Características de un Amplificador Inversor. Exercise 15 45 Características de un Amplificador Diferencial. Exercise 16 47 Características de un Convertidor de Voltaje – Corriente Exercise 17 49 Características de un Convertidor de Corriente – Voltaje Exercise 18 51 Características de un Convertidor de Voltaje – Frecuencia Exercise 19 53 Características de un Convertidor de Frecuencia - Voltaje. Exercise 20 55 Características de un Rectificador de Onda Completa. Exercise 21 59 Características de un Comparador. Exercise 22 61 Características de un Circuito Oscilador de Alarma. Exercise 23 63 Características de un Interruptor Electrónico. Exercise 24 65 Características de un Amplificador Sumador. Exercise 25 67 Características de un Integrador.

DL 2312HG

ver a20131207 \ V

Exercise 26 69 Características de un Circuito Diferenciador. Exercise 27 71 Características de un Circuito Sample & Hold. Exercise 28 73 El Buffer como compensador del efecto de carga en el voltaje de salida del potenciómetro. Exercise 29 75 El Servo Potenciómetro. Variación del voltaje de salida como función de su posición. Exercise 30 77 Medición de Resistencia usando un Circuito puente de Wheatstone. Exercise 31 79 Medición de Voltaje usando el procedimiento del “Balance Nulo". (Método 1) Exercise 32 81 Medición de Voltaje usando el procedimiento del “Balance Nulo". (Método 2) Exercise 33 83 El Circuito Integrado LM35 y características de Temperatura. Exercise 34 85 Características de un Termistor NTC. Exercise 35 87 Características de un Termistor NTC utilizado en un circuito alarma (doble termistor). Exercise 36 89 Características de un termopar tipo “K”. Exercise 37 91 Características de una Celda Fotovoltaica.

DL 2312HG

VI ver a20131207

Exercise 38 93 Características de un Fototransistor. Exercise 39 95 Detector de Intensidad Luminosa. Exercise 40 97 Características de un Fotodiodo PIN. Exercise 41 99 Características de un LVDT (Linear Variable Differential Transformer) Exercise 42 101 Características del Strain Gauge. Exercise 43 103 Características de un Transductor Optoelectrónico de Ranura y su aplicación para la medición y conteo de velocidad. Exercise 44 107 Características de un Optotransductor reflexivo y el disco de Código Gray.

Exercise 45 109 Características de un Transductor Inductivo. Exercise 46 111 Características de un Transductor de Efecto Hall. Exercise 47 113 Características de un Tacogenerador DC de imán permanente. Exercise 48 115 Características de un Micrófono Dinámico. Exercise 49 117 Características de un Receptor Ultrasónico. Exercise 50 119 Características de un Altavoz de Bobina Móvil.

DL 2312HG

ver a20131207 \ VII

Exercise 51 121 Características de un Buzzer Exercise 52 123 Características de un Relevador DC. Exercise 53 125 Características de un Motor de Imán Permanente Exercise 54 129 Sensor de temperatura de diodo Exercise 55 131 Características del sensor de humedad Exercise 56 133 Características del sensor de caudal Exercise 57 135 Características del sensor de presión

DL 2312HG

VIII ver a20131207

Página en blanco

DL 2312HG

ver a20131207 1

ATENCIÓN: Los módulos Counter/Timer y Display de Barra de Led están calibrados para trabajar a +5V, tenga cuidado de no exceder +5V alimentando la entrada IN de estos módulos o los instrumentos no funcionarán adecuadamente

DL 2312HG

2 ver a20131207

Página en blanco

DL 2312HG

ver a20131207 3

Ejercicio 1. Investigación sobre Sistemas de Control Prácticos

50

100 %

75

0

25

.50

.1 1+

.25

_

.75

Figura 1

DL 2312HG

4 ver a20131207

Conecte el circuito como se muestra en la figura 1. Observar el valor de la tensión en el transductor IC con el medidor de bobina móvil Esto representa la temperatura ambiente. Ajustar el control “fine” de la ganancia del amplificador 1 a 0.25. Ajustar el control “coarse” de la ganancia del amplificador 1 a 100. Verificar que la amplificación del amplificador 1 sea x25 (K = 25). Ajustar el potenciómetro de pista de carbón para tener en la terminal B 10V. Esta tensión representa la temperatura de 40°C. Mida el voltaje del transductor IC, y observe los estados tanto del calentador como de la lámpara y regístrelos en la tabla 1 siguiendo la secuencia de tiempo. Sensor de Temperatura = voltaje IC1 * 100 [V]

Tabla 1 Cuando la temperatura está por encima de 40°C (10V) el relevador es excitado, el calentador ya no es alimentado y la lámpara se enciende. Cuando la temperatura está por debajo de 40°C (10V), el calentador se energiza y la lámpara se apaga”.

DL 2312HG

ver a20131207 5

Dibuje las características de temperatura – tiempo en la siguiente gráfica:

¿Cuál es el valor de la variación de temperatura? ¿Cuál es valor promedio de la temperatura? ¿Cómo se compara este valor con la referencia? ¿Piensa usted que el control ON/OFF es adecuado para esta aplicación? Agregue un circuito de alarma al sistema. La alarma debe funcionar cuando la temperatura exceda los 20° por encima de la temperatura del cuarto. Seleccione los componentes apropiados de los dispositivos disponibles en el entrenador DL 2312HG. Conecte y verifique el comportamiento del sistema. Notas.

DL 2312HG

6 ver a20131207

Página en blanco

DL 2312HG

ver a20131207 7

Ejercicio 2. Investigación de características en un Sistema de Control Proporcional

%

7525

50

0 100

.75

_

.25

+ 1.1

.50

Figura 2

Conecte el circuito como se muestra en la figura 2. El circuito esta preparado para un control proporcional. Coloque los controles de ganancia "coarse" y "fine" del amplificador 1, a 10 y 0.1 respectivamente, coloque el potenciómetro de 1k en su posición central. El Control Proporcional Encienda la fuente de alimentación y gire completamente en sentido de las manecillas del reloj el control del potenciómetro plástico conductor de 1K. El integrador y diferencial deben estar desconectados (línea punteada). El eje de conducción del motor y el dial del servo-potenciómetro deberán girar y seguir el movimiento aunque el sistema se haga un poco lento, causando un retraso antes que el servo-potenciómetro comience a seguir la entrada. Esto es debido a que la ganancia del sistema es baja. Observe los resultados que se obtienen al variar completamente el servo-potenciómetro.

DL 2312HG

8 ver a20131207

Recorrido del servo-potenciómetro con la ganancia del Amplificador No. 1 a 1.0 (entrada completamente ajustada en el sentido de las manecillas del reloj) = Recorrido del servo (entrada completamente ajustada en sentido contrario a las manecillas del reloj) = Sitúe nuevamente el potenciómetro de entrada en su posición central y repita el procedimiento para una ganancia "fine" a 0.5 en el amplificador 1. Gire el control de entrada lentamente cuando se acerque al final del recorrido debido a que el contacto del servo-potenciómetro puede rebasar el final de la pista y el eje de conducción giraría continuamente. Si esto ocurre, regrese rápidamente el control de entrada a su posición central. Con la ganancia a 5, el servo-potenciómetro deberá seguir a la entrada debido a su carga reducida y deberá se posible obtener casi por completo el recorrido en ambas direcciones. Ganancia 5.0 del Amplificador 1 Recorrido del Servo (entrada ajustada completamente en sentido de las manecillas del reloj)= Recorrido del Servo (entrada ajustada completamente en sentido contrario a las manecillas del reloj)=

Con los controles de ganancia del amplificador 1, colocados a 10 y 1.0, ajustar el control de entrada para que el dial del servo-potenciómetro indique 0. Ahora arrastre el dial girando el disco de Efecto Hall con la mano y observe el recorrido total del dial hasta que el sistema reaccione e intente hacerle regresar a su posición central. Repita el procedimiento para el ajuste de ganancia "fine" a 0.5 y 0.1 del amplificador y anote los resultados.

Estos valores representan una “zona muerta” en el que el sistema no responde. “Zona muerta” con ganancia 10 y 1.0 del amplificador 1 = “Zona muerta” con ganancia 10 y 0.5 del amplificador 1 = “Zona muerta” con ganancia 10 y 0.1 del amplificador 1 = Observe el efecto que tiene la ganancia del sistema sobre la zona muerta. Este ejercicio ha ilustrado las características básicas del control proporcional cuyo resumen es el siguiente: Ganancia Baja. Zona muerta grande y respuesta sobre-amortiguada a una entrada escalón Ganancia Media. Zona muerta media y respuesta ligeramente sub-amortiguada a una entrada escalón. Ganancia Grande. Zona muerta pequeña y respuesta sub-amortiguada a una entrada escalón.

DL 2312HG

ver a20131207 9

Control Proporcional + Integral. Con la constante de tiempo de integración a 1s, presione y mantenga el botón reset. Conecte el cable de la salida del integrador a la entrada del amplificador sumador como se muestra en la figura y entonces suelte el botón reset. Con la ganancia del amplificador 1 colocado a 10 y a 0.1, observe el efecto sobre la salida del servo al aplicar una señal escalón a la entrada, girando el potenciómetro de 100K abruptamente en un sentido o en otro. Observe el valor de salida en el integrador con un voltímetro digital. La salida del integrador se incrementa hasta que el par motor es lo suficientemente grande como para superar la fricción y entonces la posición del eje se altera. Si el eje sobrepasa su posición correcta, el integrador reaccionará para corregir el error en el sentido contrario y el eje estará de esta forma buscando su posición programada. Ahora repita el procedimiento con la ganancia "fine" del amplificador 1 colocado a 0.5 y luego a 1.0 y resuma los resultados como se indica: Amplificador 1 con ganancia 10 y 0.5, constante de tiempo del integrador a 1s. ¿La respuesta inicial fue más rápida que la anterior? ¿Hubo un sobrepaso? ¿Hubo un ajuste final de la posición? Amplificador 1 con ganancia 10 y 1.0, constante de tiempo del integrador a 1s. ¿La respuesta inicial fue más rápida? ¿Hubo más sobrepaso? ¿Que tanto? ¿Hubo un ajuste final? Con la ganancia del amplificador 1 establecido a 10 y a 1.0, observe el efecto de variación de la constante de tiempo del integrador repitiendo el procedimiento con la constante de tiempo a 10s y después a 100ms. Con la constante de tiempo a 10s, el tiempo final de ajuste ¿fue más largo? Con la constante de tiempo a 100ms, el tiempo final de ajuste ¿fue más corto? Ahora, con la constante de tiempo a 100ms observe el efecto de desplazar la salida de su posición estable, moviendo manualmente el disco de Efecto Hall y luego soltándolo, para cada uno de los tres ajustes de ganancia "fine" a 0.1, 0.5 y 1.0

DL 2312HG

10 ver a20131207

Ganancias del Amplificador 1: 10 y 0.1 Esfuerzo requerido para mover el disco Tiempo de reajuste

Ganancia del Amplificador 1: 10 y 0.5 Esfuerzo requerido para mover el disco Tiempo de reajuste

Ganancia del Amplificador 1: 10 y 1.0 Esfuerzo requerido para mover el disco Tiempo de reajuste El ejercicio ilustra las características básicas del control integral sumadas a las del control proporcional, resumidas en los siguientes enunciados:

El control integral corrige cualquier error de estado fijo, que es el ajuste final para un

sistema proporcional + integral. La reducción en la constante de tiempo del integrador, reduce el tiempo de corrección y

puede producir una respuesta oscilatoria (inestabilidad).

Control Proporcional + Derivativo. Desconecte la salida del integrador del amplificador sumador y conecte la salida del inversor al amplificador sumador. Con la ganancia del amplificador 1 a 10 y 0.1, y la constante de tiempo del diferenciador a 1s, observe la respuesta de salida del servo a una entrada escalón (potenciómetro abruptamente hacia una dirección u otra). Repita el procedimiento y observe la respuesta para diferentes constantes de tiempo a 100ms y 10ms. Observe el efecto de mover la salida de su posición estable. ¿Hay alguna tendencia para reajustar y corregir el error? El efecto será más notable con una ganancia baja en el amplificador 1. Este ejercicio mostró algunas de las características del control proporcional + derivativo. Se puede resumir de la siguiente forma: El control derivativo afecta la respuesta solo durante el cambio de salida y se opone al

cambio de dirección, esto es, respuesta amortiguada.

El incremento en la constante de tiempo aumenta el efecto de amortiguamiento.

El control derivativo no tiene ningún efecto sobre el error de estado estable.

DL 2312HG

ver a20131207 11

Control Proporcional + Integral + Derivativo. Presione el botón reset del integrador y conecte su salida al amplificador sumador de nuevo, coloque los controles de ganancia del amplificador 1 a 10 y a 1.0. Observe el efecto de aplicar una señal escalón a la entrada del sistema para todas las combinaciones posibles de constantes de tiempo de integración y derivación y determine la combinación que de una buena respuesta con bajo sobrepaso. La mejor combinación para el amplificador 1 con ganancia 10 y 1.0 es:

Integrador =

Diferenciador =

Notas.

DL 2312HG

12 ver a20131207

Página en blanco

DL 2312HG

ver a20131207 13

Ejercicio 3. Características de un Sistema de Control de Velocidad

.75

_

.25

+ 1.1

.50

.75

_+ .1 1

.25

.50

Figura 3a

Conecte el circuito como se muestra en la figura 3a, esto es, con las salidas de control derivativo e integral desconectadas. Coloque los controles de ganancia del amplificador 1, a 10 y 1, y del amplificador 2 a 10 y 0.6 para acondicionar la señal del Tacogenerador, sitúe la constante de tiempo de integración a 1s y la derivativa a 10ms. El Voltímetro digital de 20V se utiliza para controlar la salida de error. (Vestablecida – Vgenerador) El Medidor de Bobina Móvil se utiliza para controlar el voltaje de salida del sistema PWM.

DL 2312HG

14 ver a20131207

Operación de Lazo Abierto. Remueva la conexión de retroalimentación del tacogenerador al amplificador 2 para que el circuito trabaje en lazo abierto. Sitúe el control de la resistencia deslizable de 10K a modo que el motor inicie. El voltaje necesario para el motor es del orden de 8V. Frene el motor momentáneamente poniendo un dedo sobre el disco del optosensor. Comprobara que el motor se puede parar fácilmente, la frecuencia del motor aumenta y el voltaje del motor cae ligeramente. Repita el procedimiento con las ganancias del amplificador 1 a 0.5 y 1.0. Encontrará que la ganancia del amplificador solo afecta la posición del potenciómetro de 10K pero no tiene efecto alguno sobre las características del motor. Operación de lazo Cerrado, Control Proporcional. Ahora conecte el Tacogenerador al amplificador 1, para que el sistema opere en lazo cerrado. Coloque los controles de ganancia del amplificador 1 a 10 y 1 y ponga el motor en movimiento verifique que el voltaje sea menor de 15V en el medidor de bobina móvil. Coloque los controles de ganancia del amplificador 2 (ganancia proporcional) a 10 y a 0.1. Observe la señal de error en el multímetro, y repita el procedimiento con una ganancia diferente. Con el control en lazo cerrado, la ganancia del amplificador obviamente afecta las características del sistema, el incremento en la ganancia aumenta el torque disponible.

DL 2312HG

ver a20131207 15

Control Proporcional + Integral Con la ganancia "fine" del amplificador 2 colocado a 5 y la constante de tiempo de integración a 1s, presione y mantenga el botón reset, conecte la salida del integrador al amplificador sumador y suelte el botón reset. Ponga en movimiento el motor sin carga, y cargue el motor hasta que el voltaje sea de 4V. Mantenga esta carga constante como sea posible. Observe la velocidad del motor y el voltaje de salida del integrador a intervalos de tiempo para determinar las características del sistema en respuesta a la carga. Verá que la velocidad del motor al inicio cae, el voltaje de salida del integrador aumenta y seguido la velocidad de motor aumenta hasta que el error es cercano a cero. El voltaje de salida del integrador permanece constante si la carga permanece constante. Mueva la velocidad establecida y observe las características nuevamente. Note que al principio la velocidad asciende, la salida del integrador cae gradualmente y la velocidad disminuye de nuevo al valor inicial, permaneciendo constante la salida del integrador. El integrador automáticamente compensa cualquier error. Durará más o menos dependiendo de la constante de tiempo de integración. Coloque la constante de tiempo del integrador a 100ms y repita el proceso. Las características deben ser las mismas pero el tiempo de corrección será más corto. Ponga los controles de la ganancia "fine" del amplificador 1 a 0.3 y repita el proceso. Notará que las características son similares, pero los tiempos de respuesta son mas cortos, debido a que la ganancia afecta la respuesta transitoria del sistema de control proporcional. Las características básicas del sistema se muestran en la figura 3b.

Figura 3b

DL 2312HG

16 ver a20131207

Control Proporcional + Integral + Derivativo. Conecte la salida derivada del inversor al amplificador sumador, coloque la constante de tiempo del derivador a 10ms, coloque el potenciómetro de 10K a cero, ponga los controles "coarse" y "fine" del amplificador 1 a 10 y 0.3 respectivamente y coloque la constante de tiempo del integrador a 100ms. Ponga en movimiento el motor. Observará que con solo una pequeña señal de retroalimentación derivada la operación del motor es muy instable. Esto es debido a los picos de voltaje generados por el Tacogenerador durante el proceso de conmutación; el diferenciador los detecta y amplifica haciendo la retroalimentación directa de la señal derivada poco satisfactoria. Este es un problema común en los sistemas de retroalimentación derivados donde el ruido de la señal que es derivada puede producir inestabilidad en el sistema. Varíe las constantes de tiempo del derivador y observe su efecto en las características del sistema. El incremento en los intervalos de la constante de tiempo, debería aumentar el efecto derivativo. Esto es, reducir el grado de cambio de velocidad e incrementar el amortiguamiento. Notas.

DL 2312HG

ver a20131207 17

Ejercicio 4 Aplicación del Counter/Timer como medidor de Tiempo

Figura 4

Coloque el control del Counter/Timer a "Time" y presione el botón reset, en cuanto se suelte el botón la unidad comenzará la medición del tiempo. En este modo el sistema pone en operación un oscilador de 1Hz y el contador avanza cada 1s empezando desde 0 hasta 999 (escala máxima). Use el dispositivo temporizador para medir el tiempo es algunas operaciones y adquiera práctica en su uso.

Notas.

DL 2312HG

18 ver a20131207

Página en blanco

DL 2312HG

ver a20131207 19

Ejercicio 5 Aplicación del Counter/Timer como Contador Simple. Conecte el circuito de la figura 4. Coloque los controles del Counter/Timer en "Count" y “Free run” y restablezca el display a cero presionando reset. Conecte IN a +5V. El valor del contador se incrementará en 1. Conecte IN a GND y luego a +5V. Repita el proceso varias veces. Verá que el contador avanza en 1 cada vez que se conecta a +5V, es decir, en la aplicación de un impulso de +5V a la entrada del contador. NOTAS: Un ejemplo de aplicación del Counter/Timer como medidor de la frecuencia (colocando Counter/Timer en “Count” y “1s”) es mostrado en el ejercicio 18.

DL 2312HG

20 ver a20131207

Página en blanco

DL 2312HG

ver a20131207 21

Ejercicio 6 Características del display de barra de LED

%

7525

50

0 100

Figura 6 Conecte el circuito como se muestra en la figura 6 y ajuste el potenciómetro a un voltaje de salida cero. Con la alimentación encendida (ON) gire gradualmente el potenciómetro para incrementar la unidad de barra y observe los valores de voltaje en los cuales cada LED es iluminado. Escriba los valores en la tabla 2.

Numero de LED 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Voltaje de iluminación

Tabla 2

Varíe el voltaje rotando rápidamente el control en ambas direcciones y observe la respuesta del display. Ahora repita el procedimiento midiendo con un voltímetro digital. Compare los resultados por su precisión y respuesta.

DL 2312HG

22 ver a20131207

Notas.

DL 2312HG

ver a20131207 23

Ejercicio 7 Características del Medidor de Bobina Móvil

%

7525

50

0 100

GND

Figura 7 Conecte el circuito como se muestra en fig.7, coloque el potenciómetro en su posición central y verifique que el indicador del medidor de bobina móvil (m.c.m) este en cero. Ajuste el tornillo para el ajuste a cero de ser necesario. Encienda la alimentación (ON), ajuste el voltaje de salida del potenciómetro a +2V (leído en el medidor digital) y observe el voltaje indicado por el medidor de bobina móvil. Registre los valores en la tabla 3. Repita el procedimiento para cada uno de los valores de voltaje de la tabla 3 y escriba los valores obtenidos.

Voltaje (Digital) -11 -9 -6 -2 0 +2 +4 +6 +9 +11

Voltaje m.c.m.

Tabla 3

DL 2312HG

24 ver a20131207

Notas.

Página en blanco

DL 2312HG

ver a20131207 25

Ejercicio 8 Comparación entre los medidores Digital, de Barra y de Bobina Móvil Conecte el circuito como se muestra en la figura 8. Se tienen los tres medidores conectados en el circuito y podemos comparar sus características.

%

7525

50

0 100

Figura 8

Varíe el voltaje de salida lentamente desde 0V a +5V y observe las indicaciones en los medidores y compare los valores obtenidos en el medidor de bobina móvil y display de barra con los obtenidos en el medidor digital. Verá que el medidor de bobina móvil y el display de barra siguen la variación de voltaje estrechamente mientras que las lecturas del medidor digital varían escalonadamente. Ahora varíe el voltaje de salida entre los mismos valores rápida y alternadamente y observe las lecturas en el medidor de bobina móvil y display de barra. Verá que el display de barra sigue estrechamente la variación del voltaje mientras que el medidor de bobina móvil tiene un retardo y la lectura no alcanza el valor pico de +5V. Esto es debido a la reducción e inercia de la bobina móvil como se ha mencionado anteriormente en la descripción.

DL 2312HG

26 ver a20131207

Página en blanco

DL 2312HG

ver a20131207 27

Ejercicio 9 Aumento de la escala de un Medidor de Bobina Móvil La escala de voltaje del medidor de bobina móvil (m.c.m) puede ser incrementado al conectarle una resistencia en serie. Conecte la resistencia de 100K en serie con el medidor de bobina móvil (m.c.m) como se muestra en la figura 9.

1000 %

50

25 75

Figura 9 Con el potenciómetro deslizable de 10K ajuste el voltaje a 10V (lectura en el medidor digital) y entonces ajuste el potenciómetro de pista de carbón de 100K para que el medidor de bobina móvil registre una lectura de +5V. (nota: - será necesario reajustar el voltaje durante el proceso debido a la variación de carga en el circuito). Varíe el voltaje con el potenciómetro deslizable de 10K y compare los valores leídos en el medidor digital con los obtenidos en el medidor de bobina móvil y evalúe la precisión del sistema de medición.

DL 2312HG

28 ver a20131207

Página en blanco

DL 2312HG

ver a20131207 29

Ejercicio 10 Variación de voltaje de salida en un potenciómetro usado como transductor de posición

%

7525

50

0 100

Figura 10

Conecte el circuito como se muestra en la figura 10, usando el potenciómetro de 100K y mida el voltaje en la salida B utilizando solamente el medidor digital. Conecte el control del potenciómetro a cero. Observe el voltaje de salida. (1) Use solo el medidor digital. (2) Use solo el medidor de bobina móvil. (3) Use ambos medidores. Llene en la tabla 4. Coloque el control del potenciómetro a ¼ de su recorrido y repita las lecturas para esta posición, escribiendo los valores obtenidos en la tabla 4. Repita el procedimiento para las posiciones de control de ½, ¾, y recorrido completo, registrando las lecturas en la columna correspondiente.

DL 2312HG

30 ver a20131207

Tabla 4 Estudie los valores obtenidos. Los voltajes registrados con el medidor digital serán más altos que los obtenidos con el medidor de bobina móvil (mcm). La razón es que un medidor de bobina móvil, presenta un efecto de carga por el circuito de salida. El medidor de bobina móvil incorporado al sistema entrenador DL 2312HG tiene una resistencia de 30K. Usualmente un medidor digital, tiene una impedancia de entrada de 10 M. Repita el procedimiento usando el potenciómetro de plástico conductivo de 1K y el potenciómetro de carbón deslizable de 10K. Tome las lecturas con: (1) El medidor digital solamente (2) Ambos medidores simultáneamente. Inserte los valores en las tablas 5 y 6

Tabla 5

Tabla 6

Estudie las lecturas obtenidas.

DL 2312HG

ver a20131207 31

El efecto de carga del medidor de bobina móvil es menos pronunciado, a medida que es menor la resistencia del potenciómetro. Grafique los voltajes como una función de la posición de la perilla, use solo el medidor digital para los tres potenciómetros en los siguientes 3 sistemas de coordenadas.

Tabla 7

DL 2312HG

32 ver a20131207

Se puede esperar alguna variación de las características ideales debido a la dificultad de alcanzar la posición correcta de la perilla.

Notas.

DL 2312HG

ver a20131207 33

Ejercicio 11 Características de los Amplificadores de Corriente Continua 1, 2 y x 100

%

7525

50

0 100

.75

_

.25

+ 1.1

.50

Figura 11

Conecte el circuito como se muestra por las líneas continuas en la figura 11 con el amplificador 1 en el circuito y coloque los controles de ganancia "coarse" y "fine" a 100 y 1.0 respectivamente. Con el voltaje de entrada del amplificador puesto a cero, encienda la alimentación y ajuste el control del "offset" para que el voltaje de salida sea cero (o tan cercano a cero como sea posible). Ahora incremente el voltaje de entrada gradualmente y observe el voltaje de salida. Verá que se incrementa rápidamente y luego permanece en un valor máximo aunque continúe incrementándose el voltaje de entrada. Escribe el valor de este voltaje máximo. Voltaje Máximo de salida = Ajuste el voltaje de entrada para que el voltaje de salida sea menor al valor máximo, esto es, un voltaje entre 9 y 10V y escriba los valores de voltaje de entrada y la salida. Calcule la ganancia.

DL 2312HG

34 ver a20131207

Esta será, la ganancia máxima posible con este amplificador.

Amplificador 1 Amplificador 2

Voltaje de Salida = = Voltaje de Entrada = = Ganancia = =

Repita el procedimiento con el potenciómetro de pista de carbón conectado a -5V, como indica la línea punteada de la figura 12, para determinar la ganancia del amplificador para señales de entrada con polaridad negativa.



¿Hay alguna diferencia en la ganancia? La diferencia debe ser pequeña, lo que significa que el amplificador puede amplificar señales de CA. Conecte nuevamente el potenciómetro de pista de carbón a +5V. Reemplace el amplificador 1 en el circuito por el amplificador 2 y repita el procedimiento para determinar los valores máximos de ganancia. Ahora sitúe los controles de ganancia "coarse" y "fine" a 1 y 0.1 respectivamente. Esto representa la ganancia mínima para el amplificador. Conecte el potenciómetro de pista de carbón +5V. Coloque el voltaje de entrada aproximadamente a 5V, escriba los valores de voltaje de entrada y salida y calcule la ganancia.



Los datos anteriores indican el margen de ganancia de los amplificadores 1 y 2. Ahora conecte el amplificador x 100 en el circuito y repita el procedimiento escribiendo el voltaje de salida para un voltaje de entrada cero, el offset, el voltaje máximo posible y los voltajes de entrada y salida. Con la salida seleccionada entre 9 y 10V.

Amplificador x 100 Voltaje offset = Voltaje máximo posible = Voltaje de Salida = Voltaje de Entrada = Ganancia =

DL 2312HG

ver a20131207 35

Ejercicio 12 Características de un Amplificador de Potencia y un Buffer

50

100 %

75

0

25

Figura 12

Conecte el circuito como se muestra en la figura 12. Con el buffer en el circuito, coloque el potenciómetro de pista de carbón de 100K para un voltaje de salida cero. Encienda la alimentación y varíe el potenciómetro de pista de carbón de 100K a toda su escala. Se observa que el filamento de la lampara no se ilumina. Esto es porque la capacidad de corriente del buffer no es suficiente. Con el control colocado a un voltaje de salida máximo, registre los voltajes de entrada y salida del buffer. Buffer 1 Voltaje de Entrada = Voltaje de Salida =

DL 2312HG

36 ver a20131207

Substituya el Buffer por el Amplificador de Potencia y repita el procedimiento. Verá que el filamento de la lampara se ilumina debido a la alta capacidad de corriente de salida del amplificador de potencia. Amplificador de Potencia Voltaje de Entrada = Voltaje de Salida = El ejercicio ilustra la limitación en corriente de salida para el buffer y la aplicación del amplificador de potencia para circuitos que exigen una alta demanda de corriente.

DL 2312HG

ver a20131207 37

Ejercicio 13 Características de un Amplificador de Corriente y aplicación de un Buffer

%

7525

50

0 100

Figura 13a

Conecte el circuito como se muestra en la figura 13a. Ajuste el potenciómetro de pista de carbón para iluminar la mitad del display de barra (valor de voltaje = 2.5V). Conectar el medidor de bobina móvil a la terminal B del potenciómetro de plástico conductivo. Observe en el display de barra la caída de voltaje debido a la resistencia interna del medidor de bobina móvil. Desconectar el medidor de bobina móvil. Conectar la terminal B del potenciómetro de plástico conductivo al el ingreso del Buffer1. Conectar el medidor de bobina móvil a la salida del Buffer 1. Observe en el display de barra que al usar el Buffer no hay caída de voltaje: el Buffer tiene una alta impedancia.

DL 2312HG

38 ver a20131207

Conecte el circuito como se muestra en la figura 13b.

%

7525

50

0 100

.75

_

.25

+ 1.1

.50

Figura 13b

DL 2312HG

ver a20131207 39

Ajustar el control “offset” para tener 0V en el medidor de bobina móvil. Conecte el circuito como se muestra en la figura 13c

%

7525

50

0 100

.75

_

.25

+ 1.1

.50

Figura 13c Ajustar el potenciómetro de pista de carbón para tener en la terminal B 0V. Desconectar el potenciómetro de pista de carbón del medidor de bobina móvil. Conectar la salida del amplificador 1 al medidor de bobina móvil. Ajustar el control “fine” de ganancia del amplificador 1 a 1. Ajustar el control “coarse” de ganancia del amplificador 1 a 10. Desconectar la terminal C del potenciómetro de pista de carbón (desconectar GND).

DL 2312HG

40 ver a20131207

Conectar el circuito como se muestra en la figura 13d.

%

7525

50

0 100

.75

_

.25

+ 1.1

.50

Figura 13d Ajustar el potenciómetro de pista de carbón para tener 0V en el medidor de bobina móvil. Desconectar el amplificador de corriente del medidor de bobina móvil. Conectar la salida del amplificador 1 al medidor de bobina móvil. Registrar la lectura del medidor de bobina móvil: este valor del voltaje es el “offset x 10”. La resistencia de entrada (RIN) del amplificador de corriente es 10. La amplificación del amplificador de corriente es 104. Calcular la tensión de salida VOUT del amplificador de corriente de esta manera: IIN = VIN / 10 VOUT = IIN * 104. VOUT = (VIN / 10) * 10000. VOUT = VIN * 1000.

DL 2312HG

ver a20131207 41

Ajustar el potenciómetro de pista de carbón para tener 1 V en el medidor de bobina móvil. Observar la tensión de salida del amplificador 1: este valor es “VIN x 10”. Calcular VIN (VINC) y verificar que el valor es igual al experimental (VINS). Repetir el procedimiento para cada valor VOUT indicado en la tabla 8 . Insertar los valores experimentales en la gráfica. Si es correcto, la gráfica debe ser una línea curva.

VOUT VINC VINS 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

Tabla 8

DL 2312HG

42 ver a20131207

Página en blanco

DL 2312HG

ver a20131207 43

Ejercicio 14 Características de un Amplificador Inversor

Figura 14 Conecte el circuito como se muestra en la figura 14, con la entrada del amplificador conectada a +5V, y escriba los valores de voltaje de entrada y salida del amplificador. Voltaje de Entrada = Voltaje de Salida =

DL 2312HG

44 ver a20131207

Ahora conecte la entrada del amplificador a -5V y escriba los valores de voltajes de entrada y salida. Voltaje de Entrada = Voltaje de Salida = ¿Ha invertido el amplificador la polaridad del voltaje de entrada? El valor del voltaje de salida puede no ser igual al voltaje de entrada debido al voltaje de offset.

DL 2312HG

ver a20131207 45

Ejercicio 15 Características de un Amplificador Diferencial

25

0

75

%100

50

%

7525

50

0 100

Figura 15

Conecte el circuito como se muestra en la figura 15 y encienda la alimentación. Ajuste el voltaje de entrada A a +3V y la de la entrada B en +2V y observe el voltaje de salida resultante. Inserte los valores en la tabla 10. Repita el procedimiento con la entrada B a +4V e inserte el voltaje de salida en la tabla. Repita el procedimiento para otros voltajes de entrada.

Voltaje de Entrada (1/PA) +3 +3 Voltaje de Entrada (1/PB) +2 +4 Voltaje de Salida

Tabla 9.

¿El voltaje de salida es = VA -VB?

DL 2312HG

46 ver a20131207

Notas.

DL 2312HG

ver a20131207 47

Ejercicio 16 Características de un Convertidor de Voltaje - Corriente

25

0

75

%100

50

Figura 16 Conecte el circuito de la figura 16 y ajuste el potenciómetro de 100K a un voltaje de cero (cursor en el centro). Alimente el circuito y coloque el voltaje de entrada del convertidor V/I a 0.5V. Observe el voltaje de salida del convertidor e inserte el valor en la tabla 10. La resistencia de carga es de 150, por lo tanto, la corriente de salida puede calcularse dividiendo el voltaje de salida por 150. Escriba el valor de corriente en mA, (1000 x A), en la columna de corriente de la tabla 10.

DL 2312HG

48 ver a20131207

Repita el procedimiento para los siguientes voltajes de entrada 1.0V, 1.5V, 2V e inserte los resultados en la tabla 10.

Voltaje de Entrada +0.5 +1 +1.5 +2 -0.5 -1 -1.5 -2 Voltaje de Salida Corriente de Salida

Tabla 10

¿La corriente de salida es proporcional al voltaje de entrada? ¿La relación de transferencia es de 10mA/V?

Notas.

DL 2312HG

ver a20131207 49

Ejercicio 17 Características de un Convertidor de Corriente – Voltaje

25

0

75

%100

50

Figura 17

Conecte el circuito de la figura 17 y ajuste el potenciómetro a un voltaje cero. Encienda la alimentación y coloque el voltaje de entrada del convertidor V/I a 0.5V. Observe el voltaje a la salida del convertidor I/V y escriba los valores en la tabla 11. Repita el procedimiento para los voltajes de entrada de ,1V, 1.5 y 2V.

DL 2312HG

50 ver a20131207

Registre los valores en la tabla 11.

Voltaje de Entrada (V/I) +0.5 +1 +1.5 +2 -0.5 -1 -1.5 -2 Corriente de Salida (mA) +5 +10 +15 +20 -5 -10 -15 -20 Voltaje de Salida (I/V) Ganancia

Tabla 11

El voltaje de salida del convertidor l/V será el mismo que el voltaje de entrada del convertidor V/l.

¿Es de esta manera? Notas.

DL 2312HG

ver a20131207 51

Ejercicio 18 Características de un Convertidor de Voltaje – Frecuencia

25

0

75

%100

50

Figura 18

Con un osciloscopio se puede controlar la salida y determinar la frecuencia. Conecte el circuito del la figura 18 y coloque el control derivativo a “1s y el potenciómetro de pista de carbón de 10K en posición cero. Fijar el osciloscopio para ver la forma de onda cuadrada. Encienda la alimentación y coloque el voltaje de entrada a 0.2V. Presione el botón reset del counter/timer y observar el valor mostrado que representa la frecuencia de salida del convertidor V/F. Insertar el valor en la tabla 12. Repetir el procedimiento para voltajes de entrada de 0.3, de 0.4 y de 0.5V, insertando los valores de la frecuencia de salida en la tabla. Continúe aumentando el voltaje de entrada mientras el counter/timer continue registrando la frecuencia correctamente. Cuando la frecuencia sea demasiado alta para el contador, el display sólo mostrará un valor bajo.

Voltaje de Entrada (Volts) 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Frecuencia de Salida (Hz)

Tabla 12

DL 2312HG

52 ver a20131207

Página en blanco

DL 2312HG

ver a20131207 53

Ejercicio 19 Características de un Convertidor de Frecuencia - Voltaje

25

0

75

%100

50

Figura 19 Conecte el circuito como se muestra en la figura 19. Encienda la alimentación y establezca el voltaje de entrada del convertidor V/F a 1.0V. Observe el voltaje de salida del convertidor F/V y coloque el valor en la tabla 13. Repita el procedimiento para los valores de la tabla. .

Voltaje de Entrada 1 2 3 4 5 -1 -2 -3 -4 -5 Frecuencia de Salida Voltaje de Salida

Tabla 13

DL 2312HG

54 ver a20131207

¿Los voltajes de entrada al V/F son comparables con los voltajes de salida del convertidor F/V? Observe que la impedancia de salida del convertidor F/V es 100K. Si se mide el voltaje de salida usando el medidor de bobina móvil (m.c.m), la lectura obtenida será baja. Inténtelo con el voltaje de salida ajustado a 5V. Voltaje de Salida (Medidor Digital) = 5V Voltaje de Salida (Medidor de bobina móvil) = Voltaje de Salida (Medidor de bobina móvil alimentado a través del Buffer 1) = Observe que cuando el medidor de bobina móvil es alimentado a través del buffer, la lectura sigue siendo sólo la mitad del valor actual debido a que la impedancia de entrada del buffer es de 100K.

DL 2312HG

ver a20131207 55

Ejercicio 20 Características de un Rectificador de Onda Completa

Figura 20a Conecte el circuito como muestra la figura 20a y escriba los valores de voltaje de entrada y salida con: (a)+5V y (b)-5V aplicados a la entrada del rectificador.

Voltaje de Entrada = +5V Voltaje de Salida =

Voltaje de Entrada = - 5V Voltaje de Salida = ¿La polaridad de salida es igual para ambas polaridades de entrada?

¿El valor absoluto del voltaje de salida es el mismo que el de entrada?

Notes.

DL 2312HG

56 ver a20131207

Figura 20b Conecte el circuito de la figura 20b y ajuste la ganancia del amplificador AC a 10.

DL 2312HG

ver a20131207 57

Energice el sistema y escriba los valores de voltajes a la entrada y salida del rectificador de onda completa. Voltaje de Salida del rectificador = Voltaje de Entrada DC del rectificador = El voltaje de entrada en DC debe ser cero porque la entrada es de AC, además cualquier nivel de DC debe haberse eliminado por el amplificador AC. Para comprobar que la salida amplificada del oscilador, es la que se esta rectificando, desconecte el cable de entrada del Amplificador AC. ¿La salida del rectificador cae a cero? Notas.

DL 2312HG

58 ver a20131207

Página en blanco

DL 2312HG

ver a20131207 59

Ejercicio 21 Características de un Comparador

25

0

75

%100

50

%

7525

50

0 100

Figura 21

Conecte el circuito como se muestra en la figura 21 y asegúrese que el interruptor de histéresis este desactivado (OFF). Ajuste los potenciómetros para que los voltajes en A y B sean 2V. Mida el voltaje a la salida del comparador. Deberá ser 15V. Ahora, incremente el voltaje en la entrada B, y el voltaje de salida debe cambiar casi instantáneamente a -0V. Verifique que en lugar de incrementar arriba de 2V se disminuye el voltaje en B, la salida sigue siendo 15V. Iguale a 2V el voltaje de entrada de nueva cuenta y ahora disminuya el voltaje en A, notará que la salida es 0V, pero al incrementar el voltaje por encima de 2V, permanece a 15V. Active el interruptor de histéresis (ON) y repita el procedimiento previo; verá que toma más tiempo al variar el voltaje de 15V a 0V.

DL 2312HG

60 ver a20131207

La conmutación ahora ocurre a diferentes voltajes para las condiciones de ascenso y descenso de voltaje. ¿Cuál es el voltaje de histéresis medido? El circuito tendrá características similares para todas las posiciones del voltaje de entrada en A. Alternando, el voltaje en B puede estar fijo y variar A. El valor de voltaje histéresis puede colocarse a cualquier valor deseado modificando los valores de los componentes en el circuito.

Notas.

DL 2312HG

ver a20131207 61

Ejercicio 22 Características de un Circuito Oscilador de Alarma

%

7525

50

0 100

Figura 22 Conecte el circuito de la figura 22, coloque el interruptor "latch" en OFF y ajuste el potenciómetro de 10K a 0V. Energice el circuito y gire el control del potenciómetro gradualmente para incrementar el voltaje de entrada al circuito oscilador de alarma. Escriba el voltaje de entrada con el que se activa. Salida Latch (OFF) Voltaje de entrada en el que se activa = Incremente el voltaje al máximo y escriba el efecto sobre la salida del oscilador. ¿Hay algún efecto? Ahora reduzca gradualmente el voltaje de entrada y escriba el voltaje en el que se deshabilita. Salida Latch (OFF) Voltaje de entrada en el que se desactiva = Coloque el interruptor latch en ON y repita el procedimiento. Apunte el voltaje de entrada en el cual comienzan las oscilaciones y escriba el efecto de reducir el voltaje de entrada a cero. Salida Latch (ON) Voltaje de Entrada en el que se activa =

Efecto de reducir el voltaje de entrada a cero = Nota: El nivel de sonido de salida es bajo, debido a la alta impedancia de salida en el

oscilador. Esta se puede incrementar si se desea alimentando el altavoz a través de un amplificador de potencia.

DL 2312HG

62 ver a20131207

Página en blanco

DL 2312HG

ver a20131207 63

Ejercicio 23 Características de un Interruptor Electrónico

%

7525

50

0 100

Figura 23 Conectar el circuito como en la figura 23 y ajuste el potenciómetro a cero. Energice el sistema y mida el voltaje de salida del interruptor electrónico y escriba su valor. Voltaje de entrada debajo del valor de voltaje de interruptor abierto. Voltaje de salida = Ahora aumente el voltaje de entrada gradualmente y escriba el valor del voltaje de entrada en el que abre el interruptor y también el valor del voltaje de la salida después de la apertura. Voltaje de entrada de apertura (OFF) = Voltaje de salida después de la apertura = Ahora reduzca el voltaje de entrada gradualmente y escriba el valor cuando el interruptor se cierra. Voltaje de entrada de cierre (ON) =

DL 2312HG

64 ver a20131207

Notas.

DL 2312HG

ver a20131207 65

Ejercicio 24 Características de un Amplificador Sumador

%

7525

50

0 1001000

50

25 75

%

Figura 24 Conecte el circuito como se muestra en la figura 24. Ajuste el potenciómetro de plástico conductivo de 1K a su posición central, mientras los otro dos están al mínimo para que su voltaje de salida sea aproximadamente cero. Encienda la alimentación y ajuste los potenciómetros, a modo que el voltaje de salida se incremente. Observe que la variación de cualquiera de las entradas afecta el voltaje de salida. Comprobará que el incremento del voltaje de entrada corresponde a un aumento en el voltaje de salida hasta un cierto máximo, en donde algún incremento en la entrada, no será perceptible a la salida. Determine el valor máximo de voltaje de salida. Este será ligeramente mayor a 10V (use el Voltímetro digital). Voltaje de salida máximo posible = Ahora coloque los voltajes de entrada en los valores indicados en la primera línea de la tabla 14 y escriba los voltajes de salida.

DL 2312HG

66 ver a20131207

Repita el procedimiento para las otras posiciones indicadas en la tabla 14 y para posiciones de su elección para verificar que el valor del voltaje de salida es la suma algebraica de los valores de voltajes de entrada.

Entrada Salida

A B C A+B+C

+1 +1 +1 +3 +2 +1 +3 +6 +2 +4 +3 +9 -3 +4 +2 +3

Tabla 14

¿Es la salida la suma de las entradas?

Notas.

DL 2312HG

ver a20131207 67

Ejercicio 25 Características de un Integrador

%

7525

50

0 100

Figura 25

Conecte el circuito como se muestra en la figura 25 y coloque el interruptor de constante de tiempo a 1s. Calcule la constante de tiempo de integración. Energice el sistema y coloque el voltaje de entrada a 1V. Presione el botón "RESET" (sin soltarlo) para obtener un voltaje de salida igual a 0V. Ahora libere el botón y observe como el voltaje de salida crece y alcanza un valor máximo después de 10 segundos aproximadamente. Escriba este valor máximo usando el medidor digital a 20V. Máximo voltaje de salida = Presione el botón reset y libérelo, permitiendo que el voltaje de salida se incremente nuevamente desde 0V. Desconecte el cable de entrada al alcanzar un voltaje de hasta 5V aproximadamente. ¿Qué le sucede al voltaje de salida? El voltaje de salida debe permanecer constante.

DL 2312HG

68 ver a20131207

¿Es así? Vuelva a conectar el cable de entrada y cerciórese de que el voltaje de salida continua incrementándose. Presione el botón RESET y libérelo de nueva cuenta para medir que el voltaje de salida alcanza el valor de 10V. Esto permite determinar la constante de tiempo del circuito. El voltaje de entrada es de 1V, el tiempo que tarda la salida en alcanzar ese voltaje representa la constante de tiempo. De modo que para alcanzar un voltaje de 10V se debe multiplicar por 10 la constante de tiempo obtenida. Así mismo, la constante de tiempo puede determinarse dividiendo el tiempo que toma llegar a 10V entre 10. Voltaje de Entrada = 1V Tiempo que toma el voltaje de salida en alcanzar los 10V = Constante de Tiempo (Posición 1s) = Repita el procedimiento con la constante de tiempo a 100 ms. Voltaje de Entrada =1V Tiempo que toma el voltaje de salida en alcanzar los 10V = Constante de Tiempo (Posición 100 ms) Coloque el voltaje de entrada a 0.1V y repita el procedimiento con una constante de tiempo a 10ms. La constante de tiempo ahora se obtendrá dividiendo el tiempo que toma entre 100. Voltaje de Entrada = 0.1V Tiempo que toma el voltaje de salida en alcanzar los 10V = Constante de Tiempo (Posición 100ms) = Las constantes de tiempo encontradas, ¿se comparan razonablemente con los valores expuestos? Notas.

DL 2312HG

ver a20131207 69

Ejercicio 26 Características de un Circuito Diferenciador

Figura 26 Conecte el circuito como se muestra en la figura 26 y coloque los controles de la constante de tiempo del integrador y derivador a 1s. El medidor de bobina móvil se usa solo para indicar el cambio de voltaje a la salida del integrador. Encienda el sistema. Presione el botón de reset y espere que el voltaje de salida llegué a cero volts. Después libere el botón y observe el voltaje de salida del derivador El voltaje de salida del integrador cambiará a 1V/s durante 10s aproximadamente y la salida del derivador será de 5V durante este tiempo. Escriba los voltajes de salida. Constante de Tiempo a 1s. Razón de cambio de voltaje a la entrada = 1V/s Voltaje de Salida = Cuando el voltaje del integrador alcanza su valor máximo y permanece constante, la salida del derivador deberá caer a cero. ¿Esto es así?

DL 2312HG

70 ver a20131207

Coloque la constante de tiempo del derivador a 100ms y repita el procedimiento, escribiendo el voltaje de salida del derivador después de presionar y obtener 0 volts y liberar el botón reset del integrador. Constante de Tiempo a 100ms Razón de cambio de voltaje a la entrada = 1V/s Voltaje de Salida = Repita el procedimiento con la constante de tiempo del derivador a 10ms. Constante de Tiempo a 100ms Razón de cambio de voltaje a la entrada = 1V/s Voltaje de Salida = El voltaje de salida será bajo, en el rango de 10mV para esta posición, y puedes utilizar el amplificador 1 con una ganancia de 100 si se desea agrandar esta hasta 1V. Ahora repita el experimento cambiando el tiempo de levantamiento de la rampa. Para hacerlo coloque el tiempo de levantamiento del integrador a 100ms y el derivador a 1s, y observe las diferencias Notas.

DL 2312HG

ver a20131207 71

Ejercicio 27 Características de un Circuito Sample & Hold

25

0

75

%100

50

Figura 27

Conecte el circuito como se muestra en la figura 27. Energice el sistema y sin presionar el botón "sample" mueva el control del potenciómetro para cambiar el voltaje de entrada del circuito. Registre el voltaje de salida mostrado en el medidor. ¿El voltaje de salida sigue a la entrada? Ahora presione el botón "sample" mientras varia el voltaje de entrada. ¿El voltaje de salida permanece en el valor que tenía antes que dejará de oprimir el botón? Repita el procedimiento y verifique que con el botón "sample" sin presionar la salida sigue a la entrada y al presionarlo, la salida se mantiene en el valor del voltaje de entrada. El valor de la "inclinación" puede determinarse si se desea, observando la variación del voltaje de salida en el estado "hold". Nota: El valor es solo del orden de 10mV/min. Se precisa un periodo de tiempo del

orden de 10 minutos para apreciar una reducción de 0.1V.

DL 2312HG

72 ver a20131207

Notas.

DL 2312HG

ver a20131207 73

Ejercicio 28 El Buffer como compensador del efecto de carga en el voltaje de salida del potenciómetro Coloque el circuito de la figura 28 para cada uno de los tres potenciómetros, 1k (Potenciómetro de plástico conductivo), 10K (Potenciómetro deslizable) y 100K (Potenciómetro de pista de carbón) usando el medidor de bobina móvil con y sin buffer. Repita el procedimiento del ejercicio previo tomando lecturas de voltaje, con la perilla ajustada a 0, 1/4, 1/2, 3/4 y a escala total.

25

0

75

%100

50

Figura 28 Escriba los resultados obtenidos en la tabla correspondiente y trace las características del voltaje de salida en función a la posición de la perilla usando el sistema de coordenadas correspondientes a cada uno de los potenciómetros. Escriba los resultados y compare sus valores con los obtenidos previamente. Tenga en mente que la impedancia de entrada del Buffer es de 100K. Discuta la coherencia de los datos obtenidos. Esto ilustra el uso de un amplificador buffer para reducir el efecto de cualquier carga en un circuito resistivo e ilustra también que la carga no necesariamente se reduce a cero. La carga actual dependerá del diseño del amplificador buffer.

DL 2312HG

74 ver a20131207

Notas.

DL 2312HG

ver a20131207 75

Ejercicio 29 El Servo Potenciómetro. Variación del voltaje de salida como función de su posición

Figura 29 Conecte el voltímetro digital como se muestra en la figura 29 y conecte la fuente de alimentación de 5V. Coloque el control en la posición que da la máxima salida de voltaje positiva (aprox. +5V) conectando +15V en el motor primario. Estará aproximadamente en la posición de 360º. Escriba el ángulo y el valor del voltaje e inserte los valores en la tabla 15.

Posición del dial 360 330 300 270 240 210

150 120 90 60 30 0 -30 -60 -90 -120 150

Voltaje de Salida

Tabla 15

Gire el disco a pasos de 30º en dirección de las manecillas del reloj desde la posición del voltaje máximo, escribiendo el voltaje de salida para cada paso insertando los valores en la tabla 15. Registre también, la posición del disco que da el voltaje máximo negativo, representando esto el otro extremo de la pista.

DL 2312HG

76 ver a20131207

Con los datos, grafique el voltaje de salida contra la posición del disco, de acuerdo a los ejes dados.

+5

+4

+3

+2

+1 3

-180 –120 -60

60 120 180 -1

-2 -3

-4 -5

Voltaje de Salida

DL 2312HG

ver a20131207 77

Ejercicio 30 Medición de Resistencia usando un Circuito puente de Wheatstone

Figura 30 Conectar el circuito como se muestra en la figura 30. Conectar la terminal 1 con la terminal 5. Ajustar el potenciómetro para tener en el medidor de bobina móvil 0V. Registrar la lectura del potenciómetro de disco: el valor de la resistencia Rx1: alrededor de 560. Conectar la terminal 1 con la terminal 8. Ajustar el potenciómetro para tener en el medidor de bobina móvil 0V. Registrar la lectura del potenciómetro de disco: el valor de la resistencia Rx2: alrededor de 120. Deducir los valores de las resistencias de esta manera:

RS / RX = R2 / R1

DL 2312HG

78 ver a20131207

Página en blanco

DL 2312HG

ver a20131207 79

Ejercicio 31 Medición de Voltaje usando el procedimiento de "Balance Nulo"

Método 1

25

0

75

%100

50

%

7525

50

0 100

Figura 31

Conectar el circuito como se muestra en la figura 31. Ajustar el potenciómetro de plástico conductivo para tener en la terminal B 1V. Ajustar el potenciómetro de pista de carbón para tener en la terminal B 4V (voltaje desconocido). Ajustar el potenciómetro del puente de Wheatstone para tener 0 V en el medidor de bonina móvil: registrar el valor del voltaje. Calcular el voltaje desconocido de esta manera: Voltaje desconocido = ( 10 / lectura del puente de Wheatstone ) x voltaje de referencia = = ( 10 / lectura del puente de Wheatstone) x 1 V =

DL 2312HG

80 ver a20131207

Repita el procedimiento para los voltajes desconocidos indicados en la tabla 16, insertando las lecturas y calculando los voltajes para cada valor.

Voltaje desconocido Lectura del balance Dial Voltaje Calculado

4.0

3.5

3.0

2.5

2.0

1.5 1.0

Tabla 16

DL 2312HG

ver a20131207 81

Ejercicio 32 Medición de Voltaje usando el procedimiento del “Balance Nulo".

Método 2

Medición de voltajes menores al voltaje normal disponible

25

0

75

%100

50

%

7525

50

0 100

Figura 32

Conectar el circuito como se muestra en la figura 32. Ajustar el potenciómetro deslizable para tener en la terminal B 1V. Colocar el potenciómetro del puente de Wheatstone en su posición máxima (10). Ajustar el potenciómetro de pista de carbón para una condición de equilibrio (0V a la salida del diferencial). Desconectar la terminal B del potenciómetro deslizable del diferencial. Conectar la terminal B del potenciómetro de plástico conductivo a la entrada negativa del diferencial.

DL 2312HG

82 ver a20131207

Ajustar el potenciómetro de plástico conductivo para tener en la terminal B 1V. Ajustar el potenciómetro del puente de Wheatstone para una condición de equilibrio (0V en la salida del diferencial). Registrar el valor del voltaje y multiplicar este valor por 10: este valor está alrededor o igual al valor del voltaje en la terminal B del potenciómetro de plástico conductivo. Repetir el procedimiento para cualquier otro voltaje de entrada desconocido entre 0 y 1V.

Voltaje de entrada desconocido 0.25 Lectura del disco en balance

Tabla 17.

DL 2312HG

ver a20131207 83

Ejercicio 33 El Circuito Integrado LM35 y características de Temperatura

Figura 33 Conecte el voltímetro al circuito como se muestra en la figura 33, encienda la alimentación (ON) y observe el voltaje de salida, que representa la temperatura en °C.

(V * 100 = °C) Ahora conecte el voltaje de +15V a la entrada del elemento térmico y escriba los valores de voltaje a cada minuto hasta que el valor se estabilice. Inserte los valores en la tabla 18.

Tiempo (min) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Voltaje (volts) Temperatura (OC)

Tabla 18

Este ejercicio ilustra las características del transductor LM35, e indica el valor máximo de elevación de temperatura en la caja usando el calentador a 15V, además de indicar el tiempo que se requiere para alcanzar una condición estable.

DL 2312HG

84 ver a20131207

Página en blanco

DL 2312HG

ver a20131207 85

Ejercicio 34 Características de un Termistor NTC

.75

_

.25

+ 1.1

.50

Figura 34

Conectar el circuito como se muestra en la figura 34. Ajustar el control de ganancia “fine” del amplificador 1 a 0.50. Ajustar el control de ganancia “coarse” del amplificador 1 a 100. Conectar el medidor de bobina móvil a la salida del amplificador 1 y registrar el valor del voltaje. Conectar el medidor de bobina móvil al transductor IC y registrar el valor del voltaje: si por ejemplo, el valor del voltaje es 270 mV, la temperatura es 27°C. Conectar el calentador a + 15V. Repetir las lecturas en intervalos de 1 minuto e insertar los valores en la tabla 19.

Tiempo (min) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Temperatura (oC) Voltaje (Transductor IC)

Tabla 19

DL 2312HG

86 ver a20131207

Página en blanco

DL 2312HG

ver a20131207 87

Ejercicio 35 Características de un Termistor NTC utilizado en un circuito alarma (doble termistor)

25

0

75

%100

50

Figura 35

Conectar el circuito como se muestra en la figura 35. Ajustar el potenciómetro de plástico conductivo para tener en la terminal B 2.5V. Conectar la terminal del calentador a +15V. Observar el valor de la tensión en el transductor IC con el medidor de bobina móvil: registrar el valor del voltaje que activa el Buzzer. Este valor de tensión será alrededor de 450 mV: corresponde a 45 °C. Debido a la tolerancia del comparador, el valor del voltaje podía ser más alto que el previsto.

DL 2312HG

88 ver a20131207

Compruebe que este dispositivo de alarma se activa para diferentes temperaturas, solo variando el voltaje de salida del potenciómetro. Complete la tabla 20, midiendo la temperatura interior en intervalos de un minuto.

Tiempo (min) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Alarma de Temperatura

1V

Temp. (°C)

1.5V 2V

2.5V 3V

Tabla 20

DL 2312HG

ver a20131207 89

Ejercicio 36 Características de un termopar tipo “K”

.75

_

.25

+ 1.1

.50

Figura 36

Conectar el circuito como se muestra en la figura 36. Ajustar el control de ganancia “fine” del amplificador 1 a 0.50. Ajustar el control de ganancia “coarse” del amplificador 1 a 10. Conectar el medidor de bobina móvil a la salida del amplificador 1 y registrar el valor del voltaje. Conectar el medidor de bobina móvil al transductor IC y registrar el valor del voltaje: si, por ejemplo el valor del voltaje es 270 mV, la temperatura es 27°C. Conectar el calentador a +15V. Repetir las lecturas en intervalos de 1 minuto e insertar los valores en la tabla 21.

Tiempo (min) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Temperatura (OC) Voltaje (Transductor IC)

Tabla 21

DL 2312HG

90 ver a20131207

Página en blanco

DL 2312HG

ver a20131207 91

Ejercicio 37 Características de una Celda Fotovoltaica

%

7525

50

0 100

Figura 37 Conecte el circuito como se muestra en la figura 37. Con la fuente de alimentación encendida (ON) ajuste el potenciómetro de plástico conductivo de 1K para obtener cero volts a la salida del amplificador de potencia. Escriba el voltaje de salida de la celda fotovoltaica: (a) Con su mano cubriendo la caja, es decir, con la celda a obscuras (b) Con la celda expuesta a la luz ambiental

DL 2312HG

92 ver a20131207

Ahora ajuste el control del potenciómetro de 1K para incrementar el voltaje de salida en el amplificador de potencia en pasos de 1V. En cada paso, anote el voltaje de salida de la celda fotovoltaica y registre los valores en la tabla 22.

Voltaje del filamento de la lámpara (a) (b) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Voltaje de la celda fotovoltaica

Tabla 22

Las lecturas indicarán un aumento en el voltaje de salida de la celda a medida que aumenta la intensidad de la luz. No podemos establecer una proporcionalidad exacta entre la salida y el nivel de luz, pero el ejercicio ilustra las características básicas del dispositivo.

DL 2312HG

ver a20131207 93

Ejercicio 38 Características de un Fototransistor

%

7525

50

0 100

1000

50

25 75

%

Figura 38

Conecte el circuito de la figura 38 y coloque el control del potenciómetro de pista de carbón de 100K en la posición 2, para que la resistencia de carga del fototransistor sea aproximadamente 2K. Con el circuito energizado (ON), coloque el control del potenciómetro de plástico conductivo de 1k a modo de obtener un voltaje nulo a la salida del amplificador de potencia. Escriba el voltaje de salida del colector del fototransistor: (a) Con la mano cubriendo la caja transparente. (b) Con el fototransistor expuesto a la luz ambiental. Ahora incremente el voltaje de salida del amplificador de potencia a intervalos de 1V y observe el voltaje del colector del fototransistor. Registre los valores en la tabla 23.

Voltaje del filamento de la lámpara (a) (b) 1 2 3 4 5 6

Voltaje del colector del fototransistor

Tabla 23

DL 2312HG

94 ver a20131207

Trace la gráfica correspondiente al voltaje del colector contra el voltaje de la lampara.

5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

¿Porque hay un mínimo de 0.7V aproximadamente? Notas.

Voltaje Colector

Voltaje de la lampara incandescente

DL 2312HG

ver a20131207 95

Ejercicio 39 Detector de Intensidad Luminosa

25

0

75

%100

50

50

100 %

75

0

25

Figura 39

Conecte el circuito como se muestra en la figura 39 y ajuste el potenciómetro deslizable de 10K a modo que la resistencia de carga de la celda fotoconductiva sea aproximadamente 2K. Ajuste el potenciómetro de pista de carbón de 100K para que el voltaje de entrada al comparador haga sonar al Buzzer. El estudiante puede verificar que el voltaje en la terminal B de potenciómetro de 100K deberá ser mayor a 1.4V Al aumentar la intensidad luminosa (girando el potenciómetro de 1K) el voltaje de salida de la celda irá disminuyendo; al caer por debajo de 1.4V, el Buzzer comenzará a sonar.

DL 2312HG

96 ver a20131207

Nota: Mediante un voltímetro digital puede observar como el voltaje de salida en la celda fotoconductiva cae cuando aumenta el voltaje del filamento de la lámpara debido a la reducción de la resistencia de la celda.

Notas.

DL 2312HG

ver a20131207 97

Ejercicio 40 Características de un Fotodiodo PIN

25

0

75

%100

50

Figura 40a

Conecte el circuito como se muestra en la figura 40a y con el voltaje de la lampara a cero, observe el voltaje de salida del amplificador de corriente: (a) Con la mano cubriendo la caja transparente. (b) Con el fotodiodo PIN expuesto a la luz ambiente. Registre los valores en la tabla 24.

Voltaje del filamento de la lámpara (a) (b) 1 2 3 4 5 6 Voltaje de salida del amplificador de corriente (Volts)

Tabla 24

Observe que el voltaje de salida se incrementa cuando la iluminación se incrementa también. Si fuera necesario, el voltaje puede incrementarse por una amplificación adicional.

DL 2312HG

98 ver a20131207

Ahora conecte la salida del fotodiodo PIN al buffer y a un amplificador de ganancia variable como se muestra en la figura 40b.

25

0

75

%100

50

.75

_

.25

+ 1.1

.50

Figura 40b

Coloque los controles de ganancia "coarse" del amplificador 1 a 100, y la ganancia "fine" a 0.3. Verifique que el offset sea a cero para una entrada cero y ajuste el control de ser necesario. Repita la prueba del fotodiodo escribiendo el voltaje salida para voltajes del filamento de la lámpara desde 0 a 6V en pasos de 1V. Registre los valores en la tabla 25.

Voltaje del filamento de la lámpara (a) (b) 1 2 3 4 5 6 Salida del Amplificador 1 (Volts)

Tabla 25

Observe que el voltaje de salida se incrementa cuando la iluminación aumenta también. Notas.

DL 2312HG

ver a20131207 99

Ejercicio 41 Características de un LVDT (Linear Variable Differential Transformer)

Figura 41a En este ejercicio mediremos la salida rectificada usando el voltímetro digital, y amplificada también usando el medidor de bobina móvil, donde se apreciará mejor las variaciones del voltaje de salida como función de la posición del núcleo. Conecte el circuito como se muestra en la figura 41a y energice el sistema. Coloque la ganancia AC a 10. Ajuste la posición del núcleo girando el tornillo de control a su posición central, es decir, voltaje de salida a cero (o su valor mínimo). Observe el voltaje de salida y registre los valores en la tabla. Gire cuatro vueltas al tornillo en el sentido de las manecillas del reloj a intervalos de una vuelta. Haga lo mismo en el sentido contrario a las manecillas del reloj. Escriba los valores de voltaje de salida en la tabla.

Posición del Núcleo (Vueltas) -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4

Voltaje de Salida Voltímetro digital

M.C.M.

Tabla 28

DL 2312HG

100 ver a20131207

Trace la gráfica del voltaje de salida como una función de la posición del núcleo.

10

8

6

4

2

0

0 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4

Si cuenta con un osciloscopio de dos canales, podrá observar el cambio de fase sólo conectando el circuito como se muestra en la figura 41b y observe las formas de onda cuando el núcleo cruza por su posición central.

Figura 41b

Voltaje

De Salida

(mV)

Posición del núcleo (vueltas desde su posición central)

DL 2312HG

ver a20131207 101

Ejercicio 42 Características del Strain Gauge

.75

_

.25

+ 1.1

.50

Figura 42

Conecte el circuito como se muestra en la figura 42 y coloque los controles "coarse" del amplificador 1 a 100 y el control "fine" a 0.5. Energice el circuito y sin colocar carga alguna en la plataforma de la galga, ajuste el control offset del amplificador y el potenciómetro del puente de wheatstone (alrededor de 3.6) para obtener un voltaje de salida de cero. Ponga en contacto el tornillo de la carga con la superficie, de ser necesario ajuste a cero el M.C.M. Repita el proceso agregando carga adicional girando el tornillo de carga y escribiendo el voltaje de salida en cada paso en la tabla 27.

Vuelta 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 Voltaje de Salida

Tabla 27

DL 2312HG

102 ver a20131207

Grafique el voltaje de salida contra el número de vueltas en los siguientes ejes.

18 16 14 12 10

8 6 4

1 2 3 4 5

¿Es lineal la gráfica? Notas.

Voltaje Salida

Vueltas

DL 2312HG

ver a20131207 103

Ejercicio 43 Características de un Transductor Optoelectrónico de Ranura y su aplicación para la medición y conteo de velocidad.

75

%1000

50

25

Figura 43

Conecte el circuito como se muestra en la figura 43. Energice el sistema y observe el voltaje de salida en el jack del transductor optoelectrónico ranurado y a la vez establezca el estado del LED: (a) con el haz interrumpido por el disco de aluminio (b) con el haz a través del orificio en el disco de aluminio Nota: Puede girar la flecha de motor manualmente, usando el disco que viene con el

dispositivo de efecto Hall.

Haz de luz Bloqueado Sin bloqueo Voltaje de Salida Estado del LED

Tabla 28.

DL 2312HG

104 ver a20131207

El Counter/Timer en "count" y "free run". El display debe mostrar cero, en caso de que no, presione "reset". Ahora gire el eje hacia atrás y hacia delante para que el orificio en el disco de aluminio pase por la ranura del transductor optoelectrónico. Observe el display del contador. Debe incrementarse en "1" cada vez que la ranura este en línea con el haz del transductor. ¿Es así?

Esto ilustra el uso del transductor optoelectrónico para aplicaciones de conteo. Ahora gire el potenciómetro de plástico conductivo de 1KΩ en sentido opuesto a las manecillas del reloj. El motor hará girar el eje. Ponga la velocidad a un valor bajo. La posición 2.5 del control deberá ser adecuado para esto. El valor del contador aumentará una vez por cada revolución del eje y se puede utilizar para medir la velocidad del eje. Presione "reset " y manténgalo presionado. Suelte el botón a un tiempo y utilice un reloj o cronometro para realizar el conteo tras un minuto. Este valor representa la velocidad del eje en revoluciones por minuto (r.p.m.). Inserte el valore en la tabla 29. Repita el procedimiento para velocidades ligeramente superiores y regístrelos en la tabla.

Posición de Control 2.5 30 3.5 4.0

Velocidad de la flecha en r.p.m.

Tabla 29.

Ahora coloque el control “free run”/1s del “counter/timer” a 1s (1 segundo). Coloque el control del potenciómetro de 10K en la posición 5 para que la velocidad del motor sea alta. Presione el botón "reset" del contador. El contador cuenta las revoluciones cada segundo y el valor del conteo se congela al final del tiempo. El conteo del display representa el número de revoluciones por segundo del eje.

DL 2312HG

ver a20131207 105

Presione "reset" nuevamente y el valor mostrado deberá corresponder al valor anterior. Inserte el valor en la tabla 30. Repita el procedimiento con las posiciones del potenciómetro que se indican en la tabla 30, y para cada posición anote la velocidad del eje como se visualiza en el contador.

Posición del potenciómetro 1 2 3 4 5 6 7 8 Corriente (Amper) Revoluciones por segundo (rev/seg)

Tabla 30

Las combinaciones del transductor y del contador permiten que la velocidad se determine rápidamente. Ponga la velocidad del eje a 1800 r.p.m. (30 rev/seg) y la posición del potenciómetro que se requiere para obtenerla. Posición del potenciómetro para una velocidad de 1800 r.p.m. = ¿Le resultó fácil encontrar la velocidad requerida? Conserve las conexiones del circuito de alimentación para el motor para usarlos en los ejercicios restantes de transductores de velocidad. Notas.

DL 2312HG

106 ver a20131207

Página en blanco

DL 2312HG

ver a20131207 107

Ejercicio 44 Características de un Optotransductor reflexivo y el disco de Código Gray

Figura 44

Conectar el circuito como se muestra en la figura 44. Rotar el eje hasta que en las tres terminales tengan 0V. Rotar el eje y escribir el ángulo para el que las tres terminales siguen estando a 0V. Este ángulo debe ser de 45°. ¿lo es? Inicializar el eje en la posición en la cual las tres terminales tengan 0V. Rotar en sentido contrario a las manecillas del reloj y escribir los valores del voltaje de las tres terminales en cada cambio de posición. Insertar los valores en la tabla 31 escribiendo 0 si el valor del voltaje es 0V y escriba 1 si el valor del voltaje es alrededor de 5V.

Posición C B A

0

1

2

3

4

5

6

7

Tabla 31

DL 2312HG

108 ver a20131207

Ahora gire el eje hasta que esté en la posición con todos los LED apagado (OFF). Gire la flecha del motor y anote el ángulo para el cual todos los LED permanecen apagados. Este deberá ser de 45º. ¿Es así? ¿La secuencia de valores anteriores coincide con la que se muestra en la figura 44b?

Figura 44b

DL 2312HG

ver a20131207 109

Ejercicio 45 Características de un Transductor Inductivo

Figura 45 Conectar el circuito como se muestra en la figura 45. Ajustar el amplificador A.C. a 100. Alimentar el motor a + 15V. Conectar el osciloscopio en el punto 1: observar la forma de la onda. La forma de la onda tiene un nivel alto de tensión y un nivel bajo de tensión. El valor negativo corresponde al momento en el cual el sensor detecta el metal. El valor positivo corresponde al momento en el cual el sensor no detecta el metal. Estos dos valores de tensión se alternan en un período largo en el cual el sensor detecta el metal y por un período corto en el cual el sensor no detecta el metal.

DL 2312HG

110 ver a20131207

Conecte el osciloscopio en el punto 2: observar la forma de la onda. La forma de la onda tiene dos niveles altos de tensión. Un valor positivo corresponde al momento en el cual el sensor detecta el metal. Un valor positivo corresponde al momento en el cual el sensor no detecta el metal. Estos dos valores de tensión se alternan en un período largo en el cual el sensor detecta el metal y por un período corto en el cual el sensor no detecta el metal.

DL 2312HG

ver a20131207 111

Ejercicio 46 Características de un Transductor de Efecto Hall

Figura 46

Conecte el circuito de la figura 46 y configure el osciloscopio de la siguiente forma: Acoplamiento = DC. V/DIV = 2 Rotar el eje a mano de modo que la sección ranurada del disco de Efecto Hall esté en medio de la sección 2 del sensor. Observar el voltaje en los jacks de salida + y – con el voltímetro digital. Ahora gire el disco para que la sección ranurada este directamente encima del dispositivo de Efecto Hall. Esta posición provocará un voltaje máximo en los jacks de salida. Escriba los voltajes en ambas terminales de salida (con respecto a 0V) Voltaje de Salida (Sin campo magnético) (+) = Voltaje de Salida (Sin campo magnético) (-) = Voltaje de Salida (Con campo magnético max) (+) = Voltaje de Salida (Con campo magnético max) (-) = Coloque el magneto en posición horizontal y ajuste el potenciómetro Offset del amplificador 1 para una lectura de cero en el medidor de bobina móvil (M.C.M.).

DL 2312HG

112 ver a20131207

El dispositivo es adecuado para aplicaciones de medición de la velocidad. Conecte la salida a la entrada del Counter/Timer y coloque los controles en "count" y "1s" respectivamente. Aplique una entrada al motor para que la flecha rote lentamente, presione el botón "reset" y observe el valor mostrado, el cual representa la velocidad de la flecha en rev/seg. Cambie la entrada al contador: de la salida del amplificador 1 a la salida del optotransductor. Presione el botón “reset” del contador y observe el valor mostrado. Este corresponde a la velocidad del eje medido por el optotransductor. Para compararla con la lectura anterior inserte los valores en la tabla 32. Repita el procedimiento para otros valores de velocidad.

Velocidad del eje (Rev/seg). Efecto Hall Velocidad del eje (Rev/seg). Optoranurado

Tabla 32.

Notas.

DL 2312HG

ver a20131207 113

Ejercicio 47 Características de un Tacogenerador DC de imán permanente

25

0

75

%100

50

Figura 47 Conecte el circuito como se muestra en la figura 47 colocando los controles del Counter/Timer en “Count” y “1s”. Aplique una entrada al motor y ajuste la velocidad del eje a 5 rev/seg indicado en el contador después de presionar el botón “reset”. Observe el voltaje de salida indicado por los dos voltímetros y registre los valores en la tabla 33. Repita el proceso para los otros valores de velocidad del eje y escríbalos en la tabla.

Velocidad del Eje (Rev/min) 5 10 20 30 40

Voltaje de salida (digital)

Voltaje de salida (m.c.m)

Tabla 33

DL 2312HG

114 ver a20131207

Realice la gráfica de la salida proporcional, voltaje contra velocidad. ¿Es la relación voltaje-velocidad proporcional?

10

8

6

4

2

5 10 15 20 25 30 35

Ahora establezca el medidor de bobina móvil para indicar directamente la velocidad. La velocidad máxima del eje es alrededor de 40 rev/seg, como 2400 rev/min. Primero establezca la escala de forma que 10V represente 200 rev/min. Lectura del Voltímetro=6V Velocidad del eje (6x20=1200rev/min)=rev/seg Velocidad del optotransductor= Lectura del Voltímetro=3V Velocidad del eje (3x20=600rev/min)=10rev/seg Velocidad del optotransductor= ¿Las lecturas son compatibles? Ahora establezca el voltímetro de forma que 10V represente 1000 rev/min

Notas.

Voltaje De Salida

(volt)

velocidad del eje

DL 2312HG

ver a20131207 115

Ejercicio 48 Características de un Micrófono Dinámico En este ejercicio se usará el display de barra de LED debido a que la velocidad de respuesta de los demás medidores es demasiado alta. Se podría utilizar el medidor de bobina móvil pero requiere la alimentación del amplificador a través del buffer para no cargar el circuito. Las lecturas obtenidas de voltaje serán bajas debido a la inercia del sistema de bobina móvil, pero el medidor dará una indicación de voltaje de salida del micrófono.

Figura 48

Conecte el circuito como se muestra en la figura 48, coloque el control de ganancia del amplificador AC a 100.

Energice el sistema y observe la medición en el display de barra cuando el micrófono es golpeado con el dedo, ligeramente al principio y más fuerte después.

Cada LED iluminado representa un voltaje de 0.5.V. Los 10 led indicarán un voltaje representativo de 5V.

¿Es posible encender todos los LED? Hable, tosa o cante cerca de la unidad. Verá que el display responderá para cualquier sonido que haga.

¿Es así?

DL 2312HG

116 ver a20131207

Conecte el medidor de bobina móvil a la salida del amplificador a través del buffer 1 y golpee suavemente el micrófono para que se enciendan todos los Led y registre la lectura máxima del medidor de bobina móvil. Voltaje de Salida Máximo (Display de Barra) = 5V Voltaje de Salida Máximo (medidor de bobina móvil) El medidor de bobina móvil deberá indicar un voltaje menor. Notas.

DL 2312HG

ver a20131207 117

Ejercicio 49 Características de un Receptor Ultrasónico

.75

_

.25

+ 1.1

.50

Figura 49

Conecte el circuito como se muestra en la figura 49, coloque la ganancia del amplificador AC a 100, el filtro pasa bajo a 10ms y los controles de ganancia "coarse" y "fine" del amplificador 1 a 100 y 0.5 respectivamente. Alimente el circuito, ajuste el OFFSET del amplificador con el emisor Ultrasónico desconectado y después conéctelo nuevamente. Observe la barra de LED mientras mantiene su mano o cualquier otro objeto sobre los dispositivos ultrasónicos y acérquela o aléjela de ellos. La barra de led se iluminará, indicando de esta forma la recepción de la señal de frecuencia de 40kHz por el receptor ultrasónico. ¿Es así? ¿Varía la amplitud de salida con la distancia de la mano al receptor ultrasónico?

DL 2312HG

118 ver a20131207

¿Cuál es el efecto de mantener la mano quieta? Mantenga un objeto delgado con un lapicero aproximadamente a 50mm arriba del haz y muévalo horizontalmente a la derecha o a la izquierda y observe la distancia en la que exista una respuesta de salida, registre su valor. Altura del objeto desde el transmisor–receptor = Distancia sobre la cuál se recibe respuesta = Ponga una hoja de papel o algún otro objeto sobre la unidad del transmisor interrumpiendo de esta forma el haz. ¿Hay ahora algún tipo de respuesta de salida al movimiento de la mano localizado en el dispositivo? ¿Responde el dispositivo con pequeños golpes, como fue en el caso del micrófono dinámico? En este ejercicio se ha amplificado la señal recibida, rectificada, filtrado las las frecuencias altas y después amplificado las frecuencias bajas para que responda el display. La modulación de amplitud de la señal recibida causada por el movimiento de la mano es lo que produce el cambio de frecuencia, (efecto Doppler) que esta produciendo la salida mostrada. Los dispositivos de pulsos ultrasónicos se pueden utilizar en mediciones de distancia, a través de reflejar la superficie tomando el tiempo entre la transmisión y recepción de una señal pulso. Notas.

DL 2312HG

ver a20131207 119

Ejercicio 50 Características de un Altavoz de Bobina Móvil

25

0

75

%100

50

Figura 50 Conecte el circuito como se muestra en la figura 50 y encienda el sistema. Varíe la posición del potenciómetro de pista de carbón de 100K a su escala total. Esto variará la frecuencia de salida del convertidor V/F desde cero hasta un máximo de 5kHz y habrá un tono de salida correspondiente en el altavoz. ¿Es esto correcto? Nota: La forma de onda de salida es cuadrada y no senosoidal por lo que el tono

producido no es puro, pero las características del dispositivo son ilustradas por el ejercicio.

DL 2312HG

120 ver a20131207

Página en blanco

DL 2312HG

ver a20131207 121

Ejercicio 51 Características de un Buzzer

25

0

75

%100

50

Figura 51 Conecte el circuito como se muestra en la figura 51 y coloque el control del potenciómetro de pista de carbón de 100K para un voltaje de salida cero. Energice el sistema y ajuste el control de la perilla para incrementar el voltaje aplicado al buzzer. Escriba el voltaje al cuál el buzzer comienza a trabajar. Voltaje mínimo para el cual el buzzer funciona = Ahora incremente el voltaje aplicado al máximo disponible. ¿Incrementa la frecuencia del sonido cuando se aumenta el voltaje? ¿Incrementa la magnitud del sonido cuando se aumenta el voltaje?

DL 2312HG

122 ver a20131207

Página en blanco

DL 2312HG

ver a20131207 123

Ejercicio 52 Características de un Relevador DC.

%

7525

50

0 100

Figura 52 Conecte el circuito como se muestra en la figura 52 y coloque el control de la resistencia para un voltaje de salida cero. Energice el sistema. El relevador debe estar en su estado sin energía. Observe el voltaje en los contactos N.C. y N.A. y registre los valores en la tabla 34. Un voltaje de 5V representa contacto cerrado y 0V representa contacto abierto. Escriba el estado de los contactos en la tabla 34. Aplique 10V al relevador y observe los voltajes en los contactos N.C y N.A. Registre los valores en la tabla 34 y complete la columna de estado de contactos.

Relevador Contactos

Voltaje de la Bobina Estado Contacto Voltaje Estado

0V cerrado NC

NA

10V abierto NC

NA

Tabla 34

DL 2312HG

124 ver a20131207

La bobina del relevador tendrá características de arrastre y liberación parecidos a los del solenoide. Determine los voltajes de arrastre y liberación para este dispositivo incrementando y disminuyendo gradualmente el voltaje aplicado. Escuchará un click cuando el relevador cambie de estado, o si no, notará el cambio a través del voltímetro digital. Voltaje de arrastre en la bobina del relevador = Voltaje de Liberación del relevador =

DL 2312HG

ver a20131207 125

Ejercicio 53 Características de un Motor de Imán Permanente

25

0

75

%100

50

Figura 53

Conecte el circuito y coloque el control de la resistencia a cero volts. Además establezca en el “Counter/Timer” en “Count” y “Free run”. Encienda el sistema y aplique 5V al motor. El motor deberá trabajar a una alta velocidad. Déjelo trabajar por un periodo corto de tiempo y observe las lecturas en el voltímetro digital. Los volts leídos representan la corriente en ampers tomados del motor, ya que es un reducción del voltaje através de una resistencia de 1Ω.

DL 2312HG

126 ver a20131207

Presione el botón “reser” del “Counter/Timer” y observe el valor mostrado. Ésta representa la velocidad del motor en rev/seg. Registre los valores. Repita el proceso, observando la lectura de velocidad y corriente para un voltaje del motor de 4V, 3V, 2V y 1V. Escriba los valores en la tabla 35.

Voltaje aplicado al motor 1 2 3 4 5 Ampers comunes Velocidad rev/seg

Tabla 35 Grafique la velocidad (rev/seg) contra voltaje aplicado.

40 30 20 10 0 0 1 2 3 4 5

Analice los resultados. ¿Existe una proporcionalidad entre velocidad y voltaje? La carga del motor es más constante. ¿Es así? Coloque el voltaje aplicado a 6V y observe la velocidad y corriente tomada sin carga. Ahora mueva sus dedos lentamente de forma que un dedo se sitúe en el disco de Efecto Hall y la superficie del panel para ejercer una pequeña presión al motor. Puede observer que la corriente es aproximadamente 0.4 (lectura de 0.4 en el voltímetro digital) y después observe la velocidad presionando el botón reset. Sin carga Corriente= Velocidad= Con carga Corriente= 0.4A Velocidad=

Velocidad (rev/seg)

Voltaje Aplicado

DL 2312HG

ver a20131207 127

Coloque el control del potenciómetro de 10KΩ a un voltaje de salida cero. Ahora conecte con un cable la terminal C del potenciómetro de 10KΩ a -15V en lugar de +15V. Incremente lentamente el voltaje de salida aplicado al motor. ¿Cambió la dirección de giro? ¿Es la corriente sin carga la misma? El experimento muestra las características básicas de un motor DC de imán permanente. Las características son típicas para las dimensiones de este dispositivo. Para un motor de mayor dimension, no debe haber una gran reducción en la velocidad con carga.

Notas.

DL 2312HG

128 ver a20131207

Página en blanco

DL 2312HG

ver a20131207 129

Ejercicio 54 Sensor de temperatura de diodo

.50

.1 1+

.25

_

.75

Figura 54 Conecte el circuito tal y como se muestra en la Figura 54. Ajuste la ganancia fina del AMPLIFICADOR 1 a 0,50. Ajuste el control de ganancia bruta del AMPLIFICADOR 1 a 100. Conecte el medidor de bobina móvil a la salida del AMPLIFICADOR 1. Conecte un voltímetro (de 2 VCC a plena escala) al TRANSDUCTOR de CI y registre la tensión: si, por ejemplo, el valor de la tensión es de 270 mV, la temperatura es de 27 °C (10 mV/°C).

DL 2312HG

130 ver a20131207

Conecte el calefactor a +15V (línea punteada). Repita el experimento a intervalos de 1 minuto y registre los valores en la tabla 36 siguiente.

Tabla 36 Nota: La tensión de polarización directa que cruza el diodo tiene un coeficiente de

temperatura de 2,3 mV/°C y es bastante lineal (vea la explicación teórica, punto 5.3.3).

Tiempo (min) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Temperatura (OC) Salida de tensión TDSR (V)

DL 2312HG

ver a20131207 131

Ejercicio 55 Características del sensor de humedad

Figura 55 Conecte el circuito tal y como se muestra en la Figura 55. Conecte el medidor de bobina móvil a la salida del sensor de humedad. Anote el valor que se presenta al principio en el medidor.

DL 2312HG

132 ver a20131207

Ahora, sople sobre el sensor (zona azul) y anote el movimiento del índice del instrumento que indica el cambio de humedad que ha notado el sensor. Si necesita mayor precisión de los valores intente conectar la salida del sensor a la entrada de un amplificador (1 o 2 del DL 2312AMPHG) ajustando bien la ganancia bruta o la fina. Realice más pruebas hasta que comprenda en detalle el comportamiento y las características del sensor de humedad. Nota: Para obtener más detalles acerca del sensor de humedad que se utiliza en este

ejercicio, consulte el pdf titulado “Humidity sensor_HU1015NA”.

DL 2312HG

ver a20131207 133

Ejercicio 56 Características del sensor de caudal

Figura 56 Conecte el circuito tal y como se muestra en la Figura 56. Conecte el medidor de bobina móvil a la salida del SENSOR DE CAUDAL. Anote el valor que se presenta al principio en el medidor. Ahora, bombee aire por el sensor (orificio superior) a través de la jeringuilla que se suministra y anote el movimiento del índice del instrumento que indica el cambio del caudal que ha notado el sensor. Retire el tubo del orificio superior del sensor y colóquelo en el inferior, y bombee de nuevo aire observando las indicaciones que aparecen en el medidor de bobina móvil en este caso.

DL 2312HG

134 ver a20131207

Si necesita mayor precisión de los valores intente conectar la salida del sensor a la entrada de un amplificador (1 o 2 del DL 2312AMPHG) ajustando bien la ganancia bruta o la fina. Realice más pruebas hasta que comprenda en detalle el comportamiento y las características del sensor de caudal. Nota: Para obtener más detalles acerca del sensor de caudal que se utiliza en este

ejercicio, consulte el pdf titulado “Flow sensor_D6F-P0010A”.

DL 2312HG

ver a20131207 135

Ejercicio 57 Características del sensor de presión

Figura 57

Conecte el circuito tal y como se muestra en la Figura 57. Conecte el medidor de bobina móvil a la salida del SENSOR DE PRESIÓN. Ajuste la ganancia fina del AMPLIFICADOR 1 a 0,50. Ajuste el control de ganancia bruta del AMPLIFICADOR 1 a 100. Anote el valor que se presenta al principio en el medidor. Ahora, bombee aire por el sensor (el orificio derecho _ línea continua) a través de la jeringuilla que se suministra y anote el movimiento del índice del instrumento que indica el cambio de presión que ha notado el sensor.

DL 2312HG

136 ver a20131207

Retire el tubo del orificio derecho del sensor y colóquelo en el orificio izquierdo (línea punteada); bombee de nuevo aire y observe las indicaciones que aparecen en el medidor de bobina móvil, en este caso (que pueden ser contrarias a las del caso anterior). Realice más pruebas hasta que comprenda en detalle el comportamiento y las características del sensor de presión. Nota: Para obtener más detalles acerca del sensor de humedad que se utiliza en este

ejercicio, consulte el pdf titulado “Pressure sensor_MPX2200D”.

© 1996 - 2013 DE LORENZO SPA - Printed in Italy - All right reserved

DE LORENZO SPAV.le Romagna, 20 - 20089 Rozzano (MI) ItalyTel. ++39 02 8254551 - Fax ++39 02 8255181E-mail: [email protected] sites: www.delorenzoglobal.com - www.technical-education.it - www.delorenzoenergy.com

Documents

ENTRENADOR TRANSDUCTORES DL 2312HG - TESE - Sistema de … · 2017-06-06 · El Circuito Integrado LM35 y características de Temperatura. ... Sensor de temperatura de diodo ... Gire