Tecnología Electrónica Año 2014, Curso 5º5ª, Grupo 3
UTN-FRM Autor: Del Vecchio, C. Matías
TRABAJO PRACTICO Nº 5: DISEÑO DE INDUCTORES CON NUCLEO DE AIRE OBJETO
Analizar un inductor mono capa con núcleo d aire. DESARROLLO
No se utilizó ningún circuito en especial. En esencia solo se tomó el inductor provisto por la cátedra y sobre el mismo se trabajó.
Se utilizó el inductor provisto por la cátedra. El mismo se ve en la imagen anterior. Se trata de una inductor de una sola capa, de conductor cobre arrollado sobre un aislante/soporte cerámico.
PUENTE HP-RLC Utilizando el puente RLC se obtuvieron algunos valores característicos del inductor:
Q leído puente = +20. L leído puente = 2,132 uHy. f leído puente = 100 KHz. V leído puente = 1000 mV.
DIMENSIONES GEOMETRICAS DEL INDUCTOR Con un micrómetro se obtuvieron las dimensiones geométricas de interés del dispositivo:
D = Diámetro del inductor = 1,63 cm.
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D0 = Diámetro de la forma = 1,53 cm. d = Diámetro del conductor = 0,93 mm. p = Paso = 2,1 mm. N = Número de espiras = 24. l = longitud del inductor = 5,26 cm.
CALCULO MATEMATICO DE LA INDUCTANCIA. FORMULA DE WHEELER
CALCULO MATEMATICO DE LAFRECUENCIA DE RESONANCIA Utilizando un capacitor cerámico de 206 pF se construye el siguiente circuito.
√
MEDICION DE LAFRECUENCIA DE RESONANCIA. PUENTE HP-RLC Condiciones del barrido
fmin = 1 Mhz programada fmax = 11 MHz programada Tiempo de barrido = 1ms Tension = 5 Vpp programada
Primero miramos el barrido en el osciloscopio. Conectamos el generador al circuito tanque LC. Tenemos un rango de 10 MHz con una BT que nos deja 1 MHz por cuadricula. Mirando la figura vemos que aproximadamente la f 0 = 5,3 MHz. Calculo del factor de calidad
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IMÁGENES DEL OSCILOSCOPIO
En las imágenes podemos ver el resultado de provocar un barrido en frecuencia sobre el circuito LC. Cuando el circuito entra en resonancia, la tensión y corriente en la bobina es la misma tensión y corriente del condensador: uno se carga y descarga en el otro y el generador solo suministra la energía de las pérdidas del circuito (resistivas). Tendremos:
XL = XC
Tanto iL como iC, en resonancia, pueden ser mucho mayores que Ig.
Caso ideal con Q infinito: V R = 0
El potencial Vg está presente en los bornes de L y C.
Para bajas frecuencias el comportamiento del circuito es inductivo; la tensión observada en los bornes de chica. Cercana a la frecuencia de resonancia la reactancia inductiva y la reactancia capacitiva tienden a ser iguales; la caída de potencial en el paralelo es la máxima. En resonancia podemos observar en el osciloscopio el punto máximo en la figura. El mismo se centra alrededor de 5,3 MHz aproximadamente.
GRAFICA DE LA AMPLITUD EN TORNO A LA F DE RESONANCIA Veamos a continuación el valor de la tensión conforme la frecuencia varia alrededor de la frecuencia de resonancia f 0 (5,3 MHz). Vemos que la pendiente de la derecha es menor con respecto de la izquierda, tomando como referencia el punto de frecuencia de resonancia.
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Tension [V] vs. Frecuencia 6 5 ] 4 V [ n ó i 3 s n e T 2
Tension [V]
1 0 3.7
4.1
4.5
4.9
5.3
5.7
6.1
6.5
6.9
7.3
7.6
Frecuencia [MHz]
CALCULO DEL Q CON LA GRAFICA ANTERIOR Mirando el gráfico anterior y teniendo en cuenta las frecuencias de resonancia f 0 y las frecuencias cuadrantales superior f 1 e inferior f 2, podemos calcular matemáticamente el Q del circuito.
f0: 5,3 MHz f1: 4,1 MHz f2: 6,7 MHz
CONCLUSIONES
El factor Q aplicado a un solo componente sirve para caracterizar sus componentes no ideales. Así para una bobina real se tiene en cuenta la resistencia del cable; un valor alto de Q significa una resistencia pequeña y por tanto un comportamiento más parecido a la bobina ideal. En filtros sirve para ver lo selectivos que son, es decir, para ver el ancho de banda. En principio, un filtro con menor ancho de banda (mayor Q), será mejor que otro con más ancho. Al intercalar el capacitor en paralelo, la frecuencia de resonancia disminuyó. El a ncho de banda aumentó. Esto puede comprobarse con el valor de los factores de calidad Obtenidos. El Q de la bobina sola superaba los 200. El Q del circuito RLC paralelo apenas superaba el valor de 2. El circuito tanque presenta un ancho de banda mucho menor al de la bobina.
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INDICE
OBJETO .................................................................................................................................... 1 DESARROLLO .......................................................................................................................... 1 puente hp-rlc .......................................................................................................................... 1 DIMENSIONES GEOMETRICAS DEL INDUCTOR ............................................................. 1 CALCULO MATEMATICO DE LA INDUCTANCIA. FORMULA DE WHEELER .................. 2 CALCULO MATEMATICO DE LAFRECUENCIA DE RESONANCIA .................................. 2 MEDICION DE LAFRECUENCIA DE RESONANCIA. PUENTE HP-RLC ........................... 2 imágenes DEL OSCILOSCOPIO .......................................................................................... 3 GRAFICA DE LA AMPLITUD EN TORNO A LA F DE RESONANCIA ................................. 3 CALCULO DEL Q CON LA GRAFICA ANTERIOR .............................................................. 4 CONCLUSIONES ...................................................................................................................... 4 INDICE ...................................................................................................................................... 5
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