ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DE ALTA FRECUENCIA
INFORME Práctica N◦ 2
Tema: Mediciones de impedanciaRy el espectro radio eléctrico Realizado por: Alumno(s):
Grupo: GR4-SG3 Grupo: GR4-SG3 Edgar Macas
Steve Solis
Semestre: 2017 – B
Práctica Nº2 Tema: Mediciones de impedancia y el espectro radio eléctrico OBJETIVOS: Entrenamiento en el uso del medidor RLC y el analizador de espectros Analizar como los factores de pérdidas y calidad varias en función de la frecuencia Evidenciar como la forma y materiales de construcción de los elementos (resistencias capacitores e inductores) afectan su impedancia.
Informe: 1.-De los capacitores e inductores de valores fijos, analizar las variaciones de las medidas esperadas con respecto a las obtenidas en el laboratorio. Resistencia de carbón (1kΩ) Frecuencia Modulo Angulo° 1khz 989.46 -0.01 100khz 989.52 -0.02 200khz 987.55 -0.1
Resistencia de metálica (1.8Ω) Frecuencia Modulo Angulo° 1khz 2.007 -0.03 100khz 2.007 -3.23 200khz 2.008 -6.65
Capacitor 47pF Frecuencia C D 1khz 56.4pF 0.0018 100khz 50.052pF 0.0021 200khz 50.28pF 0.004
Capacitor 1nF Frecuencia C D 1khz 950.54pF 0.0129 100khz 906.7pF 0.0181 200khz 0.9nF 0.0213
Inductor 100nH l=40cm R=1cm Frecuencia L Q 1khz 0.0001mH 0.4181 100khz 0.00001mH 0.0215 200khz 0.00001mH 0.4065
Inductor 69uH l=20cm R=1.2cm Frecuencia L Q 1khz 0.067mH 0.5512 100khz 0.00196mH 0.559 200khz 0.00163mH 1.236
Se observa que mientras aumenta la frecuencia los valores de las inductancias, capacitancias y resistencias van cambiando.
2.-Para cada uno de los dispositivos, graficar los parámetros medidos en función de la frecuencia.
3.-Establecer alguna relación entre las características físicas de los dispositivos variables y los valores de capacitancia, inductancia y factor de calidad obtenidos de los elementos. Inductor Completo Frecuencia L 1khz 0.01937mH 100khz 0.01879mH 200khz 0.01874mH Inductor 1/2 Frecuencia L 1khz 0.01001mH 100khz 0.00961mH 200khz 0.00985mH Inductor ¼ Frecuencia L 1khz 0.0263mH 100khz 0.00245mH 200khz 0.00243mH
Q 4.866 121.2 303.6 Q 4.229 92.12 217 Q 2.702 53.88 140
Capacitor Completo Frecuencia C D 1khz 294.31pF 0.0004 100khz 294.04pF 0.0014 200khz 295.45pF 0.0028 Capacitor ½ Frecuencia C D 1khz 87.83pF 0.001 100khz 87.651pF 0.0014 200khz 88.087pF 0.0029 Capacitor ¼ Frecuencia C D 1khz 12.37pF 0.0010 100khz 12.254pF 0.002 200khz 12.338pF 0.0053
EL inductor presenta cambios en su factor de factor de calidad y en el valor de la inductancia cada vez que la frecuencia aumenta, mientras la frecuencia aumentan el factor de calidad aumenta , se podría decir que directamente proporcional, en cambio mientras la más se aumenta la frecuencia el valor de inductancia disminuye, se podría decir que inversamente proporcional. El capacitor cambia su factor de disipación y el valor de su capacitancia cuando se aumenta la frecuencia, si la frecuencia aumenta el factor de disipación aumenta y el valor de la capacitancia aumenta también. 4.-Para las inductancias y capacitancias de acuerdo al valor del factor de calidad determinar la resistencia de pérdidas en serie y paralelo asociada a cada una de las muestras en el laboratorio.
Ejemplo del cálculo de resistencia de pérdidas
=
=
2∗ ∗ ∗
0.0018 2 ∗ ∗ 1 ∗ 47
=
=
D
= 6.09[ℎ]
2 ∗ ∗ ∗
2 ∗ ∗ 100 ∗ 0.01879 121.2
Capacitor 47pF Frecuencia Rperdidas 1khz 6.09k 100khz 66.77 200khz 63.30
Inductor 100nH l=40cm R=1cm Frecuencia Rperdidas 1khz 1.50n 100khz 292.24n 200khz 30.913n
= 0.097[ℎ]
Capacitor 1nF Frecuencia Rperdidas 1khz 2.16k 100khz 31.77 200khz 18,83
Inductor 69uH l=20cm R=1.2cm Frecuencia Rperdidas 1khz 76.37n 100khz 2203.048n 200khz 1657.21n
Inductor Completo Frecuencia Rperdidas 1khz 25.01n 100khz 97.41n 200khz 77.56n Inductor ½ Frecuencia Rperdidas 1khz 14.87n 100khz 65.54n 200khz 57.04n Inductor ¼ Frecuencia Rperdidas 1khz 61.15n 100khz 28.57n 200khz 21.81n
Capacitor Completo Frecuencia Rperdidas 1khz 216.30 100khz 7.577 200khz 7.541 Capacitor ½ Frecuencia Rperdidas 1khz 1.81k 100khz 25.42 200khz 26.19 Capacitor ¼ Frecuencia Rperdidas 1khz 12.86k 100khz 259.775 200khz 341.83
5. Como se construyen las L y C fijos y variables
Construcción de inductores fijos Cálculo de solenoides monocapa
0,001 n2 D2 L [mH] = l + 0,45 D
donde: n = número de espiras D = diámetro de la bobina en mm l = longitud del bobinado en mm
Al emplear la fórmula de Wheeler, la precisión alcanza el 1% para bobinas cuya relación l/D es mayor que 0,4. Para f hasta 50MHz se emplea hilo de cobre, y para frecuencias superiores cobre plateado. En radiofrecuencia se utiliza el hilo de Litz. El hilo conductor utilizado en la fabricación de inductores debe estar aislado con un barniz aislante o recubierto con un aislamiento plástico para evitar cortocircuitos entre las espiras. El valor de inductancia depende también de su capacidad distribuida o parásita, la cual puede estimarse de la siguiente manera:
Cp [pF] = K D
donde: D = diámetro de la bobina en mm K = depende de la relación l/D de la bobina
Algunos valores de K se presentan a continuación:
Construccion de inductores variables Aunque pueda sonar misterioso, el método MSQ no significa otra cosa que "MaSoQuista", es decir, llevar a cabo una tarea larga y difícil para una cosa que puede solucionarse de otra manera mucho más fácil y rápida. La construcción de este tipo de bobinas implica necesariamente fijar de alguna manera un hilo de cobre, normal o plateado, sobre un soporte cilíndrico aislante, que en nuestro caso será de tubo de presión de PVC. Siendo el hecho de utilizar tubo de "presión" solamente para disponer de más grosor en la pared del tubo, lo cual se traducirá en una mayor rigidez mecánica
CAPACITOR DE CERAMICOS Entre los condensadores más empleados, debido a su bajo precio y buenas características capacitivas, están los de cerámica, los cuales basan su funcionamiento en dos delgadas placas metálicas separadas entre sí por una delgada lámina de material c erámico. El material que más se emplea en la actualidad es una cerámica con base en Titanatio de bario, y su forma de disco resulta familiar. Estos condensadores tienen una estructura muy sencilla, sin embargo, esta sencillez trae aparejado un problema delicado: a menos que se construyan dispositivos realmente grandes su capacidad máxima es relativamente pequeña (comercialmente se alcanzan valores de 0.22 µF). Para poder compensar parcialmente esta desventaja, se idearon algunas variantes en la construcción de estos dispositivos, tal como la aplicación de varias capas superpuestas conectadas entre sí en paralelo
CAPACITOR VARIABLES Un condensador variable tiene dos conjuntos de placas, un conjunto que puede girar y se llama rotor y otro estacionario llamado estator; el estator tiene generalmente una placa más que el rotor. El condensador se construye dé forma que las placas del rotor se muevan libremente entre las del estator, haciendo así que varíe la capacidad. Las placas de un condensador variable deben ser buenas conductoras, inoxidables, fuertes y rígidas para que mantengan una capacidad uniforme y no se origine un corto circuito entre ellas.
Conclusiones
Los valores de las resistencias, inductores y capacitores cambian al aumentar la frecuencia, estos cambios también dependen de la temperatura del medio y materia que están realizados. Los valores del factor de calidad y factor de disipación aumentan cada vez que la frecuencia aumenta Las resistencias de carbón varían su valor notablemente lo contrario de las resistencias metálicas que su variación es mínima pero en lo que si se nota el cambio en el ángulo que en cada frecuencia está cambiando.
Bibliografía https://es.scribd.com/doc/212672326/Fabricacion-de-Capacitores-y-manufactura-deCapacitadores-de-dimensiones-pequenas http://www.ing.unp.edu.ar/electronica/asignaturas/ee016/tutoriales/capacitores/capacit ores.htm http://www.profesormolina.com.ar/electronica/componentes/capacitores/capac.htm http://www.ing.unp.edu.ar/electronica/asignaturas/ee016/tutoriales/inductores/inductore s.htm
