ELEMENTOS ELECTRÓNICOS DE JUNTURA - DIODOS Laboratorio de Electrónica Industrial, Departamento De Ingeniería Mecánica, Escuela Politécnica Nacional Nacional
Guanoluisa Acero Guido Andres Laboratorio de Electrónica Industrial Quito, Ecuador
[email protected]
I.
INTRODUCCIÓN
Abst Abstract ract - Se realizará 3 tipos de configuraciones de circuitos, que son fundamentales para comprender el funcionamiento de los rectificadores, donde:
Para el circuito recortador se conecta 1 fuente de AC y otra de DC y ente las dos se coloca un diodo (respetando su polaridad) en serie con una resistencia, y con 4 diferentes valores de voltaje se evalúan los valores representativos con el osciloscopio. Para el rectificador de media onda, se coloca un diodo en paralelo con una resistencia, y se evalúa los valores representativos de la señal en el osciloscopio para 2 diferentes capacitores capacitores y su relación en la la rectificación. Para el rectificador de onda o nda completa, se coloca un puente de diodos en paralelo con una resistencia, y se realiza el mismo proceso de medición que para el rectificador de media onda. Palabras.-
Rectificador; Osciloscopio; Diodo. II.
CUESTIONARIO
López Lara Diego Laboratorio de Electrónica Industrial Quito, Ecuador
[email protected] polarizado en inverso casi no conduce corriente. Y si el resultado arroja que R es muy baja, se una indicación de que el diodo está en “corto” y deba ser reemplazado.
B . I ndicar y expli explicar car el fluj o de de cor cor r i ente en cada cada ciclo del del per per í odo odo para para el el cir ci r cuito cui to de la Fi F i g ura ur a 4.
La corriente circula según su polaridad, de la fuente de corriente alterna, por ejemplo si está genera una señal positiva, la corriente va a circular por el ánodo del diodo hacia el cátodo, y como permite el paso de esta corriente, se topa con la otra fuente de DC, la que es la que regularemos, y va a chocar con la señal de AC, produciéndose una diferencia de potencial, que va ser igual a la resta de los 2 voltajes. Pero cuando la fuente AC genera una señal negativa, esta señal va directamente hacia el osciloscopio, por lo que no existe ninguna modificación en la señal negativa, porque el diodo en esta forma no conduce ningún tipo de señal. C. P r esentar sentar los oscilog osci logrr amas amas y los datos datos toma tomado doss para el cir ci r cuito cui to de la F i g ura ur a 4 y expli explica carr por por qué se da la diferencia entre ellos. Calcular errores y presentar ejemplos ejemplos de cálculo. cálculo.
A. E xplicar pli car cómo cómo se prue prueban ban diod diodos os con un multímetro. ¿Qué medición arroja si el diodo funci funci ona bien? ien? ¿Qué medició ici ón arro rr oja si el diodo iodo está dete deterr i orado?
Existen 2 formas de probar los diodos con el multímetro: Se mide la resistencia con el multímetro en Polaridad Directa: el resultado debe ser Resistencia baja que significa que funciona bien y circula corriente a través de él. Y si el resultado arroja que R es muy alta, esto puede ser una indicación de que el diodo esté en mal estado o “abierto” y deba que ser reemplazado.
Se mide la resistencia con el multímetro en Polaridad Inversa: el resultado de Resistencia debe ser muy alta lo que indica que está en buen estado, porque un diodo
Fig. 1. Oscilograma del Circuito recortador de 1V en DC.
Fig. 4. Oscilograma del Circuito recortador de 9V en DC.
Fig. 2. Oscilograma del Circuito recortador de 3V en DC.
La diferencia en la señal se da por que los diodos deben ser de buena calidad y con el menor tiempo de uso posible al igual que la resistencia y otro factor que es importante es si estos elementos, se encuentran húmedos o con polvo, lo que puede generar una diferencia, o mal aislados. D. Presentar los oscilogramas obtenidos en la práctica (se debe apreciar claramente la forma de onda, la escala vertical (voltaje) y la horizontal (tiempo), así como sus valores por división) para las tres vari aciones del cir cuito de la Figur a 5. E xplicar por qué se da la diferencia entre estas formas de onda.
Fig. 3. Oscilograma del Circuito recortador de 6V en DC.
Fig. 5. Oscilograma del Circuito Rectificador de Media Onda.
TABLA I Mediciones tomadas en el Circuito Rectificador de Media Onda. Circuito Rectificador de Media Onda.
Fig. 6. Oscilograma del Circuito Rectificador de Media Onda con un capacitor de 1uF.
Teórico
Experimental
% Error
[V]
[V]
VDC=2.54
VDC=2.18
16.51
VRMS=4
VRMS=2.74
45.98
VPP=8
VPP=7.2
11.11
TABLA II Mediciones tomadas en el Circuito Rectificador de Media Onda con un capacitor de 1uF. Circuito Rectificador de Media Onda con un capacitor de 1uF.
Fig. 7. Oscilograma del Circuito Rectificador de Media Onda con un capacitor de 1000uF.
Las tres formas de onda son las de un circuito rectificador de media onda con la diferencia que en las dos últimas se utilizaron capacitores los cuales tienen características de un filtro y tienen como objetivo que el cambio o variación de la tensión de rizado sea la más pequeña posible, como se observa el más eficiente será el capacitor de mayor valor ya que nos presenta una señal más constante con lo que podemos concluir que la señal de rizado será más constante mientras mayor sea el valor del capacitor. E . Presentar los datos medidos para las tres variaciones del circuito de la Figura 5 y hallar el error respecto a los valores teóricos. Presentar un ejemplo de cálculo. Comentar sobre los errores encontrados, así como identificar posibles causas y soluciones.
Nota: Es una onda sinusoidal de 8V con una frecuencia de 100Hz y una resistencia de 10kΩ.
Teórico
Experimental
% Error
[V]
[V]
VDC=4.41
VDC=4.22
4.502
VRMS=1.806
VRMS=1.44
25.41
VPP=5.42
VPP=4.72
14.83
TABLA III Mediciones tomadas en el Circuito Rectificador de Media Onda con un capacitor de 1000uF. Circuito Rectificador de Media Onda con un capacitor de 1000uF. Teórico
Experimental
% Error
[V]
[V]
VDC=7.11
VDC=6.62
7.40
VRMS=0
VRMS=0.00
0.00
VPP=8.94[mV]
VPP=8.24[mV]
8.49
Ejemplo de cálculo de % Error:
|| Ejemplo de cálculo de valor medio de voltaje V DC y VRMS:
Fig. 8. Oscilograma del Circuito Rectificador de Onda Completa.
Ejemplo de cálculo de valor medio de voltaje V DC con filtro:
Los errores encontrados en este apartado se pueden observar en los oscilogramas donde se pudo comprobar que a pesar de haber configurado la fuente con 8V, al momento de colocar el diodo y tomar los valores de voltaje nos dieron un valor de voltaje con una perdida relacionada con el diodo, las perdidas en el diodo también pueden deberse por el material del que se encuentren hechos, otra de las causas pueden ser los capacitores los cuales pueden presentar errores por el tiempo de uso o por el tiempo que han permanecido guardados. Para los errores encontrados en los diodos es recomendable usar diodos de buena calidad y con el menor tiempo posible de uso al igual que con los capacitores y otra forma de prevenir errores es con la ayuda de un compañero al momento de calibrar la fuente para obtener dos puntos de vista y así tener un menor porcentaje de error. F . Presentar los oscilogramas obtenidos en la práctica (se debe apreciar claramente la forma de onda, la escala vertical (voltaje) y la horizontal (tiempo), así como sus valores por división) para las tres variaciones del cir cuito de la Figura 6. E xplicar por qué se da la diferencia entre estas formas de onda.
Fig. 9. Oscilograma del Circuito Rectificador de Onda Completa con un capacitor de 1uF.
Fig. 10. Oscilograma del Circuito Rectificador de Onda Completa con un capacitor de 1000uF.
Las tres figuras presentadas son ejemplos de un circuito rectificador de onda completa los cuales se diferencian en que las dos últimas figuras son circuitos rectificadores pero poseen un filtro que en este caso serán unos capacitores de diferente capacidades los cuales tienen como objetivo que el cambio o variación de la tensión de rizado sea la más pequeña posible, como se observa el
más eficiente será el capacitor de mayor valor ya que nos presenta una señal más constante con lo que podemos concluir que la señal de rizado será más constante mientras mayor sea el valor del capacitor. [1]
G. Presentar los datos medidos para las tres variaciones del circuito de la Figura 6 y hallar el error respecto a los valores teóricos. Presentar un ejemplo de cálculo. C omentar sobre los errores encontrados, así como identificar posibles causas y soluciones.
Nota: Es una onda sinusoidal de 8V con una frecuencia de 100Hz y una resistencia de 10kΩ.
TABLA IV Mediciones tomadas en el Circuito Rectificador de Onda Completa. Circuito Rectificador de Onda Completa. Teórico
Experimental
% Error
[V]
[V]
VDC=5.09
VDC=3.93
29.51
VRMS=5.65
VRMS=2.25
151.1
VPP=8
VPP=6.8
17.64
Circuito Rectificador de Onda Completa con un capacitor de 1000uF. Teórico
Experimental
% Error
[V]
[V]
VDC=6.79
VDC=6.25
8.64
VRMS=0
VRMS=0.00
0
VPP=5.74[mV]
VPP=5.04[mV]
13.88
Ejemplo de cálculo de % Error:
|| Ejemplo de cálculo de valor medio de voltaje V DC y VRMS:
√ √ Ejemplo de cálculo de valor medio de voltaje V DC con filtro:
TABLA V Mediciones tomadas en el Circuito Rectificador de Onda Completa con un capacitor de 1uF. Circuito Rectificador de Onda Completa con un capacitor de 1uF. Teórico
Experimental
% Error
[V]
[V]
VDC=5.24
VDC=5.08
3.149
VRMS=1.54
VRMS=1.18
30.50
VPP=4.62
VPP=3.92
17.85
TABLA VI Mediciones tomadas en el Circuito Rectificador de Onda Completa con un capacitor de 1000uF.
[1] Los errores encontrados en esta sección se pueden deducir al observar los oscilogramas donde se pudo mirar de primera mano que donde a pesar de configurar la fuente de voltaje con 8V, al momento de colocar el diodo y la resistencia y tomar los valores de voltaje nos dieron un valor de voltaje con una perdida relacionada con el diodos, los mismos que pueden estar entre rangos de 0.40.77V las perdidas en los diodos también pueden deberse por el material del que se encuentren hechos, otra de las causas pueden ser los capacitores los cuales pueden presentar errores por el tiempo de uso o por el tiempo que han permanecido guardados.
Para los errores encontrados en los diodos es recomendable usar diodos de buena calidad o si es posible mejor la utilización del puente de diodos el cual nos dará valores con una menor cantidad de errores mientras que con los capacitores es necesario comprarlos con el menor tiempo posible de uso y otra forma de prevenir errores es con la ayuda de un compañero al momento de calibrar la fuente para obtener dos puntos de vista y así tener un menor porcentaje de error y comprobar que los cables se encuentren bien conectados si es posible comprobar continuidad. III.
Al colocar en una escala adecuada las señales de voltaje que se obtienen nos proporcionan mejores resultados en la interpretación de las gráficas, pudiéndose notar el como el rizado afecta a nuestra onda. Los capacitores actúan como filtro, de la misma manera el rizado será de mejor calidad obteniéndose un valor más constante mientras el valor de capacitor aumente. Los diodos son útiles en muchas industrias ya que nos sirven para corregir el voltaje y así poder rectificar la onda que deseemos y al controlarlos de la manera correcta podemos mantener el voltaje en un nivel, el cual es lo suficiente para no dañar los aparatos eléctricos y así no acortar su vida útil.
R ECOMENDACIONES
IV.
(Guanoluisa Guido)
CONCLUSIONES
(Guanoluisa Guido)
guardados, en mal estado, húmedos, con polvo, y estos deben ser de alta calidad para su uso.
Es recomendable realizar la prueba de continuidad para comprobar que nuestro circuito se encuentre óptimo para trabajar. De los muchos ejemplos de circuitos que veremos, es necesaria una introducción de los mismos ya que el funcionamiento de los mismos en algunas ocasiones es desconocido. Es recomendable el uso de un puente de diodos para obtener errores más bajos ya que se perderá más voltaje si conectamos los 4 diodos rudimentariamente.
(López Diego)
Se recomienda usar circuitos recortadores, para limitar la tensión en un circuito, porque estos son configuraciones sencillas, y que son de gran utilidad. Se recomienda verificar la polaridad de los diodos al realizar el montaje del circuito, para que puedan ejercer la función que se desee. Se recomienda verificar el buen estado de los diodos, y si es posible que se los use apenas sean fabricados, para evitar los desperfectos en estos, que puedan alterar los valores nominales de uso.
(López Diego)
El circuito recortador es también llamado limitador, porque limita la tensión del circuito y es muy utilizado por su configuración simple. El diodo conduce la corriente cuando se tiene una señal positiva, y se vuelve aislante en la señal negativa, esta propiedad de estos semiconductores, permite la rectificación. La diferencia de la conducción en diodos ideales y reales, se da porque estos se pueden encontrar
V.
R EFERENCIAS
[1] Contreras A. (Enero, 2013) El Condensador como Filtro [www. apuntesdeelectronica.files.wordpress.com] de https://apuntesdeelectronica.files.wordpress.com/2011 /10/4-el-condensador-como-filtro.pdf
