ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD: INFORMATICA Y ELECTRONICA ESCUELA: INGENIERIA ELECTRONICA CARRERA: INGENIERIA EN ELECTRONICA CONTROL Y REDES INDUSTRIALES
LABORATORIO DE ELECTRONICA I PRÁCTICA No. 3 1. DATOS GENERALES: INTEGRANTES:
CODIGOS:
EDISON CHANGO
439
JHOFRE OJEDA
463
BRYAN MASAQUIZA
459
CARLA MARCHAN
465
TEMA: PUENTE H MEDIANTE TRANSISTORES
GRUPO No.: 1
FECHA DE REALIZACIÓN: REALIZACIÓN: 2014 / ABRIL / 03
FECHA DE ENTREGA: 2014 / ABRIL / 09
2. OBJETIVO(S): 2.1.
GENERAL
Implementar y evaluar el funcionamiento de los transistores BJT así como de sus principales aplicaciones.
2.2.
ESPECÍFÍCOS
Aprender a identificar y verificar las diferentes intensidades de corriente que circulan por cada uno de los transistores.
Observar el comportamiento del diodo de silicio ante los transistores.
Evaluar los efectos que producen los transistores en la región de corte y saturación al paso de corriente.
Obtener de manera experimental las principales características de un transistor.
Breve descripción de la práctica: La práctica se base en conocer el comportamiento de los transistores funcionando como un puente H para el control de motores tanto de baja como de alta potencia, saber cuál es su reacción tanto ante un cambio de polaridad como un cambio del voltaje para poder observar cual su efecto que produce ante su giro tanto a izquierda como a derecha, mediante esta manera poder poner en práctica los conceptos básicos aprendidos y llevarlos a la forma práctica, ya que así se fortalecerán más los conocimientos.
3. METODOLOGÍA Enlazamos los dispositivos en la protoboard, basándonos en el esquema del circuito. Polarizamos correctamente la protoboard para que los circuitos se encuentren alimentados correctamente y puedan funcionar según sus características especificadas en el datasheet. Comprobamos con un multímetro los diferentes voltajes y amperajes para comprobar con los cálculos obtenidos de manera matemática mediante las formulas aprendidas. Si los cálculos están en un rango aceptable para que puedan ser factibles concluimos que el circuito se encuentra implementado de una manera exitosa.
EQUIPOS Y MATERIALES: Materiales y Reactivos:
4 Diodo de Silicio IN 4001 o IN4004
4 Transitores 2N3904.
2 Transitores 2N3906.
4 resistencias de 1KΩ
1 Dipswhitch
2 resistencias de 220Ω
Equipos:
Protoboard
Multímetro
Fuente de voltaje de 5V
Alambre para conexión
Diagramas de Circuitos a implementar:
ENTRADAS
POLARIDAD GIRO
A
B
a
B
0
0
0
0
Stop
0
1
-
+
Derecha
1
0
+
-
Izquierda
1
1
0
0
Invalido
Materiales
4. MARCO TEORICO: INTRODUCCIÓN TRANSISTORES ―Un
Puente en H es un circuito electrónico que permite a un motor eléctrico DC girar en ambos
sentidos, avance y retroceso. Son ampliamente usados en robótica y como convertidores de
potencia. Los puentes H están disponibles como circuitos integrados, pero también pueden construirse a partir de componentes discretos.‖ [1] El circuito Puente H sólo permite un funcionamiento SÍ-NO del motor, a plena potencia en un sentido o en el otro (además del estado de detención, por supuesto), pero no ofrece un modo de controlar la velocidad. Si es necesario hacerlo, se puede apelar a la regulación del voltaje de la fuente de alimentación, variando su potencial de 7,2 V hacia abajo para reducir la velocidad. Esta variación de tensión de fuente produce la necesaria variación de corriente en el motor y, por consiguiente, de su velocidad de giro. Es una solución que puede funcionar en muchos casos, pero se trata de una regulación primitiva, que podría no funcionar en aquellas situaciones en las que el motor está sujeto a variaciones de carga mecánica, es decir que debe moverse aplicando fuerzas diferentes. En este caso es muy difícil lograr la velocidad deseada cambiando la corriente que circula por el motor, ya que ésta también será función — además de serlo de la tensión eléctrica de la fuente de alimentación — de la carga mecánica que se le aplica (es decir, de la fuerza que debe hacer para girar).‖ [1] [1]
http://www.ehowenespanol.com/caracteristicas-de-transistores-BJTl-lista_153695/
5. PROCEDIMIENTO: ―Para
invertir el sentido de giro de un motor hay que cambiarle la polaridad, es decir,
cambiar el sentido con el que la corriente pasa a través del motor.
Con el interruptor SW1 el usuario decide si el motor gira a la izquierda, a la derecha o si se detiene. Cuando el interruptor está en la posición del centro, no hay voltaje aplicado a los transistores por lo que permanecen en estado de corte. Recordemos que los transistores se utilizan como interruptores y como dispositivos de control, tal como ya lo he presentado en otros aportes. Cuando se coloca el interruptor en la primera posición (la superior), el comportamiento de la corriente es el siguiente:
La corriente fluye a través de Q1 y Q4. El motor gira en sentido horario. Si se cambia de posición el interruptor entonces el motor gira en sentido anti horario.
Los diodos en el diseño se han colocado para suprimir las posibles corrientes transitorias que se puedan generar por la acción del motor.‖ [2] [2]
http://panamahitek.com/el-puente-h-invirtiendo-el-sentido-de-giro-de-un-motor-con-arduino/
Funcionamiento: Aplicando una señal positiva en la entrada conduce al transistor Q1. La corriente de Q1 circula por las bases, de Q2 y Q5, haciendo que el terminal a del motor reciba un positivo y el terminal b el negativo (tierra). Si en cambio se aplica señal en la entrada RETROCESO, se hace conducir al transistor Q6, que cierra su corriente por las bases, de Q4 y Q3. En este caso se aplica el positivo al terminal b del motor y el negativo (tierra) al terminal a del motor.
Cálculos y Resultados: Si circulamos (aplicando la ley de Kirchhoff de mallas), quedará la siguiente expresión:
VA – IB1A.RB1 – VBE1A – VBE1B – IL*RL - VEB4B – VEB4A - IB4A*RB4 = 0 Consideramos por las simetrías de la configuración, que las corrientes de base de los TBJA son iguales (IB) lo mismo que las RB (R). También para simplificar consideramos que el motor se comporta como una resistencia RL = VL/IL.VA – IB.R – VBE1A – VBE1B – IL*RL - VEB4B – VEB4A - IB*R = 0 Como VEB = VBE = 0.7 V (Los TBJ son de silicio) VA – 2*IB.R – 2.8v – IL*RL = 0
(1)
VA – 2.8v – IL*RL = 2*IB.R -Æ
– –
Pero también se cumple por estar en zona activa todos los TBJ: IB = (IL /(HFEB + 1))/(HFEA + 1)
– –
De esta forma tenemos un valor para las resistencias de base, deberá normalizarse y recalcular corrientes y tensiones para demostrar que satisfacen lo pedido. Lo hacemos: De (1) VA – 2*IB.R – 2.8v – IL*RL = 0 -Æ – –
Y por lo tanto: IL = IB*(HFEA+1)*(HFEB+1) De circular por la malla correspondiente: +VA -IB*R – VBE1A – VBE1B + VCE1B – VCC = 0 Despejamos VCE1B = VCC – VA + IB*R + VBE1A + VBE1B Del mismo modo podemos circular por la malla correspondiente: +IB*R + VEB4A + VEB4B – VEC4B = 0 Despejamos VEC4B = IB*R + VEB4A + VEB4B Por lo cual podemos verificar las condiciones pedidas.
DATASHEET Transistor 2N3904
Diodo de Silicio IN 4001 o IN4004:
Transistor 2N3906:
Resistencia: No importa la forma de conexión debido a que no poseen polaridad.
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES: 7.1 Conclusiones: o
Comprobamos las diferentes características de los trt en el circuito implementado.
o
Aprendimos a diseñar y a utilizar a nuestro favor las diferentes aplicaciones de los trt para nuestro beneficio.
o
Adquirimos conocimientos sobre cómo elegir en el datasheet los dispositivos adecuados para que pueda el circuito pueda funcionar correctamente.
o
El arreglo realizado en los transistores nos son de mucha utilidad principalmente al usar motores para nosotros poder controlar su dirección de giro.
7.2 Recomendaciones: o
Verificar que todos los componentes se encuentren en perfecto estado, es decir que ninguno presente alguna avería de ningún tipo.
o
Tener la seguridad de que exista continuidad en todo el circuito implementado en la protoboard.
o
Tener cuidado al polarizar los transistores debido a que funcionan únicamente en una dirección.
7.
BIBLIOGRAFÍA:
http://www.slideshare.net/eloriginal/transistores-BTJ-aplicaciones
http://www.asifunciona.com/fisica/af_diodos/af_diodos_6.htm
http://fuhrer-luftwaffe.blogspot.com/2009/04/puente-h-con-transistores-pnp.html
http://panamahitek.com/el-puente-h-invirtiendo-el-sentido-de-giro-de-un-motor-conarduino/
ANEXOS
Circuitos implementados:
Simulación del circuito:
