DL2312ESPGUIAPRACTICAV2.3.1

DL 2312

SSISISTEMA ENTRENADORRENADOR DE

TTRRANSDUCTOORESRES

DL 2312

PRACTICAPRACTICA

SISTEMAS DIDACTICOS PARA LA EXCELENCIA EDUCATIVA

Dl 2312 Dl 2312 PRACTICAPRACTICA

I

Pagina en Blanco


II

INDICE

Ejercicio 1. 1Investigación sobre Sistemas de Control Prácticos

Ejercicio 2. 3Características de un Sistema de Control ON/OFF para iluminación

Ejercicio 3. 5Investigación sobre las características de una Sistema de Control Proporcional

Ejercicio 4. 10Características de un Sistema de Control de Velocidad

Ejercicio 5. 14Aplicación del Counter/Timer como medidor de Tiempo

Ejercicio 6. 15Aplicación del Counter/Timer como Contador Simple

Ejercicio 7. 16Aplicación del Counter/Timer como Contador de Revoluciones o Medidor de Frecuencia

Ejercicio 8. 18Características del display de LED´s desplegable

Ejercicio 9. 19Características del Medidor de Bobina Móvil

Ejercicio 10. 20Comparación entre el Medidor de Bobina Móvil y el de despliegue Digital.

Ejercicio 11. 21Para aumentar la escala de un Medidor de Bobina Móvil

Ejercicio 12. 22Variación del voltaje de salida utilizando el potenciómetro como transductor de posición.

Ejercicio 13. 26Características de los Amplificadores de Corriente Continua 1, 2 y x100.

Ejercicio 14. 28Características de un Amplificador de Potencia y un Buffer

Ejercicio 15. 29Características de un Amplificador de corriente y aplicación de un Buffer

Ejercicio 16. 31Características de un Amplificador Inversor


III

Ejercicio 17. 32Características de un Amplificador Diferencial

Ejercicio 18. 33Características de un Convertidor de Voltaje – Corriente

Ejercicio 19. 34Características de un Convertidor de Corriente - Voltaje

Ejercicio 20. 35Características de un Convertidor de Voltaje – Frecuencia

Ejercicio 21. 36Características de un Convertidor de Frecuencia - Voltaje

Ejercicio 22. 37Características de un Rectificador de Onda Completa

Ejercicio 23. 39Características de un Comparador

Ejercicio 24. 41Características de un Circuito Oscilador de Alarma

Ejercicio 25. 42Características de un Interruptor Electrónico

Ejercicio 26. 43Características de un Amplificador Sumador

Ejercicio 27. 45Características de un Integrador

Ejercicio 28. 47Características de un Circuito Diferenciador

Ejercicio 29. 49Características de un Circuito Sample & Hold

Ejercicio 30. 50El Buffer como compensador del efecto de carga, en el voltaje de salida de unpotenciómetro

Ejercicio 31. 51El Servo Potenciómetro. Variación del voltaje de salida como función de posición.

Ejercicio 32. 53Medición de Resistencias usando el Circuito puente de Wheatstone

Ejercicio 33. 55Medición de Voltaje usando el procedimiento del "Balance Nulo" (Método 1)


IV

Ejercicio 34. 57Medición de Voltaje usando el procedimiento del "Balance Nulo" (Método 2)

Ejercicio 35. 59Características del Circuito Integrado LM35 y la Temperatura

Ejercicio 36. 60Construcción de un Termómetro Digital usando las ventajas del DL 2312

Ejercicio 37. 61Características del Transductor RTD de Platino

Ejercicio 38. 63Características del Termistor NTC

Ejercicio 39. 67Características del Termistor NTC utilizado para un circuito de alarma (doble termistor)

Ejercicio 40. 69Características del termopar tipo "K"

Ejercicio 41. 71Características de la Celda Fotovoltáica

Ejercicio 42. 72Características del Fototransistor

Ejercicio 43. 74Detector de Intensidad Luminosa

Ejercicio 44. 75Características del Fotodiodo PIN

Ejercicio 45. 77Características del LVDT (Linear Variable Differential Transformer)

Ejercicio 46. 79Características de una Resistencia Variable

Ejercicio 47. 81Características del Strain Gauge (Deformímetro o Galga Extensiométrica)

Ejercicio 48. 83Características del Sensor de Flujo de Aire

Ejercicio 49. 84Características de un Transductor de Presión

Ejercicio 50. 85Características de un Sensor de Gas


V

Ejercicio 51. 86Características de un Transductor Optoeléctrico de Ranura y aplicaciones para medición ycontéo de velocidad

Ejercicio 52. 89Características del Transductor Optoreflexivo y el disco de Código Gray

Ejercicio 53. 91Características del Transductor Inductivo

Ejercicio 54. 92Características de un Transductor Efecto Hall

Ejercicio 55. 94Características del Tacogenerador de DC de imán permanente

Ejercicio 56. 96Características del Micrófono Dinámico

Ejercicio 57. 97Características del receptor ultrasónico

Ejercicio 58. 99Características del Altavoz de Bobina Móvil

Ejercicio 59. 100Características del Buzzer

Ejercicio 60. 101Características de un Solenoide de DC

Ejercicio 61. 103Características del Relevador de DC

Ejercicio 62. 105Características de una Válvula de Aire Electrónica

Ejercicio 63. 106Características del Motor de Imán Permanente


VI

Pagina en Blanco


EJERCICIOS


1

Ejercicio 1.Investigación sobre Sistemas de Control Prácticos

Figura 1

Conecte el circuito de acuerdo a la figura 1. En el comparador, seleccione el interruptor dehistéresis en la posición OFF y ajuste el potenciómetro de 100KΩ colocándolo a escalatotal en contrasentido a las manecillas del reloj

Conecte la fuente de alimentación y mida el voltaje de salida del sensor de temperatura enIC. Registre los valores. Coloque temporalmente el Voltmetro, a la resistencia de 100KΩ yajuste el voltaje de salida a 0.2V por encima del valor obtenido desde el sensor. De modoque, la referencia de temperatura estará 20° por encima de la temperatura ambiente.

Voltaje de Salida del sensor de Temperatura =Voltaje de Referencia =

Ahora, encuentre las características de tiempo-temperatura del sistema. Escriba losparámetros indicados para la siguiente tabla:

TiempoEstado del CalentadorSensado de TemperaturaTemperatura

Tabla 1

V+5V

0V

0V


2

Grafique los valores característicos de temperatura contra tiempo:

¿Cuál es el valor de la variación en temperatura?

¿Cuál es la temperatura media?

¿Cómo se compara éste valor con la referencia?

¿Piensa ud. que el control ON/OFF es adecuado para ésta aplicación?

Agregue un circuito de alarma para el sistema. La alarma debe funcionar cuando latemperatura exceda los 20° arriba de la temperatura ambiente. Seleccione loscomponentes apropiados desde el dispositivo disponible en el sistema DL 2312. Conectey verifique el comportamiento del sistema.

Notas.

Tem

per

atu

ra

Tiempo


3

Ejercicio 2.Características de un Sistema de Control ON/OFF parailuminación.

El circuito en la figura 2 activa un solenoide. El solenoide tiene que excitarse (ON) con unnivel de iluminación y des-excitarse (OFF) cuando el nivel de iluminación exceda el valorprogramado.

Figura 2

Sitúe el interruptor de histéresis en posición OFF, y ajuste el potenciómetro a cero.Encienda la fuente de alimentación (ON) y ajuste el potenciómetro de 100KΩ de modoque alcance el valor en el que comienza a responder el solenoide. Este será la referenciaprogramada para la operación de sistemas de iluminación. Registre los valores de voltajea la salida de la resistencia.

Nota: El potenciometro de 1K es el Conductive Plastic, el de 100K es el de Carbón, y elpotenciometro de 10K es el deslizable o Slide.

Iluminación Ambiental.Voltaje programado para el cambio de estado en un solenoide =.Mueva su mano frente a la celda fotoconductiva. Notará que el solenoide cambia suestado cuando la celda varía su iluminación. Al no utilizar histéresis en el circuitocomparador, bastará una pequeña reducción en el nivel de iluminación, para el cambio deestado.

Aplique 10V a la lampara, ajuste el potenciómetro de 100KΩ hasta que el estado delpotenciómetro cambie. Escriba el valor de voltaje de salida desde el potenciómetro. Esteserá la referencia programada para la operación del circuito con un nivel a máximailuminación.

Voltaje de Filamento en la lampara = 10VVoltaje programado para el cambio de estado en un solenoide =

V

+5V

0V+12V

0V

0V

1KΩΩ

100KΩΩ

10KΩΩ


4

Repita la prueba aplicando 3V y 6V a la lampara y registre los resultados.

El ejercicio ilustra la aplicación de un sistema de control ON/OFF para iluminación. Elvoltaje programado puede seleccionarse para algún valor dentro del rango observado,produciendo la conexión del circuito a cualquier valor de iluminación necesario. Notas.


5

Ejercicio 3.Investigación sobre las características de un Sistema de ControlProporcional.

Figura 3

Conecte el circuito como se muestra en la figura 3.

El circuito esta adaptado para un sistema de Control Proporcional. En la zona del servo-potenciometro, libere el seguro negro para acoplar el dial a la rueda de fricción del ejemotor. Coloque los controles de ganancia "coarse" y "fine" del amplificador 1, a 10 y a 0.1respectivamente, sitúe el potenciometro de 100kΩ en posición central y coloque laconstante de tiempo del integrador a 1s y el diferenciador a 100ms.

El Control Proporcional

Conecte la fuente de alimentación (ON) y gire completamente el control de la resistenciade 100KΩ. El eje de conducción del motor y el dial del servo-potenciometro deberán girary seguir el movimiento a través del sistema aunque se haga un poco lento, causando unretraso antes que el servo-potenciometro comience a seguir a la entrada. Esto es debido aque la ganancia del sistema es baja. Observe los resultados que se obtienen al variarcompletamente el servo-potenciometro.

Recorrido del servo-potenciometro 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 contrasentido a las manecillas del reloj)

Sitúe nuevamente el potenciometro de entrada en su posición central y repita elprocedimiento para la ganancia "fine" a 0.5 (amplificador 1). Gire el control de entradamuy lentamente, cuando se acerque al final del recorrido el contacto del servo-potentiometro puede rebasar el final de la pista y el eje de conducción girarácontinuamente.

V


6

Si esto ocurre, vuelva el control de entrada rápidamente a su posición central. Con laganancia a 5, el servo-potenciometro deberá seguir a la entrada estrechamente, dada sucarga reducida y podrá obtenerse el recorrido casi total en ambas direcciones.

Ganancia en 5.0 del Amplificador 1

Recorrido del Servo =(entrada completamente ajustada en el sentido de las manecillas del reloj)Recorrido del Servo =(entrada completamente ajustada en contra sentido a las manecillas del reloj)

Con los controles de ganancia del amplificador 1, colocados a 10 y 1.0, ajustar el controlde entrada para que el dial del servo-potenciometro indique 0. Ahora arrastre el dialgirando el disco de Efecto Hall, con la mano y observe el recorrido total del dial hasta queel sistema reaccione e intente hacerle volver a su posición central. Repita el procedimientopara 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 cuyoresumen es el siguiente:

Ganancia Baja:Zona muerta grande y respuesta sobreamortiguada a una entrada escalón

Ganancia Media.Zona muerta media y respuesta ligeramente subamortiguada con una entrada

escalón.

Ganancia Grande.Zona muerta pequeña y respuesta subamortiguada para una entrada escalón.

Control Proporcional + Integral.

Con la constante de tiempo integral a 1s, presione el botón reset. Conecte el cableconductor de la salida integral, a la entrada del amplificador sumador, como se muestra enla 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 salidadel servo al aplicar en la entrada una señal escalón, girando el potenciometro de 100KΩabruptamente en un sentido o en otro.

Observe el valor de salida en el integrador desde el voltmetro digital.


7

La salida del integrador se incrementa hasta que el par motor es lo suficientementegrande como para superar la fricción y entonces la posición del eje se altera. Si el ejesobrepasa su posición correcta, el integrador reaccionará para corregir el error en elsentido contrario, y así el eje estará buscando constantemente su posición programada.

Ahora repita el procedimiento con la ganancia "fine" del amplificador 1 colocada a 0.5 yluego a 1.0, resuma a continuación los resultados como se indica:

Amplificador 1, con ganancia 10 y 0.5, con la constante de tiempo del integrador a 1s.

¿La respuesta inicial, fue más rápida que la anterior?¿Hubo un sobrepaso?¿Se reajusto al final la posición?

Amplificador 1, con ganancia 10 y 1.0, con la constante de tiempo del integrador a 1s.

¿La respuesta inicial, fue más rápida que la anterior?¿Hubo un sobrepaso? ¿Cuánto?¿Se reajusto al final la posición?

Con la ganancia del amplificador 1, a 10 y a 1.0, observe el efecto de la variación en laconstante de tiempo del integrador, repitiendo el procedimiento con la constante de tiempoa 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 suposición estable, moviendo manualmente el disco de Efecto Hall y luego soltándolo, paracada uno de los tres ajustes de ganancia "fine" a 0.1, 0.5 y 1.0

Ganancia del Amplificador 1: 10 y 0.1Esfuerzo requerido para mover el discoReajuste de tiempo



El ejercicio ilustro, las características básicas del control proporcional más él integral, lascuales se resume en los siguientes enunciados:

q El control integral corrige cualquier error de estado fijo, es decir, los ajustes finales enel sistema.

q La reducción en la constante de tiempo del integrador, decrementa la corrección ypuede producir una respuesta oscilatoria (inestabilidad).


8

Control Proporcional + Derivativo.

Desconecte la salida del integrador del amplificador sumador y conecte la salida delinversor al amplificador sumador. Con el amplificador 1, a ganancia 10 y 0.1, y unaconstante de tiempo en el diferenciador de 1s, observe la respuesta de salida del servo alaplicar una entrada escalón (movimiento abrupto del potenciometro de una dirección aotra).

Repita el procedimiento y observe la respuesta para diferentes constantes de tiempocomo a 100ms y 10ms.

Observe el efecto de mover la salida de su posición estable. ¿Hay alguna tendencia parareajustar y corregir el error?. El efecto será más notable con una ganancia baja en elamplificador 1.

Este ejercicio mostró algunas de las características del control proporcional + derivativo.Se resume de la siguiente forma:

q El control derivativo afecta la respuesta, solo durante el cambio de salida y se opone ala dirección del cambio, es decir respuesta amortiguada.

q El incremento en la constante de tiempo del diferenciador aumenta el efectoamortiguamiento.

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


9

Control Proporcional + Integral + Derivativo.

Presione el reset del integrador y conecte una vez más, la salida del amplificadorsumador colocando los controles de ganancia del amplificador 1, a 10 y a 1.0.

Observe el efecto de aplicar a la entrada del sistema, una señal escalón con diferentescombinaciones para las constantes de tiempo del integrador y el diferenciador, observe suefecto y determine la combinación óptima, usando una carga pequeña.

La mejor combinación para el amplificador 1 con ganancia 10 y 1.0 es:

Integrador =

Diferenciador =

Notas.


10

Ejercicio 4.Características de un Sistema de Control de Velocidad

Figura 4

Conecte el circuito como se muestra en la figura 4, es decir, con las salidas de controldiferencial e integral desconectadas (líneas punteadas).

Ponga los controles de ganancia del amplificador 1, a 10 y a 0.1, y el amplificador 2, a 10y 0.6, para acondicionar la señal del Tacogenerador sitúe la constante de tiempo delintegrador a 1s y la del diferenciador a 10ms, coloque el control del counter/timer en“count” y "free run" y los dos potenciómetros a cero.

Presione el soporte del servopotenciometro para desacoplarlo del eje del motor yasí minimizar el desgaste de la unidad.

El Voltmetro digital de 20V se utiliza para controlar la salida del integrador.

El Medidor de Bobina Móvil permite llevar el control del voltaje de salida desde elamplificador de potencia al motor.

Los leds se usan para controlar la corriente del motor, indicando la caída de voltaje através de una resistencia de 1Ω en serie con el motor, de esta forma la lectura se darádirectamente en ampers (cada LED 0.5 A).

El Counter/Timer se usa para controlar la velocidad del motor.

V


11

Operación de Lazo Abierto.

Remueva la conexión de retroalimentación en el amplificador 2 para que el circuito trabajeen lazo abierto. Sitúe el control de la resistencia a 100KΩ a modo que la velocidad delmotor sea 20 rev/s como se indica por el contador después de presionar el botón reset. Elvoltaje necesario para el motor es del orden de 2V.

Frene el motor momentáneamente poniendo un dedo sobre el disco del optosensor.Comprobara que el motor se puede parar fácilmente, la corriente del motor aumentaaproximadamente a 0.5A y la tensión del motor cae ligeramente.

Repita el procedimiento con las ganancias del amplificador 1 a 0.5 y 1.0. Encontrará quela ganancia del amplificador solo afecta la posición del potenciometro de 100KΩ pero notiene 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 lazocerrado. Coloque los controles de ganancia del amplificador 1 a 10 y 0.1 para unavelocidad del motor de 20 rev/s. Esto requerirá el mismo voltaje anterior.

Cargue el motor como lo hizo antes. Encontrará que el par motor es grande y la corrientey voltaje aplicado al motor aumentarán. Frene momentáneamente el motor y registre losvalores de voltaje y corriente.

Ganancia del amplificador 1: 10 y 0.1.Voltaje del motor en freno =Corriente del motor en freno =

Incremente la ganancia "fine" del amplificador 1 a 0.3 y cargue el motor frenando el ejehasta que el voltaje aplicado sea 4V.

El motor girará rápidamente. Observe la velocidad y corriente del motor.

Ganancia del amplificador 1: 10 y 0.3Motor cargado hasta un voltaje de aplicación de 4VCorriente en el motor =Velocidad del motor =

Repita el procedimiento con la ganancia "fine" a 0.4

Ganancia del amplificador 1: 10 y 0.4Motor cargado hasta un voltaje de aplicación de 4VCorriente en el motor =Velocidad del motor =

Con el control en lazo cerrado, la ganancia del amplificador obviamente afecta lascaracterísticas del sistema, el incremento en la ganancia, y aumenta el par motordisponible.


12

Control Proporcional + Integral

Con la ganancia "fine" del amplificador 1 colocado a 0.1 y la constante de tiempo delintegrador a 1s, presione el botón reset y manténgalo así, conecte la salida del integradoral amplificador sumador y suelte el botón reset.

Con la velocidad del motor a 20 rev/s sin carga, cargue el motor hasta que el voltaje sea4V. Mantenga esta carga lo más constante posible. Observe la velocidad del motor y elvoltaje de salida desde el integrador a diversos intervalos de tiempo, para determinar lascaracterísticas del sistema en respuesta a la carga. Verá que la velocidad del motor alinicio cae, el voltaje a la salida del integrador aumenta hasta alcanzar el valor de 20 rev/ssin carga. El voltaje de salida del integrador permanece constante si la carga permanececonstante.

Remueva la carga y observe las características nuevamente.

Note que al principio la velocidad asciende, la salida del integrador cae gradualmente y lavelocidad se reduce al valor inicial de 20 rev/s, la salida del integrador permanececonstante. El integrador automáticamente compensa algún error. La duración de tiempodepende de la constante del integrador.

Coloque la constante de tiempo del integrador a 100ms y repita el proceso. Lascaracterísticas deben ser las mismas pero el tiempo de corrección debe ser más corto.Ponga los controles de la ganancia "fine" del amplificador 1 a 0.3 y repita el proceso.

Notará que las características son muy similares, pero la respuesta en tiempo es máscorta, debido a que la ganancia afecta la respuesta transitoria del sistema de controlproporcional.

Sus características fundamentales, se muestran en la siguiente figura:

Figura 5


13

Control Proporcional + Integral + Derivativo.

Conecte la salida derivada del inversor, al amplificador sumador, ponga la constante deldiferenciador a 10ms, y mueva el potenciómetro de 10KΩ a cero, ponga los controles"coarse" y "fine" del amplificador 1 a 10 y 0.3 respectivamente y coloque la constante detiempo del integrador a 100ms.

Establezca la velocidad a 20 rev/sec sin carga alguna y ajuste gradualmente el control dela resistencia de 10KΩ, para aumentar la retroalimentación derivada. Observará que consolo una pequeña señal de retroalimentación derivada, la operación del motor es muyinstable.

Esto es debido a los picos de voltaje generados por el Tacogenerador durante el procesode conmutación, el diferenciador los detecta y amplifica haciendo la retroalimentacióndirecta de la señal derivada, poco satisfactoria.

Este es un problema común en los sistemas de retroalimentación derivados, dondeel ruido de la señal que se deriva puede llegar a producir inestabilidad en elsistema.

Para evitar este problema haga que la señal del Tacogenerador pase a través de un filtropasa bajo que elimine las frecuencias altas. Coloque la constante de tiempo del filtro a100ms. Encontrará que el potenciometro de 10KΩ puede ajustarse en toda la gama,dando un control completo para la retroalimentación derivativa.

Ajuste el potenciometro de 10KΩ al máximo y cargue el motor como antes hasta que elvalor del voltaje sea 4V. Quite la carga y observe el efecto resultante sobre la velocidaddel motor. Compare las características obtenidas, con las del control proporcional +integral, únicamente.

La respuesta transitoria debe mejorarse sensiblemente.

Varíe las constantes de tiempo del diferenciador y del filtro pasa bajo, observando suefecto sobre las características del sistema. El incremento en los intervalos de lasconstantes de tiempo, debe aumentar el efecto derivativo. Esto es, reducir el grado decambio de velocidad e incrementar el amortiguamiento.

Notas:


14

Ejercicio 5Aplicación del Counter/Timer como medidor de Tiempo.

Figura 6

Monte el circuito de la figure 6, colocando los controles del Counter/Timer en "Time" y"Free run", y presione el botón reset. El display indicará cero.

Sitúe el control de ganancia "coarse" del amplificador 1, en 100, el contador del display seincrementará en intervalos de 5ms. Coloque el control de ganancia "coarse" a 1. Lo que eldisplay muestra, se mantendrá.

Esto ilustra la aplicación del Counter/Timer como unidad de medición de tiempo,mostrando el número a intervalos de 5ms, mientras la entrada se mantiene a +5V.

Con la ganancia del amplificador a 1, restaure el contador del display poniéndolo enceros. Ponga la ganancia del amplificador a 100 y observe el tiempo que toma encompletar un ciclo desde 0 a 0. Esto será 5s.

Use el "timer" para medir el tiempo de algunas otras operaciones y adquiera practica almanejarlo.


15

Ejercicio 6Aplicación del Counter/Timer como un Contador Simple.

Utilizando el circuito de la figura 6. Coloque los controles del Counter/Timer en "Count" y“Free run” y restablezca el display desde cero.

Cambie el control de ganancia del amplificador 1 a 100. El valor del contador seincrementará en "1".

Repita el proceso varias veces. Ud. verá que el contador avanza 1, en cada cambio deganancia, de 1 a 100, es decir, al aplicar un impulso de +5V a la entrada del contador.

Remueva el conector de salida del amplificador 1, y colóquelo en contacto con laalimentación de +5V. Encontrará que el contador incrementa su valor en 1 cada vez quetoca la alimentación de +5V.

Así se ilustra la aplicación de un contador que incrementa su valor a razón de los pulsospositivos que recibe a la entrada.

Notas:


16

Ejercicio 7Aplicación del Counter/Timer como Contador de Revoluciones oMedidor de Frecuencia.

Figura 7

Conecte el circuito indicado en la figura 7, colocando los controles del contador en "count"y 1s, y el control del diferenciador a 1s, mueva el cursor del potenciometro de 100KΩ acero.

En este ejercicio necesitamos una frecuencia variable desde 0 a 600Hz. Para esto seusará el convertidor voltaje-frecuencia (V/F) disponible entre los circuitosacondicionadores de señal. Esta unidad se encarga de transformar el voltaje de entradaDC en una salida de frecuencia variable (1KHz por volt). Una entrada de 0.6V produciráuna salida de 600Hz. Para que exista una buena regulación de 0 a 0,06V, se requerirá elamplificador 1 con el ajuste en ganancia puesto a 0,12 y conectada como se muestra enla figura 7.

Ajuste con el potenciometro el voltaje de salida del amplificador a 0.1V, presione el botónreset del contador y observe la lectura mostrada. Deberá leer aproximadamente 100,representando 100Hz = 0.1V. Escriba los valores en la tabla 2.

Repita el procedimiento para el resto de los voltajes que se indican en la tabla, y escribalos valores que se obtienen después de presionar el botón reset.

V


17

Voltajes de entrada alConv.V/F

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

Frecuencia de Salida (Hz) 100 200 300 400 500

Display del Contador

Tabla 2

La exactitud del valor obtenido dependerá de la calibración del convertidor V/F y de laprecisión en el voltaje de entrada.

En este ejercicio se uso el convertidor V/F para obtener una frecuencia variable, yejemplificar la aplicación. Sin embargo, se puede usar la combinación del eje y elmotor, y obtener impulsos a través de los optoacopladores u otros elementos comoapoyo.

El método empleado para indicar la operación del Counter/Timer, puede funcionar pararepresentar un medidor de voltaje, con las lecturas obtenidas en mV, como se aprecia enla tabla 2.

Notas


18

Ejercicio 8Características del display de LED's desplegable.

Figure 8

Conecte el circuito como se muestra en la figura 8, y ajuste el potenciometro para obtenerun voltaje de salida cero.

Con la fuente de alimentación conectada (ON) gire gradualmente el potenciometro paraincrementar el voltaje y observe los valores en el display de led´s desplegable (LEDbargraph). Escriba los valores en la tabla 3.

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

Voltaje de iluminación

Tabla 3

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

Notas:

V


19

Ejercicio 9Características del Medidor de Bobina Móvil.

Figura 9

Conecte el circuito como se muestra en figura 9, coloque el potenciometro en su posicióncentral y verifique que el indicador del medidor de bobina móvil (m.c.m) este a cero.Ajuste el tornillo de "ajuste a cero" en caso de ser necesario.

Conecte la fuente de alimentación (ON), ajuste el voltaje de salida del potenciometro a+2V (lectura con el medidor digital) y observe el voltaje indicado por el medidor de bobinamóvil. Registre los valores en la tabla 4.

Repita el procedimiento para cada uno de los valores de voltaje y escriba los valoresobtenidos en la tabla 4.

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

Voltaje m.c.m.

Tabla 4

Notas:

V


20

Ejercicio 10.Comparación entre el medidor de Bobina Móvil y el de despliegueDigital.

Conecte el circuito como se muestra en la figura 10. Se incluyen los tres medidores en elcircuito, permitiendo comparar sus características.

Figura 10

Varíe el voltaje de salida lentamente desde 0V a +5V y observe las variaciones en cadamedidor. Compare los valores obtenidos en el medidor de bobina móvil, el display deLED´s y el medidor digital. Verá que el medidor de bobina móvil y el display de led´ssiguen fielmente la variación de voltaje, mientras el medidor digital varíaescalonadamente.

Ahora varíe el voltaje de salida en forma alternada y rápida, observando la lectura delmedidor de bobina móvil y de los leds. Podrá ver que los leds siguen la variación devoltaje estrechamente, mientras el medidor de bobina móvil esta retardado y la lectura noalcanza el valor pico de +5V. Esto es debido a la reducción e inercia del sistema debobina, y a su estructura interna de construcción.

V

+5V

-5V

0V


21

Ejercicio 11.Para aumentar la escala de un Medidor de Bobina Móvil.

La escala de voltaje del medidor de bobina móvil (m.c.m), puede incrementarse alconectársele una resistencia en serie. Coloque la resistencia de 100KΩ en serie con elmedidor (m.c.m), de acuerdo a la figura 11.

Figura 11

Con el potenciometro de 10KΩ ajuste el voltaje a 10V (siga la lectura en el medidor digital)y entonces ajuste el potenciometro de 100KΩ para que el medidor de bobina móvilregistre una lectura de +5V. (nota: - es necesario reajustar el voltaje durante el proceso,debido a la variación de carga en el circuito).

Varíe el voltaje a través del potenciometro de 10KΩ, desde 0 a 24V y compare los valoresleídos en el medidor digital con los obtenidos en el medidor de bobina móvil y evalúe laprecisión del sistema.

V


22

Ejercicio 12.Variación del voltaje de salida utilizando el potenciometro comotransductor de posición.

Figura 12

Arme el diagrama anterior en su sistema DL 2312. Use el potenciometro de 100KΩ y midael voltaje en la salida B, utilizando solamente el medidor digital.

Conecte el control del potenciometro 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 la tabla 5.

Coloque el control del potenciometro a ¼ de su recorrido y repita las lecturas para estaposición, escribiendo los valores obtenidos en la tabla 5.

Repita el procedimiento para, ½ y ¾ de su escala total, y registre las lecturas en lacolumna correspondiente.

V


23

Resist. Mediciones de Control

Digital

Voltmetro m.c.m

Dig.

100kCarbón

Voltajede

Salida Ambosm.c.m.

Tabla 5

Estudie los valores obtenidos.

Los voltajes registrados con el medidor digital serán más altos que los obtenidoscon el medidor de bobina móvil (mcm).

La razón es que un medidor de bobina móvil, presenta un efecto de carga por el circuitode salida.

El medidor de bobina móvil incorporado al sistema entrenador DL 2312 tiene unaresistencia de 30KΩ.

Usualmente un medidor digital, tiene una impedancia de entrada de 10 MΩ.

Repita el procedimiento usando el potenciometro de plástico conductivo (conductiveplastic potentiometer) de 10KΩ y el potenciometro de carbón deslizable (slide carbonpotentiometer) de 10KΩ. Tome las lecturas con:

(1) El medidor digital solamente(2) Ambos medidores simultáneamente.

Inserte los valores en las tablas 6 y 7

Resist. Medición de Control

Digital

Dig.10kVoltaje

deSalida Ambos

m.c.m.

Tabla 6.

Resist. Medición de Control

Digital

Dig.10kVoltaje

deSalida Ambos

m.c.m.

Tabla 7


24

Estudie las lecturas obtenidas.

El efecto de carga del medidor de bobina móvil es menos pronunciado, a medida que esmenor la resistencia del potenciometro.

Grafique los voltajes como una función de la posición del cursor, use solo el medidordigital para los tres potenciómetros, siga el sistema de coordenadas mostrado.

10987654321

VoltsSalida

0

0 0.25 0.5 0.75 1

Control de Medida (100κ)

10987654321

VoltsSalida

0

0 0.25 0.5 0.75 1

Control de Medida (10κ – carbón)

10987654321

VoltsSalida

0

0 0.25 0.5 0.75 1

Control de Medida (10κ – plastico conductiv.)

Tabla 8


25

Se espera alguna variación en la característica ideal, debido a la dificultad de colocar elcursor con precisión.

Notas:


26

Ejercicio 13Características de un Amplificador de Corriente Continua 1, 2 yx100.

Figura 13

Monte el circuito de la figura 13, con el amplificador 1, colocando la ganancia "coarse" y"fine" en 100 y1.0 respectivamente.

Con el voltaje de entrada del amplificador puesto a cero. Alimente el circuito con +5V, yajuste 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. Veráque el incremento es muy notable y que luego permanece en un valor máximo aunquecontinúe incrementándose el voltaje de entrada. Escribe el valor de éste voltaje máximo.

Voltaje Máximo de salida =

Ajuste el voltaje de entrada para que el voltaje de salida sea menor al valor máximo, estoes, un voltaje entre 9 y 10V; escriba los valores de voltaje para la entrada y la salida.Calcule la ganancia. Esta es, la ganancia máxima posible con este amplificador.

V


27

Amplificador 1 Amplificador 2Voltaje de Salida = =Voltaje de Entrada = =Ganancia = =

Repita el procedimiento con la resistencia conectada a -5V, como indica la línea punteadade la figura 13, y determine la ganancia del amplificador para señales de entrada conpolaridad negativa.

Amplificador 1 Amplificador 2

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

¿Nota alguna diferencia en la ganancia?

La diferencia debe ser pequeña, lo cuál significa que el amplificador puede recibir señalesde AC también. Conecte nuevamente el potenciometro a +5V.

Reemplace el amplificador 1, y coloque en su lugar el amplificador 2 y repita elprocedimiento para determinar los valores máximos de ganancia.

Ahora sitúe los controles de ganancia "coarse" y "fine" a 1 y 0.1 respectivamente. Esterepresenta la ganancia mínima para el amplificador. Conecte la resistencia a +5V.

Coloque el voltaje de entrada aproximadamente a 5V, escriba los valores de voltajes deentrada y salida y calcule la ganancia.

Amplificador 1 Amplificador 2

Voltaje de Salida = =Voltaje de Entrada = =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 elvoltaje de salida para un voltaje de entrada cero, el offset, el máximo posible y los voltajesde entrada y salida. Con la salida seleccionada son valores entre 9 y 10V.

Amplificador x 100

Voltaje offset =Voltaje máximo posible =Voltaje de Salida =Voltaje de Entrada =Ganancia =


28

Ejercicio 14.Características de un Amplificador de Potencia y un Buffer.

Figura 14

Arme el diagrama de la figura 14. Con el amplificador buffer en el circuito, coloque elpotenciometro de plástico conductivo de 10KΩ para un voltaje de salida cero.

Energize el sistema y varíe la resistencia de 10KΩ, a toda su escala. Aunque se espera,el filamento de la lampara no se ilumina. Esto es porque la capacidad de corriente delamplificador buffer no es suficiente.

Con el control colocado a un voltaje de salida máximo, registre los voltajes de entrada ysalida del buffer..

Buffer 1

Voltaje de Entrada =Voltaje de Salida =

Substituya el Buffer por el Amplificador de Potencia y repita el procedimiento. Verá queahora el filamento de la lampara se ilumina debido a la alta capacidad en corriente delamplificador 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 delamplificador de potencia para circuitos que exigen una gran demanda de corriente.

V


29

Ejercicio 15.Características de un amplificador de corriente y aplicación delbuffer.

Figura 15

Monte el circuito de la figura 15, conecte el puente de la línea punteada y deje el bufferfuera del circuito. Sitúe el cursor del potenciometro de precisión 10KΩ, a cero y ajuste elpotenciometro deslizante al valor de su resistencia máxima.

Energize el circuito y regule el voltaje de salida a 1V, a través del potenciometromultivueltas (observe la lectura en el voltmetro digital). Ahora varíe la posición delpotenciometro deslizante desde un máximo a un mínimo y observe la lectura en elvoltmetro digital. Ud. notará la caída debido al incremento de corriente de carga en el

potenciometro. Escriba los valores.

Voltaje máximo en el potenciometro deslizante de 10kΩ = 1.00V

Voltaje mínimo en el potenciometro deslizante de 10kΩ =

La corriente ha variado aproximadamente desde 0.1mA a 1.0mA, lo suficiente paraproducir la caída de voltaje. El amplificador buffer se puede usar para reducir este efectode carga.

Conecte el buffer 1 en el circuito como se muestra en la figura 15, retirando el puente dela línea punteada, y reajuste el voltaje como en el caso anterior, a 1.00V. En la mismaforma varíe la posición del cursor del potenciometro deslizante, sobre toda su escala yobserve la lectura en el voltmetro digital. Notará que no varia, debido al buffer que hareducido el efecto de carga en el circuito.

¿Se cumple el caso?

V


30

Ahora coloque el cursor del potenciometro deslizante en la posición indicada por la tabla 9y observe el voltaje de salida del amplificador de corriente (en el medidor de bobina móvil)para cada posición.

Escriba los resultados completando la tabla. La posición aproximada de la resistencia ylas corrientes correspondientes a 1V se dan en la siguiente tabla.

MAX MIN

Posición de la resistencia 10 8 6 4 2 1

Resistencia KΩ 11 8.7 6.5 4.3 2.1 1

Voltaje (Volts) 1 1 1 1 1 1

Corriente (mA) 0.09 0.11 0.15 0.23 0.48 1.0

Voltaje de Salida

Tabla 9

¿EI voltaje de salida es proporcional a la corriente?

Este ejercicio ha ilustrado las características del amplificador de corriente y la aplicacióndel buffer para circuitos sensibles a los cambios de impedancias.

Notas:


31

Ejercicio 16Características de un Amplificador Inversor.

Figura 16

Conecte el circuito de la figura 16, utilizando primeramente la fuente de voltaje a +5V, yregistre los valores de voltaje a la entrada y a la salida del amplificador.

Voltaje de Entrada =

Voltaje de Salida =

Ahora conecte la entrada del amplificador a -5V y escriba los valores de voltajes en laentrada y la salida.

Voltaje de Entrada =

Voltaje de Salida =

El voltaje del amplificador ¿cumple con invertir la polaridad del voltaje de entrada?

El valor del voltaje de salida no puede ser igual al voltaje de entrada debido al voltajeoffset.

V


32

Ejercicio 17.Características de un Amplificador Diferencial.

Figura 17

Arme el circuito de la figura 17 y encienda el equipo.

Ajuste el voltaje de entrada A para +3V y la de la entrada B en +2V y observe el voltaje desalida resultante. Inserte los valores en la tabla 10.

Repita el procedimiento con la entrada B colocada a +4V e inserte los valores en voltajede salida en la tabla.

Repita el procedimiento para otros voltajes de entrada.

Voltaje de Entrada (A) +3 +3Voltaje de Entrada (B) +2 +4Voltaje de Salida

Tabla 10.

¿El voltaje de salida fue = VA -VB?

Notas:

V


33

Ejercicio 18.Características del Convertidor de Voltaje - Corriente.

Figure 18

Conecte el circuito mostrado en la figura 18, y ajuste el potenciometro de 10KΩ a cerovolts (cursor en el centro).

Alimente el circuito y envíe a la entrada del convertidor V/I, un voltaje de 0.5V. Observe elvoltaje de salida en el convertidor y registre el valor en la tabla 40. La resistencia de cargaes de 47Ω y, sin embargo, la corriente de salida en amperes, puede calcularse dividiendoel voltaje de salida por 47Ω. Escriba el valor de corriente en mA, (1000 x A), en lacolumna de corriente de la tabla 11.

Repita el procedimiento para los siguientes voltajes de entrada ±1.0V, ±1.5V, ±2V einserte los resultados en la tabla 11.

Voltaje de Entrada +0.5 +1 +1.5 +2 -0.5 -1 -1.5 -2Voltaje de SalidaCorriente de Salida (mA)

Tabla 11

¿La corriente de salida es proporcional al voltaje de entrada?

¿La relación de transferencia, es de 10mA/V?

Notas:

+5v -5v0

V


34

Ejercicio 19.Características de un Convertidor de Corriente – Voltaje.

Figura 19

Construya el circuito de la figura 19 y ajuste el potenciometro a un voltaje cero.

Encienda el sistema y envíe un voltaje de 0.5V a la entrada del convertidor V/l. Observe elvoltaje a la salida del convertidor I/V y escriba los valores en la tabla 12.

Repita el procedimiento para los voltajes de entrada de ±,1V, ±1.5 y ±2V. Registre losvalores en la tabla 12.

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

Tabla 12

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

¿Se cumple esa aseveración?

Notas:

V


35

Ejercicio 20Características del Convertidor Voltaje – Frecuencia

Figura 20

Si cuenta con un osciloscópio puede usarlo y controlar la salida para determinar lafrecuencia. En este ejercicio ud usará el counter/timer para medir la frecuencia de salida.Esto limita el rango de frecuencias mensurables, dado que el valor máximo capaz deregistrar es de 500 revoluciones/seg. No obstante, el ejercicio deja ver las principalescaracterísticas de éste convertidor.

Arme el circuito de la figura 20, colocando el control del diferenciador a “1s”, y loscontroles del counter/timer a " Count " y "1s", poniendo el potenciometro de 10KΩ enposición cero.

Energize el sistema y envíe un voltaje a la entrada de 0.2V. Presione el botón reset delcounter/timer y observe los valores. Dichos datos representan la frecuencia de salida delconvertidor V/F. Inserte los datos en la tabla 13.

Repita el procedimiento para los voltajes de entrada: 0.3, 0.4 y 0.5V, insertando losvalores en la tabla correspondiente.

Continúe incrementando el voltaje de entrada, mientras el counter/timer registra lafrecuencia correctamente. En el caso de que la frecuencia supere el valor delcounter/timer, los displays mostrarán solo el valor bajo.

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

Tabla 13

V


36

Ejercicio 21.Características de un Convertidor de Frecuencia - Voltaje.

Figura 21

Implemente el circuito de la figura anterior y energize el sistema con un voltaje de entradade 0.1V, al convertidor V/F. Registre los valores de voltaje obtenidos en la salida delconvertidor F/V.

Varíe los voltajes de entrada para los valores de 2,3,4 y 5V, y vacíe los datos en la tabla.

Voltaje de Entrada (V/F) 1 2 3 4 5Frecuencia de Salida (KHz) 1 2 3 4 5Voltaje de Salida (F/V)

Tabla 14

¿Los voltajes de entrada al V/F son comparables con los voltajes de salida del convertidorF/V?

Ya que la impedancia de salida del convertidor F/V es 100KΩ, sí mide el voltaje de salida,usando el medidor de bobina móvil (m.c.m), la lectura obtenida será baja. Inténtelo con elvoltaje de salida ajustado a 5V.

Voltaje de Salida (Medidor Digital) = 5VVoltaje de Salida (m.c.m) =Voltaje de Salida (m.c.m alimentado a través del Buffer 1) =

Noté que cuando el medidor de bobina móvil (m.c.m), se energiza por el buffer, la lecturaes solo la mitad del valor actual, debido a que la impedancia de entrada del buffer es100KΩ.

V


37

Ejercicio 22.Características de un Rectificador de Onda Completa.

Figura 22

Coloque el voltaje de alimentación de +5V, y mida la salida del rectificador, como semuestra en la figura 22. Escriba los voltajes 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?

Notas:

V


38

Figura 23

Arme el circuito de la figura 23 y ajuste la ganancia del amplificador AC a 10.

Energize el sistema y escriba los valores de voltajes a la entrada y salida del rectificadorde 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 el nivelDC debe haberse eliminado por el amplificador AC.

Para comprobar que la salida del oscilador, es la que se esta rectificando, desconecte elcable de entrada al Amplificador AC.

El voltaje de salida ¿cae a cero?

Notas:

V


39

Ejercicio 23.Características de un Comparador.

Figura 24

Conecte el circuito como se muestra en la figure 24, y asegure que el interruptor dehistéresis este desactivado (OFF).

Ajuste los potenciómetros para que los voltajes en A y B sean 2V. Mida el voltaje a lasalida del comparador. Deberá ser 12V.

Ahora, incremente el voltaje en la entrada B, y el voltaje de salida debe cambiar casiinstantáneamente a cero. Cerciórese de que en lugar de incrementar arriba de 2V, elvoltaje en B disminuye, la salida sigue siendo 12V.

Iguale a 2V el voltaje de entrada y entonces disminuya el voltaje en A, notará que la salidaes 0V, pero al incrementar el voltaje por encima de 2V, permanece a 12V.

Active el interruptor de histéresis (ON) y repita el procedimiento previo; verá que laconmutación en voltaje de 12V a 0V, toma más tiempo.

Las condiciones de elevación y caída del voltaje continúan sin alteración, solo cambia larespuesta en la conmutación.

¿Cuál es el voltaje de histéresis medido?

El circuito tendrá características similares para todas las posiciones del voltaje de entradaen A. Alternando, el voltaje en B puede estar fijo y variar A.

El valor del voltaje histéresis puede colocarse a algún valor deseado, modificando losvalores de los componentes en el circuito.

V


40

Notas:


41

Ejercicio 24.Características de un Circuito Oscilador de Alarma.

Figura 25.

Conecte el oscilador de alarma, según el diagrama de la figura 25, coloque el interruptor"latch" en OFF y ajuste el potenciometro de 10KΩ a 0V.

Energize el circuito y gire el control del potenciometro gradualmente para incrementar elvoltaje a la entrada del oscilador de alarma. Escriba el voltaje 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.

¿Qué ocurre?

Ahora reduzca gradualmente el voltaje de entrada y registre el voltaje en el que sedeshabilita.

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 entradaen el cual comienza a oscilar y así 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 salidaen el oscilador. Se puede incrementar alimentando el altavoz a través de unamplificador de potencia.

V


42

Ejercicio 25.Características de un Interruptor Electrónico.

Figura 26

Use el circuito de la figura 26 y ajuste el potenciometro a cero.

Alimente el sistema midiendo el voltaje a la salida del interruptor electrónico y registre losvalores.

Voltaje de entrada abajo del valor de voltaje con el interruptor cerrado.

Voltaje de Salida =

Ahora incremente en forma gradual el voltaje de entrada y escriba tanto el valor en el queél interruptor cierra, como el voltaje de salida después del cierre.

Voltaje de entrada en el cierre (ON) =

Voltaje de Salida después del cierre =

Ahora reduzca el voltaje de entrada, gradualmente y escriba el valor cuando el interruptorabre.

Voltaje de entrada al abrir el interruptor (OFF) =

Notas:

V


43

Ejercicio 26.Características de un Amplificador Sumador.

Figura 27

Arme el circuito anterior y ajuste el potenciometro de plástico conductivo (conductiveplastic potentiometer) de 10KΩ a su posición central, mientras los otro dos está al mínimopara que su voltaje de salida sea aproximadamente cero.

Active la alimentación y ajuste los potenciómetros, a modo que el voltaje de salida seincremente. Noté que la variación en alguna de las entradas afecta el voltaje de salida.

Comprobará que el incremento en alguna de las entradas, corresponde un aumento en elvoltaje de salida. Sin embargo, la salida de sumador tiene un cierto máximo, en dondealgún incremento en la entrada, no será perceptible a la salida.

Determine el valor máximo a la salida.Este será ligeramente mayor a 10 V (use el Voltmetro digital).

Voltaje de salida máximo posible =

Ahora coloque los voltajes de entrada en los valores indicados en la primer sección de latabla 15 y escriba los voltajes de salida.

V


44

Repita el procedimiento para las posiciones indicadas en la tabla 15 y para posiciones queud. elija.

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 15

¿La salida representa la suma algebraica de los valores en voltaje de las entradas?

Notas:


45

Ejercicio 27.Características de un Integrador.

Figura 28

Polarice el integrador de acuerdo a la figura 28 y coloque su constante de tiempo a 1s.

Energize 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 elvoltaje de salida crece y alcanza un valor máximo después de 10 segundosaproximadamente. Use el medidor digital y registre el valor máximo.

Máximo voltaje de salida =

Presione el botón reset y libérelo, permitiendo que el voltaje de salida se incrementenuevamente desde 0V. Desconecte el cable de entrada al alcanzar un voltaje de hasta 5Vaproximadamente.

¿Qué le sucede al voltaje de salida?

El voltaje de salida debe permanecer constante.

¿Es así?

Vuelva a conectar el cable de entrada y cerciórese de que el voltaje de salida continuaincrementándose.

Presione el botón RESET y libérelo. Ahora compruebe que el voltaje de salida alcanza elvalor 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 debemultiplicar por 10 la constante de tiempo obtenida. Así mismo, la constante de tiempopuede determinarse dividiendo el tiempo que toma entre 10.

V


46

Voltaje de Entrada = 1V

Tiempo que toma el voltaje de salida en alcanzar los 10V =

Constante de Tiempo (Posición 1s) =

Repita el procedimiento con una constante de tiempo a 10s.

Voltaje de Entrada =1V


Constante de Tiempo (Posición 10s)

Coloque el voltaje de entrada a 0.1V y repita el procedimiento con una constante detiempo a 100ms. La constante de tiempo ahora se obtendrá dividiendo el tiempo que tomaentre 100.

Voltaje de Entrada = 0.1V


Constante de Tiempo (Posición 100ms) =

Las constantes de tiempo encontradas, ¿se comparan razonablemente con los valoresexpuestos?

Notas:


47

Ejercicio 28Características de un Circuito Diferenciador.

Figura 29

Implemente el circuito de la figura 29 y coloque los controles del integrador y eldiferenciador a una constante de tiempo de 1s. El medidor de bobina móvil se usa solopara indicar el cambio de voltaje a la salida del integrador.

Active los voltajes de alimentación y ajuste el integrador a un voltaje de entrada de 1V.Presione y libere el botón reset en el integrador y observe el voltaje de salida deldiferenciador.

El voltaje de salida del integrador cambiará a 1V/s durante 10s aproximadamente y lasalida del diferenciador será 1V 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, lasalida del diferenciador deberá caer a cero.

¿Esto es así?

Coloque la constante de tiempo del diferenciador a 100ms y repita el procedimiento,escribiendo el voltaje de salida del diferenciador, después de presionar y liberar el botónreset del integrador.

V


48

Constante de Tiempo a 100msRazón de cambio de voltaje a la entrada = 1V/s

Voltaje de Salida =

Repita el procedimiento con la constante de tiempo del diferenciador a 10ms.

Constante de Tiempo a 100msRazón de cambio de voltaje a la entrada = 1V/s

Voltaje de Salida =

Para esta posición, el voltaje de salida será bajo, del orden de 10mV, si se deseaaumentar el voltaje hasta 1V, se puede usar el amplificador 1, con ganancia 100.

Notas:


49

Ejercicio 29.Características de un Circuito Sample & Hold.

Figura 30

Arme el circuito de acuerdo a la figura 30.

Energize el sistema y presione el botón "sample", mueva el control del potenciometro amodo de cambiar el voltaje de entrada. Registre el voltaje de salida mostrado en elmedidor.

¿El voltaje de salida sigue a la entrada?

Libere el botón "sample" mientras varia el voltaje de entrada.

¿El voltaje de salida permanece en el valor que tenía antes que dejará de oprimir elbotón?

Repita el procedimiento y verifique que con el botón "sample" presionado la salida sigue ala entrada y al liberarlo, la salida se mantiene en el valor del voltaje de entrada.

El valor de la "inclinación" puede determinarse si se desea, observando la variación delvoltaje de salida en el estado "hold".

Nota: El valor es solo del orden de 10mV/min. Se precisa un periodo del de tiempo delorden de 10 minutos para apreciar una reducción de 0.1V.

Notas:

5


50

Ejercicio 30.El Buffer como compensador del efecto de carga en el voltaje desalida del potenciometro.

Adapte el circuito de la figura 31, para cada uno de los tres potenciómetros, 1kΩ, 10KΩ y100KΩ use el medidor de bobina móvil con y sin el buffer.

Repita el procedimiento, tomando lecturas de voltaje, con la perilla ajustada a 0, 1/4, 1/2,3/4 de su escala total.

Figura 31.

Escriba los resultados obtenidos en la tabla correspondiente y trace las características delvoltaje de salida en función de la posición de la perilla, usando el sistema de coordenadascorrespondientes a cada uno de los potenciómetros.

Escriba los resultados y compare sus valores con los obtenidos previamente. Tenga enmente que la impedancia de entrada del Buffer es de 100KΩ. Discuta si hay coherenciaen los datos obtenidos.

Esto ilustra el uso de un amplificador buffer, para reducir el efecto de alguna carga en uncircuito resistivo e ilustra que la carga no necesariamente se reduce a cero. La cargaactual dependerá del diseño del amplificador buffer.

Notas:

V


51

Ejercicio 31El Servo-potenciometro. Variación del voltaje de Salida como unafunción de posición.

Figura 32.

Conecte el voltmetro digital a la salida como se muestra en la figura y conecte el voltajede alimentación.

Coloque el control en la posición que entregue un voltaje de salida positivo máximo,(aprox. +5V). Aproximadamente estará a 178º. Registre el ángulo y el valor de voltaje, enla tabla 16.

360 330 300 270 240 210Posición del dial150 120 90 60 30 0 -30 -60 -90 -120 150

Voltaje de SalidaMax Min

Tabla 16

Nota: El disco se puede mover manualmente con la unidad desconectada, o puedeaplicar fricción presionando la sección en la que esta montado el disco en la parteizquierda de la unidad y luego soltándola. La posición del disco puede ajustarsegirando el eje del conductor manualmente usando el disco de efecto Hall.

Gire el disco a pasos de 30º en dirección de las manecillas del reloj, desde la posición delvoltaje máximo, escribiendo el voltaje de salida para cada paso insertando los valores enla tabla 16. Registre también, la posición del disco que da el voltaje máximo negativorepresentando, en el otro extremo de la pista.

0V

V

V

Sal

0V

Diagrama Eléctrico


52

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

+5

+4

+3

+2

+13

-180 –120 -60

60 120 180-1

-2

-3

-4

-5

Voltajede Salida


53

Ejercicio 32.Medición de Resistencia usando un circuito puente deWheatstone.

Figura 33.

Procedimiento Inicial:

La figura 33, muestra el diagrama del circuito que es necesario para medir resistencias.Antes de iniciar, ajuste el galvanómetro a cero, para ello:

Conecte el medidor a la salida del amplificador, pero con las entradas "+" y "-" delamplificador diferencial cortocircuitadas para asegurar que el voltaje de entrada escero. Coloque el control de ganancia "coarse" del amplificador a 10 y él "fine" a 1.0.

Alimente el circuito y ajuste el control offset para que el medidor de bobina móvilindique cero aproximadamente. Sitúe el control de ganancia a 100 y reajuste el controloffset para una salida cero, de mayor precisión.

Notas: 1.- Para poder hacer este ajuste de forma más sencilla, pre-ajuste la ganancia a 10, comose ha hecho.

2.- La posición del control offset puede requerir un reajuste, debido a la variación detemperatura en la unidad, durante su uso. Es recomendable por lo tanto, hacer el reajustea cero periódicamente, asegurando una mayor exactitud.

Medición de la Resistencia:

Elija la resistencia que va a medir, y ponga el interruptor del potenciómetro en posición IN.

Ajuste el control de potenciometro, hasta que el medidor marque cero, (sí es necesario,use el pre-ajuste poniendo la ganancia del amplificador a 10)


54

Observe la lectura del potenciometro de disco y deduzca los valores de la resistencia dela siguiente manera:

Lectura del disco =Resistencia R3 = 10 x lectura del disco =Resistencia R1 = 10,000 - R3 =Resistencia R2 = 12,000 Ω

Resistencia desconocida R4 = 312

RR

R × =

Para familiarizarse con el equipo y sus ajustes, realice pruebas con otras resistencias.Ponga el interruptor del puente de Wheatstone a OUT, para eliminar la resistenciadesconocida llamada Rx del circuito y conecte las terminales A y B del potenciómetro10KΩ de plástico conductivo a C y 0V, del circuito puente de Wheatstone.

Con el control del potenciómetro 10KΩ, colocado al máximo (posición 10) mida suresistencia como se indica:

1.-Compruebe que el offset del amplificador esta colocado correctamente yajústelo de ser necesario (como se indico previamente), de modo que el circuitoeste balanceado.

2.-En esta situación de balance observe la lectura del disco y registre los valoresen la tabla.

Repita el procedimiento para la medición de resistencias, y escriba sus lecturas en latabla 17.

Calcule la resistencia que corresponda con cada grupo de lecturas.

Potenciómetro 10KΩΩ Dial de lecturaR3

(10 x Dial)R1

(10KΩΩ - R3)R4=

(R3/R1) x 12KΩΩ

Tabla 17

Los valores de resistencia deben variar en pasos de aproximadamente 1KΩ desde unmáximo de 11KΩ hasta un mínimo de 1KΩ, dado que se incluye una resistencia deprotección de 1KΩ en la conexión de variable del circuito de salida.


55

Ejercicio 33.Medición de Voltaje usando el procedimiento de "Balance Nulo".

Método 1

Figura 34.

Primero, coloque el control offset del amplificador 1, de acuerdo al ajuste realizado en elprocedimiento anterior. Con las entradas del amplificador diferencial cortocircuitadas y elcontrol de ganancia “fine” colocado a 1, ajuste el "offset" con el control de ganancia"coarse" a 10 y después a 100.

Siga el diagrama de la figura 34 y coloque el interruptor del puente Wheatstone a OUTpara desconectar la resistencia desconocida y la de 12KΩ.

Sitúe la ganancia "coarse" del amplificador a 10 y ajuste la salida del potenciómetro(conductive plastic) a 4V a través de medidor digital. Este será el voltaje desconocido.

Ajuste el potenciometro de 10 vueltas, para un balance aproximado y entonces obtenga elbalance final. Colocando la ganancia "coarse" del amplificador a 100. Observe la lecturadel disco una vez obtenido el balance, inserte el valor en la tabla 18, y calcule el valor delvoltaje desconocido a partir de:

Voltaje desconocido 1000

lectura del disco= × voltaje de referencia

10001

V

lectura del disco= ×

V


56

Repita el procedimiento los voltajes desconocidos indicados en la tabla 18, colocando losvalores obtenidos y calculado.

Voltajedesconocido

Lectura del balanceDial

VoltajeCalculado

4.03.53.02.52.01.51.0

Tabla 18

De las lecturas tomadas es evidente, que no se pueden obtener en forma directa, voltajesmenores a la referencia. El método tiene también la desventaja de cargar la fuente devoltaje desconocida, lo cual se puede demostrar de la siguiente forma:

Ajuste el voltaje desconocido a 2.0V y obtenga las condiciones de balance. La lectura deldisco será aproximadamente, 2.0.V esperados.

Ahora desconecte la unión entre el potenciómetro (conductive plastic) jack B, y el puentede Wheatstone jack D, y revise el valor del voltaje desconocido que se lee en el Voltmetrodigital.

Voltaje desconocido (cuando se conecta el puente) =Voltaje desconocido (cuando no se conecta al puente) =

Verá que el voltaje incrementa a medida que la carga de 10KΩ del potenciómetro de 10vueltas, se elimina.

Notas:


57

Ejercicio 34.Medición de Voltaje usando el procedimiento del “Balance Nulo".

Método 2

Medición de voltajes menores al voltaje normal disponible.

Realice el procedimiento para la iniciación del offset. Arme el circuito mostrado en lafigura 35, usando el potenciómetro de 100KΩ.

Figura 35.

Ponga el potenciómetro de 10 vueltas en su posición máxima (10,00) y ajuste elpotenciometro 100KΩ para condiciones de balance. El potenciometro de 10 vueltas serábalanceado a modo que la escala total a 1000, represente un voltaje de 1V.

Conecte el jack A del amplificador diferencial, al voltaje desconocido indicado por la líneapunteada de la figura 35.

Localice el voltaje desconocido a un valor mínimo, como 0.25V, ajuste el potenciómetrode 10 vueltas para balance y observe la lectura del disco. Esta lectura representará elvoltaje desconocido, directamente.

Escriba el valor en la tabla 19 y compare con la lectura del medidor digital.

Repita el procedimiento para diferentes voltajes desconocidos dentro del rango de 0 - 1V.

Voltaje de entradadesconocido

0.25

Lectura del disco en balance

Tabla 19.

Como puede ver, este sistema de medición es muy sensible dado que permite medirintervalos de voltaje de 1mV. De igual forma, puede gráficar la linealidad delpotenciometro de 10 vueltas; como ejercicio adicional.

V


58

Medición de voltajes superiores al voltaje normal disponible.

Substituya el potenciometro de 100KΩ (utilizado para la calibración), por el de 10KΩ, yaplique un voltaje de alimentación de +12V en lugar de +5V.

Coloque el disco de control del potenciometro de 10 vueltas en posición 01 00 y conecteel jack A del amplificador diferencial al jack B del puente de Wheatstone, como se observaen la figura 35.

Asegúrese de balancear el puente con el potenciometro deslizante de 10KΩ. Cuando seha hecho, el potenciometro de 10KΩ, se habrá calibrado para que una lectura de disco01,00, represente un voltaje de 1V, y una lectura máxima 10,00, represente un voltaje de10V.

Conecte el jack A, del amplificador diferencial al jack B, del potenciometro bobinado de10KΩ. Y aplique diversos valores de voltajes desconocidos, desde 0-10V. Observe lalectura del disco cuando se hace el balance de cada voltaje desconocido y escriba losvalores en la tabla 20.

Voltaje de entradadesconocidoLectura de disco en balanceMedición de Voltaje (Volts)

Tabla 20

El efecto de carga del circuito puede ilustrarse colocando un voltaje de salida desconocidopor ejemplo, 5V y observando el cambio de voltaje en el medidor digital cuando se quita elcable que va al amplificador diferencial.

Voltaje desconocido (salida conectada al circuito) =Voltaje desconocido (desconectado del circuito) =

Tendrá un ligero efecto de carga debido a la resistencia de entrada del amplificadordiferencial, pero es mucho menor que en el ejercicio anterior.


59

Ejercicio 35.Características del Circuito Integrado LM 35 y la Temperatura

Figura 36

Conecte el Voltmetro al elemento de temperatura IC como se muestra en la figura 36,energize (ON), y observe el voltaje de salida, que representa la temperatura en OC

(V * 100 = OC)

Ahora conecte el voltaje de +12V a la entrada del elemento térmico y escriba los valoresen voltaje a cada minuto hasta que el valor se estabilice. Inserte los valores en la tabla 21.

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

Tabla 21

El ejercicio tuvo el objetivo de ilustrar las características del transductor LM35, e indicar elvalor máximo de elevación en temperatura, usando el calentador a 12V además de indicarel tiempo que se requiere para alcanzar una condición estable.

V


60

Ejercicio 36.Construcción de Termómetro Digital usando las ventajas del DL2312.

Consideraciones Generales.

El voltaje de salida del LM35 es del orden de 0.2V a 20OC. El convertidor V/F, entrega unafrecuencia de salida de 1KHz/V, por lo tanto la señal será de 200KHz. Solo se requiereacondicionar la señal para que excite al contador.

Figura 37

Para esto usará primeramente el convertidor V/F, el contador, un Buffer, el diferenciador yel amplificador de AC.

Guíese por el circuito de la figura 37.

La función del Buffer es minimizar la carga del I.C LM35 para que su salida pueda ser lomás fiable. El diferenciador y el amplificador de A.C. proporcionan una señal bastantelimpia y con la amplitud necesaria para que el contador se active sin problema.

Una vez conectado el circuito, coloque el interruptor (count/timer) en "count" y el " Freerun" a 1s, el contador alcanza un valor igual a la temperatura x 10.

Presione el interruptor RESET, al soltarlo notará que el contador cambia en un segundo almismo valor marcado. Escriba este valor y el valor de voltaje medido en la tabla 22.

Lectura en el VoltmetroVisualización del Contador

Tabla 22

Conecte el elemento térmico. Presione RESET y registre los valores observados cadaminuto hasta un máximo de 10. Revise la coherencia en las mediciones.

Este ejercicio hace notar la versatilidad del sistema entrenador DL 2312.

V


61

Ejercicio 37.Características del Transductor RTD de Platino.

Figura 38

En este ejercicio se conectará un RTD de platino en serie con una resistencia alta parauna fuente DC, y mediremos la caída de voltaje en las terminales RTD. La variación devoltaje en sus terminales será directamente proporcional a la variación de su resistencia.

Arme el circuito de la figura 38 con el voltmetro preparado para medir 2V en DC a escalatotal.

Con la fuente de alimentación conectada en (ON), ajuste el control del potenciometro10KΩ a modo que la caída de voltaje en el RTD sea 0.108V (lectura del voltmetro digital).Esto calibra al RTD de platino para una temperatura ambiente de 20OC, debido a que laresistencia del RTD a 20ºC es 108Ω.

Nota: Si la temperatura ambiente es diferente de 20°C, el voltaje puede ajustarse al valorcorrecto para esta temperatura, si se desea.

(1) Para esto, mida el voltaje en la terminal REF (I.C. LM35) y multiplique por 100los volts leídos; Obtendrá directamente la temperatura ambiente.

(2) La resistencia RTD = 100 + 0.385 x OC. Ajuste la caída de voltaje en el RTD aeste valor.

Ahora conecte la fuente de +12V a la entrada del calentado y observe el valor del voltajeen las terminales (este valor representa la resistencia). Entonces mida el voltaje en laterminal INT del (I.C. LM35). Escriba los resultados en la tabla 23.

Repita las lecturas a intervalos de 1 minuto e inserte los valores en la tabla 23.

Tiempo (min) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Temperatura del RTD (OC)Resistencia del RTD

Tabla 23

Realice el trazo de la gráfica, resistencia contra temperatura del RTD en los ejes dados:

V


62

116

112

108

104

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Analice la linealidad del RTD y su posible valor en 0OC (100Ω aproximadamente).

Durante el ejercicio, el paso de corriente es del orden de 1mA y la resistencia totaldel circuito es de 5KΩ aprox. Por lo tanto, una pequeña variación de resistencia noafecta en gran manera la corriente del circuito, de modo que la caída de voltaje enlas terminales, representa el valor de la resistencia con mayor exactitud.

La corriente a 1mA en el RTD representa una potencia de 0.1 mW disipados en el RTD,de modo que el efecto de autocalentamiento producirá un incremento de temperatura de0.02OC. Casi imperceptible.

RTDResist.(ΩΩ )


63

Ejercicio 38.Características de un Termistor NTC.

Método para medición de resistencia.

Se han escogido Termistores de resistencia alta (330KΩ-500KΩ) para evitar errores porautocalentamiento, dado que la disipación de potencia por el calor es despreciable (delorden de 0.02mW a 20ºC).

Figura 39

R = (Rdial + 1KΩΩ) 99

Nota: Hay una resistencia de 1KΩ en el cable conector a la salida del potenciometro, laresistencia total en el circuito será, el valor de la lectura en el disco + 1KΩ.

Conecte el circuito como se muestra en la figura 39, coloque el interruptor del puente deWheatstone en OUT para desconectar las resistencias de 12KΩ y Rx del circuito, pongala lectura del disco del portenciómetro a 500 aproximadamente.

Energize la fuente de alimentación, ajuste el control del potenciometro hasta que el voltajeindicado por el voltmetro sea 0.05V y después observe la lectura del disco y latemperatura conectando el voltmetro temporalmente al jack “IN” del transductor detemperatura.

Registre los valores de las lecturas del disco y las temperaturas en la tabla 24.

V


64

Ahora conecte 12V a la entrada del calentador a intervalos de 1 minuto, observe losvalores del disco para producir 0.05V a través de la resistencia, además de latemperatura. Escriba los valores en la tabla 24.

Tiempo (min) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Temperatura (oC)Lectura del dial para 0.05VResistencia del Termistor

Tabla 24

Trace la gráfica de la resistencia contra la temperatura, en los ejes dados.

110k

108k

106k

104k

102k

100k

0 10 20 30 40 50

Temp ºC

Observe la linealidad de la gráfica.

La unidad no es adecuada para aplicaciones donde se requiera una indicación exacta dela temperatura. Pero es más adecuada para aplicaciones en circuitos de protección yalarma donde se prevé detectar un cierto valor de temperatura.

La inercia térmica de este dispositivo es baja, debido a su tamaño y al material con quefue hecho, por eso es capaz de reaccionar rápidamente a cambios bruscos detemperatura.

La resistencia del termistor B, esta montada fuera del encapsulado que se calienta, nopermanece constante, debido principalmente a la conducción de calor desde el calentadora lo largo de la tarjeta base, lo cuál reduce su resistencia.

No podemos emplear el mismo procedimiento para medir la resistencia del termistor A,porque ambos el potenciometro de 10 vueltas y el termistor B están conectados a 0V.Podemos medir su resistencia usando el método puente de Wheatstone, pero no habráforma de medir la temperatura de la unidad.

Resist(ΩΩ )


65

Figura 40

Conecte el circuito como se muestra en la figura 40 y ponga el interruptor del puente deWheatstone a OUT. Use el voltmetro digital o el galvanómetro.

Balance el puente del termistor A condicionado para (a) frío y (b) calor y calcule suresistencia en cada condición.

Termistor NTC (Frío) =R3 en balance =R1 en balance =

Resistencia en el termistor 3

*121

RB

Rκ= Ω

Termistor NTC (calor) =R3 en balance =R1 en balance = 10,000 - R3

Resistencia en termistor 3

*121

RB

Rκ= Ω

Cuando se requieren circuitos de alarma o protección, se usan dos termistoresconectados en un circuito puente, como esta en la figura 41.

G


66

Figura 41

Los dos termistores y las dos resistencias de valor similar R, se conectan en un circuitopuente, como el de la figura 41.

Cuando esté en frío, no habrá salida entre las conexiones AB, debido a que el puenteestará balanceado bajo ésta condición.

Cuando la temperatura asciende, la resistencia en el termistor descenderá, el voltaje de laconexión A aumentará y el de la conexión B caerá, por lo tanto una salida más grandeque la obtenida por un circuito termistor.

Notas:

+

DC

-

R

R

T1

T2

A Salida B


67

Ejercicio 39.Características del Termistor NTC utilizado para un circuito dealarma (doble termistor).

Figura 42

Una de las múltiples aplicaciones que puede tener un termistor NTC, es activar unaalarma ante una diferencia de temperatura existente entre dos medios distintos.

En esta practica se utilizara el interior de la caja como un medio y el exterior como otro(temperatura ambiente).

Monte el circuito de la figura 42. Ajuste el potenciometro a la mitad de su recorrido (2.5Ven el Voltmetro digital) y el conmutador de histéresis del comparador en OFF.

Cuando conecte la alimentación, el Buzzer no sonará. Conecte la resistencia calefactorapara aumentar la temperatura interior. Al cabo de algunos minutos el Buzzer sonaráporque se alcanzo la temperatura de disparo. Mida la temperatura interior en el jack "IN".

Para esa temperatura interior, se obtendrá un voltaje que al superar los 2.5V, entregaráun voltaje de 12V a la salida del comparador, activando el BUZZER.

V


68

Compruebe que el dispositivo de alarma se activa para distintas valores de temperatura,solo variando el voltaje de salida del potenciometro. Complete la tabla 25, midiendo latemperatura interior y exterior a intervalos de un minuto.

Tiempo (min)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Alarma deTemperatura

1V1.5V2V

2.5V3V

Temp.(°C)

Tabla 25


69

Ejercicio 40.Características del termopar tipo “K”.

Figura 43

Conecte el circuito de la figura 43, coloque el voltmetro en el rango de 2V y sitúelos loscontroles de ganancia "fine" y "coarse" del amplificador, a 0.25 y 10 respectivamente.

Conecte la fuente de alimentación (ON). Una las entradas A, y B para ajustar el controloffset del amplificador para obtener cero en el voltmetro digital. Ahora las salidas deltermopar, conéctelas nuevamente al amplificador correspondiente, como se muestra en lafigura 43. El voltaje de salida, deberá ser cero con las terminales fría y caliente (hot y cold)a la misma temperatura.

Observe la temperatura dentro y fuera del encapsulado (unión fría). Colocando elvoltmetro a escala de 20V, mida el voltaje en "IN", del transductor de temperatura y lasalida REF del termopar tipo "K". Registre los valores en la tabla 26.

Conecte la fuente de 12V al elemento térmico, observe los valores de voltaje de salida aintervalos de 1 minuto y los valores de voltaje que representan las temperaturas de lasuniones "caliente" y "fría" del termopar

Registre los valores en la tabla 26.

Tiempo (min) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

U. calienteU. FríaTemp ºKDiferencia

Salida Termopar (mV)

Tabla 26

V


70

Realice la gráfica del voltaje de salida contra la diferencia de temperatura entre lasuniones fría y caliente.

200

150

100

50

0

0 5 10 20 25 30 35 40 45

Observe la linealidad.

¿Cuál es la relación en mV/ºC?

El valor real dependerá de la ganancia del amplificador en las posiciones utilizadas.

Notas:

Diferencia de Temperatura

Voltajede

Salida(mV)


71

Ejercicio 41.Características de una Celda fotovoltáica.

Figura 44

Arme el circuito como se muestra en la figura 44.

Con la fuente de alimentación conectada a (ON) ajuste el potenciometro de 10KΩ paraobtener cero volts a la salida del amplificador de potencia. Escriba el voltaje de salida dela celda fotovoltáica:

(a) con el encapsulado transparente cubierto, es decir con la celda a obscuras

(b) con la célula expuesta a la luz ambiental.

Ahora ajuste el control del potenciometro para incrementar el voltaje de salida en elamplificador de potencia, en pasos de 1V. En cada paso, anote el voltaje de salida de lacelda y registre los valores en la tabla 27.

Voltaje en el Filamento de la Lamp. (a) (b) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Voltaje en la celda fotovoltáica

Tabla 27

Las lecturas indicarán un aumento en el voltaje de salida de la celda, a medida queaumenta la intensidad de luz. No podemos establecer una proporcionalidad exacta entrela salida y el nivel de luz, pero sí, algunas de las características principales del dispositivo.

V


72

Ejercicio 42.Características del Fototransistor.

Figura 45

Construya el circuito de la figura 45, y coloque el control del potenciometro de carbón10KΩ, en posición 2, para que la resistencia de carga del fototransistor seaaproximadamente 2KΩ.

Con el circuito energizado (ON), coloque el control del potenciometro de plásticoconductivo 10kΩ, a modo de obtener un voltaje nulo a la salida del amplificador. Apunte elvoltaje de salida del colector:

(a) con el encapsulado transparente, cubierto.(b) con el fototransistor expuesto a la luz ambiental.

Ahora incremente el voltaje de salida del amplificador, a intervalos de 1V y observe elvoltaje colector del fototransistor. Registre los valores en la tabla 28.

Voltaje en el Filamento de la Lamp (a) (b) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Voltaje Colector del fototransistor

Tabla 28

V


73

Trace la gráfica correspondiente al Voltaje 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:

VoltajeColector

Voltaje de la lampara incandescente


74

Ejercicio 43.Detector de Intensidad Luminosa.

Figura 46.

Conecte el circuito mostrado en la figura 46 y ajuste el potenciometro deslizante de 10KΩa modo que la resistencia de carga de la celda fotoconductiva sea aproximadamente 2KΩ.

Ajuste el potenciometro de 100KΩ para que el voltaje que llegue al comparador hagasonar al Buzzer (por ejemplo 1V).

Al aumentar la intensidad luminosa (girando el potenciometro de 10KΩ) el voltaje desalida de la celda irá disminuyendo; al caer por debajo de 1V, el Buzzer comenzara asonar.

Nota: Mediante un voltmetro digital, puede observar como el voltaje de salida en la célulacae al aumenta el voltaje del filamento, debido a la reducción de la resistencia enla célula.

Notas:


75

Ejercicio 44.Características de un Fotodiodo PIN.

Figura 47

Arme el circuito de la figura 47 y con el voltaje de la lampara a cero, observe el voltaje desalida del amplificador diferencial:

(a) con el encapsulado de la lampara cubierto.(b) con el fotodiodo PIN, expuesto a la luz ambiente.

Registre los valores en la siguiente tabla.

Voltaje Filamento de la Lampara (a) (b) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Voltaje actual a la Salida delAmplificador (Volts)

Tabla 29

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

Si fuera necesario, el voltaje puede incrementarse por una amplificación adicional.

V


76

Ahora conecte la salida del fotodiodo PIN al buffer y un amplificado de ganancia variable(figura 48).

Figura 48

Coloque los controles de ganancia "coarse" a 100, y "fine" a 0.3. cerciorase de que eloffset este a cero para una entrada cero, y ajuste el control si es necesario. Use elvoltmetro.

Repita la prueba del fotodiodo, variando los voltajes de salida en la lampará desde 0 a10V en pasos de 1V. Registre los valores en la tabla 30.

Voltaje del filamento de la Lampara (a) (b) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Salida del Amplificador (Volts)

Tabla 30

Observe que el voltaje de salida es proporcional a la iluminación, cuando ésta ultimaaumenta, el voltaje también.

El valor máximo del voltaje de salida se puede adaptar a cualquier valor deseado pordebajo de 10V, ajustando la ganancia del amplificador.

El máximo está limitado a 10V por la saturación del amplificador.

Notas:

V


77

Ejercicio 45.Características del LVDT (Linear Variable Differential Transformer)

Figura 49

En este ejercicio mediremos la salida rectificada usando el voltmetro digital, después seamplificará para ser medido por el medidor m.c.m, donde se aprecia mejor la variación enel voltaje de salida, producido por el núcleo.

Conecte el circuito como se muestra en la figura 49 y energize el sistema. Sitúe loscontroles de ganancia "coarse" a 100 y "fine" a 0.2. Ajuste el control offset para un cero ala salida y escriba los valores obtenidos en la tabla 31.

Ajuste la posición del núcleo girando el tornillo de posición central, es decir, voltaje desalida cero (o mínimo valor). Observe el voltaje de salida y registre los valores en la tabla31.

Gire cuatro vueltas al tornillo en el sentido de las manecillas del reloj, hágalo a intervalosde una vuelta. Haga lo mismo en el sentido contrario. Escribiendo los valores de voltaje desalida en la tabla 31.

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

Voltmetro digitalVoltaje de Salida

Voltmetro m.c.m

Tabla 31

V


78

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 osciloscópio de dos canales, podrá observar el cambio de fase delcircuito al conectarlo de acuerdo a la figura 50, vea también la forma de onda de la señalcuando cruza el núcleo su posición central.

Figura 50

VoltajeDe

Salida(mV)

Posición del núcleo (vueltas desde su posición central

ch1 ch2


79

Ejercicio 46Características de una Resistencia Variable

El transductor de posición de resistencia variable, no es más que una resistencia quecambia de valor al oprimir la barilla plateada.

Figura 51

Conecte el circuito de la figura 51, y mida una vez con el medidor m.c.m, y otra vez con elvolmetro digital.

Alimente el circuito, la lectura del voltmetro indicará 5V.

Tome un vernier y mida la longitud de la barra plateada, presiónela y vea la variación devoltaje a la salida.¿Nota la disminución hasta cero volts?.

V


80

Figura 52.Vernier

Tome medidas a 5, 4, 3, 2, 1 volts e inserte los valores en la tabla.

m.c.m. 5 4 3 2 1volts

DigitalLongitud

Tabla 32.

Represente la gráfica posición / voltaje:

18

16

14

12

10

8

6

4

1 2 3 4 5

¿La relación es Lineal?

Notas:

Posición(mm)

Voltaje (V)


81

Ejercicio 47.Características del Strain Gauge.

Figura 53

Conecte el circuito como se muestra en la figura 53 y coloque los controles "coarse" a 100y "fine" a 0.5.

energize el circuito y sin colocar carga alguna en la galga, ajuste el control offset delamplificador, y obtenga el voltaje cero.

Ponga una moneda sobre la plataforma del eje y escriba el voltaje de salida. Inserte elvalor en la tabla 33.

Agregue peso colocando una moneda adicional. Repita el proceso y escriba los valoresen la tabla.

Monedas 0 1 2 3 4 5 6Voltaje de Salida

Tabla 33


82

Grafique el voltaje de salida contra el número de monedas.

18

16

14

12

10

8

6

4

1 2 3 4 5

¿Es lineal la respuesta?

Notas:

VoltajeSalida

Numero de Monedas


83

Ejercicio 48Características del Sensor de flujo de Aire

Figura 54

Conecte el circuito como se muestra en la figura 54, colocando el control " coarse" a 10 yél "fine" a 1.0. Compruebe que el control de la bomba este en OFF.

Energize el sistema. Ajuste el offset del amplificador continuamente durante este tiempo,colocando el control "course" a 100 cuando se acerque a las condiciones de estabilidad.

Coloque el control Flow/Press en Flow, y compruebe que el control offset está colocadopara una tensión de salida cero.

Observe los voltajes en las salidas + y – del transductor, anotando los valores en la tabla34.

Cambie la bomba a ON y nuevamente observe los voltajes bajo las condiciones deestabilidad, inserte los valores en la tabla.

Bomba OFF Bomba ONVoltaje de salida (+)Voltaje de salida (-)Voltaje del Amplificador 0

Tabla 34

V


84

Ejercicio 49.Características de un Transductor de Presión.

Figura 55

Arme el circuito de la figura 55 y ponga los controles del amplificador "coarse" a 10 y él"fine" a 1.0. Asegure que el interruptor de la bomba este en OFF.

Conecte la alimentación y ajuste el control offset a cero. La unidad se calibra para el valorde la corriente a presión atmosférica.

Cambie el control Flow/Press a Press y conecte la bomba (ON). El voltaje a la salida delamplificador incrementará. Escriba el valor de éste voltaje.

Voltaje de Salida (Bomba off) = 0VVoltaje de Salida (Bomba on) =

Observe que se requiere una gran amplificación debido a la pequeña magnitud de salidadesde el dispositivo.


85

Ejercicio 50.Características de un Sensor de Gas.

En este ejercicio se usara el humo de un cigarro como única fuente. Aunque puede usaralgún otro tipo de gas o humo.

Figura 56

Conecte el circuito como se muestra en la figura 56, energize el sistema y ajuste el offsetdel amplificado 1 con ganancia en 1 a modo de obtener 6V en la entrada "-" delamplificador diferencial (en este caso, se usará el amplificador como fuente dealimentación) y ajuste el potenciometro de 10KΩ para tener 10V en la terminal "supply"del sensor de gas. El interruptor latch de alarma debe estar en posición ON.

Ahora coloque el humo del cigarro arriba del sensor durante un corto periodo de tiempo.La lectura indicada por la escala del voltmetro cambiara y el altavoz sonara por eloscilador de alarma.

Escriba el voltaje de salida del sensor de gas antes de recibir el humo =(ud. necesita esperar cerca de un minuto o dos para que se obtenga la estabilidad en elvoltaje de salida, después la terminal "heater" se conecta a la alimentación).

Voltaje de Salida differential (antes de recibir el humo) =

Voltaje de Salida sensor de gas (después de recibir el humo) =

Voltaje de Salida del differential (después de recibir el humo) =

Notas:

V


86

Ejercicio 51.Características de un Transductor Optoeléctrico de Ranura yaplicaciones para medición y contéo de velocidad.

Figura 57.

Adapte el circuito como se muestra en la figura 57 y ajuste el potenciometro de 10KΩ auna posición en contrasentido a las manecillas del reloj, de forma que se obtenga a lasalida un voltaje cero.

Energize el sistema y observe el voltaje de salida en el jack del sensor optoelectrónicoranurado y a la vez establezca el estado del LED indicador:

(a) con el haz interrumpido por el disco de aluminio(b) con el haz que cruce a través del orificio que esta en el disco dealuminio

Nota: Puede girar la flecha de motor manualmente, usando cualquiera de los discosmontados.

Haz Bloqueado Sin bloqueoVoltaje de SalidaEstado del L.E.D.

Tabla 35.

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 pase através de la ranura.

Observe el display del contador. Debe de notarse el incremento en "1", cada vez que laranura este en línea con el haz.

V


87

¿Lo hace?

De ésta forma se ilustra el uso del sensor optoelectrónico como transductor paraaplicaciones de contéo.

Ahora gire el potenciometro en sentido opuesto a las manecillas del reloj. El motor harágirar el eje. Ponga la velocidad a un valor bajo. La posición 2.5 del control deberá ser paraesto.

El valor del contador aumentará una vez por cada revolución del eje y se puede utilizarpara medir la velocidad del eje.

Presione "reset " y manténgalo presionado. Suelte el botón a un tiempo, utilice un reloj ocronometro, y realice el contéo tras un minuto.

Este valor representa la velocidad del eje en revoluciones por minuto (r.p.m.).Escriba los valores en la tabla 36.

Repita el procedimiento para velocidades ligeramente superiores y registre.

Posición de Control 2.5 30 3.5 4.0

Velocidad de la flecha enr.p.m..

Tabla 36.

Ahora en el counter/timer, free run/1s, coloque a 1s (1 segundo).

Coloque el control del potenciometro 10KΩ en posición 5, para que la velocidad del motorsea mayor. Presione el botón "reset".

El contador cuenta las revoluciones cada segundo y el valor del contéo se congela al finaldel tiempo. El display muestra el contéo, representa el número de revoluciones porsegundo en el eje. Presione "reset" nuevamente y el valor visto deberá corresponder alvalor anterior. Inserte el valor en la tabla 37.

Repita el procedimiento con las posiciones del potenciometro que se indican en la tabla37, y para cada posición anote la velocidad del eje como se visualiza en el contador.

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

Tabla 37

Las combinaciones del transductor y el contador permiten que la velocidad se determinerápidamente.


88

Ponga la velocidad del eje a 1800 r.p.m. (30 rev/seg) y anote la posición delpotenciometro que se requiere para obtenerla.

Posición del potenciometro 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, le serán útiles en losejercicios restantes.

Notas:


89

Ejercicio 52Características del Transductor Optoreflexivo y el Disco deCódigo Gray.

Figura 58.

Conecta el circuito como se muestra en la figura 58, y con la alimentación conectada(ON), escriba los voltajes de cada jack de salida correspondientes a cada L.E.D. en OFF yen ON (Rote el disco manualmente).

L.E.D.OFF Voltaje de Salida =Salida A

L.E.D. ON. Voltaje de Salida =

L.E.D. OFF Voltaje de Salida =Salida BL.E.D. ON. Voltaje de Salida =

L.E.D.OFF Voltaje de Salida =Salida CL.E.D. ON. Voltaje de Salida =

Tabla 38

Ahora gire el eje hasta que éste en posición con todos los L.E.D. apagado (OFF). Gire laflecha del motor y anote el ángulo para el cual todos los LED´s permanecen apagados.Este deberá ser de 45º.

¿Se obtiene?

V


90

Con el eje inicialmente en posición en la que todos los led´s están apagados (OFF); gire eleje en el sentido contrario a las manecillas del reloj (mirando el lado codificado del disco)y anote el estado de los LED´s en cada cambio de posición. Interprete el L.E.D. apagado(OFF) como estado lógico 0 y el L.E.D. encendido (ON) como estado lógico 1. Inserte losvalores en la tabla 39.

Posición C B A0

1

2

3

4

5

6

7

Tabla 39

¿La secuencia anterior coincide con la que se muestra en la figura 59?

Posición C B A0 0 0 01 0 0 12 0 1 13 0 1 04 1 1 05 1 1 16 1 0 17 1 0 0

Figura 59


91

Ejercicio 53Características del Transductor Inductivo.

Figura 60.

Conecte el circuito de la figura 60, colocando la ganancia del amplificador de corrientealterna a 100, la constante de tiempo del filtro pasa bajo en 1s (1 segundo) y los controles"coarse" y "fine" del amplificador a 100 y a 0.2 respectivamente.

Energize el sistema y ajuste el amplificador para que la salida sea cero y el sensorinductivo este en reposo (repita este paso, cada determinado tiempo para evitarmediciones erróneas).

Conecte el motor según la figura 61, para hacer girar la rueda de hierro del transductorinductivo.

Figura 61.

Haga rotar el motor y presione el botón RESET cada 2.5 volts (leídos en la escala delvoltmetro), escribiendo las lecturas en la tabla 40.

Lectura del voltmetro 0 2.5 5 7.5 10Lectura del Contador

Tabla 40

¿Es lineal la relación voltaje-velocidad de éste sensor?


92

Ejercicio 54.Características de un Transductor de Efecto Hall

Figura 62

Conecte el circuito de la figura 62, colocando las ganancias "coarse" y "fine" a 10 y a 1.0respectivamente.

Gire la flecha manualmente a modo de que el imán este en el eje horizontal para que noexista campo magnético que corte el dispositivo de efecto Hall. Observe el voltaje en lassalidas + y -, con el voltmetro digital.

Ahora gire el disco para que el imán este directamente encima del dispositivo de efectoHall. Esta disposición 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 imán en posición horizontal y ajuste el offset del potenciometro para que lasalida del amplificador leído desde el m.c.m sea cero.

Ahora sitúe el imán directamente encima del dispositivo Efecto Hall y escriba los voltajesde Salida

Voltaje de Salida (Sin campo magnético) = 0V

Voltaje de Salida (Con campo magnético max.) =

Estas lecturas indican las características básicas del dispositivo del efecto hall, y validasus posibles aplicaciones como sensor de proximidad.


93

El dispositivo también es adecuado para aplicaciones en medición de velocidad.

Conecte la salida del amplificador a la entrada del Counter/Timer y coloque los controlesen "count" y "1s" respectivamente.

Aplique una entrada al motor para que la flecha rote lentamente, presione "reset" yobserve el valor indicado en el display, el cual representa la velocidad de la flecha enrev/seg.

Cambie la entrada del contador, de la salida del amplificador a la salida deloptotransductor. Presione el botón reset del contador y observe el valor en el display. Estecorresponde a la velocidad del eje medida por el optotransducer. Para compararla con lalectura anterior inserte los valores en la tabla 41.

Repita el procedimiento para otros valores de velocidad.

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

Tabla 41.

¿Son comparables los valores?

Los dispositivos de Efecto Hall, son validos para aplicaciones en detección de proximidad,desplazamiento angular o lineal y medidas de intensidad del flujo magnético o decorriente.

Notas:


94

Ejercicio 55.Características del Tacogenerador de DC de imán permanente.

Figura 63.

Arme el circuito mostrado en la figura anterior colocando los controles del Counter/Timeren "Count" y “Free Run” y los del amplificador, "coarse" y "fine" a 10 y 1.0.

Aplique una entrada al motor y ponga la velocidad del eje a 5 rev/seg, como se indica enel contador después de presionar el botón "reset". Observe los voltajes de salidaindicados por los dos voltmetros y registre los valores en la tabla 42.

Repita el procedimiento para otros valores de la velocidad en el eje, y escríbalos en latabla.

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

Voltaje de Salida (digital)

Voltaje de Salida (m.c.m)

Tabla 42.

V


95

Realice la gráfica de salida proporcional, voltaje contra velocidad del eje.

¿Es proporcional la relación voltaje-velocidad, del eje?.

10

8

6

4

2

5 10 15 20 25 30 35

Ahora calibre el medidor m.c.m para que indique la velocidad directamente. La velocidadmáxima del eje es del orden de 40 rev/seg, es decir, 2400 rev/min. Primero calibrará laescala para que 10V representen 2000 rev/min.

Con el eje fijo, ajuste el control offset del amplificador, para leer cero.Aplique una entrada al motor y ponga la velocidad del eje a 2000 rev/min (rev/seg).

Ajuste la ganancia "fine" para que el m.c.m indique 10V. La escala de voltaje se calibrapara que 10V representen rev/min.

Revise estos valores con los obtenidos en el optotransductor y contador.

Lectura del Voltmetro = 6VVelocidad del eje (6x20=1200 rev/min)=rev/segVelocidad del eje del optotransductor =

Lectura del Voltmetro =3VVelocidad del eje (3x20=600 rev/seg)=10rev/ecVelocidad del eje del optotransductor =

¿Son compatibles las lecturas?

Ahora calibre el voltmetro para que 10V representen 1000 rev/min. Compruebe lacalibración.

Notas:

Voltajede

Salida(volts)

Velocidad del eje


96

Ejercicio 56.Características del Micrófono Dinámico.

En este ejercicio usará el display del LED´s, debido a que la velocidad de respuesta de losdemás medidores es demasiado alto. Se podría utilizar el medidor m.c.m pero requiere deuna alimentación de AC a través del buffer, para que no cargue el circuito. Las lecturasobtenidas serán bajas debido a la inercia del sistema de bobina móvil, pero el medidorindicará un voltaje de salida desde el micrófono.

Figura 64

Arme el circuito de la figura 64 colocando el control de ganancia del amplificador a 100.

Conecte la alimentación y observe el display de led´s, cuando el micrófono sea golpeadoligeramente y más fuerte después.

Cada LED iluminado representa un voltaje de 0.5.V. Los 10 L.E.Ds. indicaran un voltajerepresentativo de 5V.

¿Es posible encender todos los L.E.Ds?

Hable, tosa o cante cerca de la unidad. Verá que el display responderá para algún sonidoque ud. mande.

¿Lo hace?

Conecte el m.c.m a la salida del amplificador a través del buffer 1 y golpee suavemente elmicrófono, para que se enciendan todos los Led´s y registre la lectura máxima.

Voltaje de Salida Máximo (Display de Leds) =5VVoltaje Máximo de Salida (m.c.m)

El m. c. m, debe indicar un voltaje menor.

Notas:


97

Ejercicio 57.Características del receptor ultrasónico.

Figura 65

Arme el circuito indicado por la figura 65, con la ganancia del amplificador AC a 1000, elfiltro pasa bajo a 10ms y los controles "coarse" y "fine" a 100 y 0.5 respectivamente.

Alimente el circuito, ajuste el OFFSET del amplificador con el emisor Ultrasónicodesconectado y conectado nuevamente. Observe la barra de LED´s mientras mantiene sumano o cualquier otro objeto sobre los dispositivos ultrasónicos y acérquela o aléjela deellos.

La barra de led´s debe iluminarse, indicando que ha recibido la señal de frecuencia de40kHz procedente del transmisor ultrasónico.

¿Es así?

Varíe la amplitud de salida con respecto a la distancia en que pone su mano entre eltransmisor-receptor?

¿Cuál es el efecto de mantener la mano quieta?

Mantenga un objeto delgado con un lapicero aproximadamente a 50mm arriba del haz ymuévalo horizontalmente a la derecha o a la izquierda y para una distancia en la queexista una respuesta de salida, registre su valor.

Altura del objeto desde el transmisor–receptor =Distancia sobre la cuál se recibe respuesta =


98

Ponga una hoja de papel o algún otro objeto sobre la unidad del transmisor rompiendo latrayectoria del sonido.

¿Hay ahora algún tipo de respuesta de salida ahora, si coloca la mano?

¿Responde el dispositivo con pequeños golpes, como fue en el caso del micrófonodinámico?

El ejercicio anterior, amplifico una señal recibida, la rectifico, filtro las frecuencias altas ydespués amplifico las frecuencias bajas para que responda el display.

El cambio de frecuencias, produce la modulación en amplitud originada por el movimientode la mano (efecto Doppler).

Los dispositivos de pulsos ultrasónicos se pueden utilizar en mediciones de distancia, através de reflejar la superficie tomando el tiempo entre la transmisión y recepción de unaseñal pulso.

Notas:


99

Ejercicio 58Características del Altavoz de Bobina Móvil.

Figura 66

Ajuste su sistema de acuerdo al diagrama de la figura 66.

Varíe la posición de la resistencia de 10KΩ a su escala total. Esto modificará la frecuenciadel convertidor V/F desde cero, hasta un valor máximo de 5kHz y con un tonocorrespondiente en la bocina (speaker).

¿Se comprueba?

Nota: La forma de onda de salida es cuadrada, no senoidal por lo que el tono producido,no es un tono puro.


100

Ejercicio 59Características del Buzzer

Figura 67.

Implemente el circuito anterior. Coloque el control de la resistencia de 100KΩ, para unvoltaje de salida cero.

Energize y ajuste el control del cursor a modo de ir incrementando gradualmente el voltajeaplicado al buzzer. Escriba el voltaje al cuál el buzzer comienza a trabajar.

Voltaje mínimo para el cual el buzzer trabaja =

Ahora incremente el voltaje aplicado a un máximo disponible.

¿Incrementa la frecuencia de sonido, al aumentar el voltaje?

¿Incrementa la magnitud del sonido, al aumentar el voltaje?

V


101

Ejercicio 60.Características de un Solenoide de DC..

Figura 68

Conecte el circuito mostrado en la figura 68, ajustando la resistencia de 100KΩ para unvoltaje de salida cero.

Alimente el circuito y gire el control del potenciometro para incrementar gradualmente elvoltaje aplicado a la bobina del solenoide. Observe el voltaje al cuál se atrae el núcleo dehierro del solenoide. Este valor es voltaje de recorrido o de arrastre.

Nota: El núcleo comenzará a moverse a un voltaje inferior al valor de voltaje de recorrido(haulage), pero el voltaje de arrastre ocurre cuando se mueva todo el núcleo.

Voltaje de Arrastre =

Repita el proceso colocando su dedo sobre la flecha del actuador a modo de aplicar unapequeña carga y observe el voltaje requerido ahora para el arrastre. Se requiere unvoltaje alto.

¿Es correcto?

Con la bobina excitada, reduzca el voltaje aplicado gradualmente y observe el valor alcuál el núcleo regresa a su posición neutral "voltaje de liberación".

Voltaje de Liberación =Repita el procedimiento con su dedo en el eje y aplique una pequeña presión. Observecual es el voltaje necesario para la liberación del núcleo. La liberación debe presentarseahora con un voltaje alto.

¿Es correcto?


102


103

Ejercicio 61.Características del Relevador de DC.

Figura 69

Arme el circuito de la figura previa, y coloque el control de la resistencia para una salidade voltaje cero.

Conecte el voltaje de alimentación. El relevador debe estar sin energía. Observe el voltajeen los contactos N.C. y N.O. y registre los valores en la tabla 43. Un voltaje de 5Vrepresenta contacto cerrado y 0V contacto abierto. Escriba el estado de los contactos enla tabla.

Aplique 10V al relevador y observe los voltajes en los contactos N.C y N.O. Complete lacolumna de contactos.

Relevador ContactosVoltaje en la Bobina Estado Contacto Voltaje Estado

NC0V cerrado

NANC

10V abiertoNA

Tabla 43

La bobina del relevador tendrá características de voltaje de arrastre y liberación parecidosa los del solenoide.

V


104

Determine los voltajes de liberación y arrastre para este dispositivo, incrementando ydecrementado gradualmente el voltaje aplicado. Escuchará un click cuando el relevadorcambie su estado, notará el cambio a través del Voltmetro digital.

Voltaje de arrastre en el relevador =

Voltaje de Liberación en el relevador =


105

Ejercicio 62.Características de una Válvula de Aire Electrónica.

Figura 707El diagrama de la figura 70, ilustra el funcionamiento de una válvula de aire. Coloque elcontrol del potenciometro a 0V y la válvula de aire en "ON".

Encienda la bomba. "ON" el control de la bomba de aire "Flow/Press" en Press. La válvulade aire esta cerrada y el actuador neumático no opera.Ajuste el potenciometro a 10V a la válvula de aire, el actudor neumático se desplaza,mover el control de la bomba "Flow" , el actudor neumático deja de operar.

La presión de la bomba se aplicará al actuador neumático y la flecha del actuador botará.

¿Se cumple?

Verifique que la variación del voltaje aplicado hace que para el actuador neumático seactive.

¿Es así?

Ahora desconecte la bomba (OFF). La operación de la válvula de aire no tiene efectoalguno sobre el actuador neumático, porque no es presión.

La válvula de aire tendrá voltajes de liberación o arrastre. Determine estos valores parael dispositivo.

Con la bomba (OFF), apague y encienda la válvula de aire para las mediciones.La válvula de aire en "ON" e incremente el voltaje y observe el voltaje al cual aparece laconmutación. Escuchará el "click" cuando el dispositivo este conectado.

Voltaje de arrastre en la válvula de aire =Voltaje de Liberación en la válvula de aire =


106

Ejercicio 63.Características del Motor de imán Permanente.

Figura 71

Arme el circuito y coloque el control de la resistencia a cero volts. Además sitúe a "count"y "Free Run", el contador.

Energize y aplique 10V al motor ajustando el potenciometro. El motor debe de trabajar auna alta velocidad. Déjelo trabajar durante un corto periodo de tiempo y observe laslecturas en el Voltmetro digital.

La lectura en volts representa la corriente en amperes tomados para el motor, dado quees una reducción de voltaje a través de una resistencia de 1Ω.

Presione el botón reset del contador y observe el valor mostrado. Este representa lavelocidad del motor en rev/seg. Registre los valores.

Repita el procedimiento, observando la lectura de la velocidad y corriente para un voltajede motor de 9V, 8V, 7V y 6 V.

Escriba los valores en la tabla 44.

Voltaje aplicado al motor 6 7 8 9 10Ampers comunesVelocidad rev/se

Tabla 44

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

40

V


107

30

20

10

0

0 1 2 3 4 5

Analice sus resultados.

¿Existe proporcionalidad entre la velocidad y el voltaje?

La carga del motor es muy constante.

¿Es así?

Coloque el voltaje aplicado a 6V y observe la velocidad y corriente que toma sin carga.Ahora mueva sus dedos lentamente para que su dedo medio se coloque entre el discoefecto Hall y la superficie del panel, esto ejercerá una pequeña presión al motor.Observará que la corriente es aproximadamente 0.4 (leyendo de 0.4V en le Voltmetrodigital) y entonces observe la velocidad presionando el botón reset.

Sin carga: Corriente = Velocidad =

Con carga: Corriente = 0.4A Velocidad =

Coloque el control de la resistencia de 10KΩ a un voltaje de salida cero. Ahora conectepor medio de un cable la terminal C de la resistencia 10KΩ, a -12V en lugar de +12V.Lentamente incremente el voltaje de salida aplicado al motor. ¿Qué efecto tiene sobre ladirección de giro. ?

¿La dirección de giro cambio?

¿Es el mismo grado de velocidad?

¿La corriente sin carga es la misma?

El ejercicio ilustra las características básicas de un motor DC de imán permanente.

Las características son típicas para el tamaño de éste dispositivo. Para un tamaño mayor,no debe haber gran reducción en la velocidad con carga.

Notas:

Velocidad(rev/seg)

Voltaje Aplicado


108

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