DIODOS RECTIFICADORES DE MEDIA ONDA

Pedro Javier Ruiz Rojas1, Jeison Andrs Crdenas Ruiz2

Fundacin Universitaria de San Gil UNISANGIL, Facultad De Ciencias Naturales E Ingeniera Electrnica Analgica I Yopal, Colombia
Pedruiz20@gmail.com Popeyejacr@hotmail.com

Resumen En este laboratorio realizamos pruebas con el diodo rectificador de media onda, el diodo planteado era el diodo 1N4001, pero en comercio encontramos un homnimo que reemplazaba a cabalidad el que se plante. Para la realizacin de la prctica utilizamos el diodo que conseguimos (1N4007) y diversas resistencias. sta prctica de laboratorio gira en torno al montaje de un circuito sencillo a base de un diodo rectificador de media onda y una resistencia al cual le realizamos diferentes evaluaciones entre los cuales una medicin con el osciloscopio al voltaje que atravesaba el diodo y la resistencia para observar su oscilacin y la respectiva correccin. Los circuitos fueron montados en Protoboard y se us un Multmetro para medir los valores de salida, as como observamos la variacin del voltaje a travs de un osciloscopio;.

Keywords Logic gates, AND gate, NAND gate, OR gate, NOR gate, NOT gate, transistors, binary code.

I.

INTRODUCCIN

Palabras clave Diodo rectificador, diodo 1N4001, diodo 1N4007, osciloscopio, voltaje en una fuente de corriente alterna. Abstract In this laboratory we tested the logic gates AND, NAND, OR, NOR and NOT. For the realization of it we used transistors (2N3904), various resistors and LEDs, first we designed schemes and then virtually simulated to test the proper operation and that these had no output values other than those of their respective truth table. This lab revolves around the assembly of five circuits which are related to the logic gates that are studying and the study, analyzing and comparing the results. The circuits were assembled on breadboard and we used a LED as a terminal to verify the outputs of each gate.

Los diodos rectificadores son ampliamente usados en la electrnica moderna, convirtindose casi en un elemento bsico en la construccin de circuitos en donde se es muy necesario proteger los componentes de corrientes en inversa que pueden llegar a afectar el rendimiento del sistema en s o arriesgar la integridad de algunos componentes altamente sensibles. Los diodos rectificadores son ideales para corregir la oscilacin del voltaje en una entrada AC, ya que por sus propiedades internas no permiten el paso de la corriente en inverso, lo que ocasiona que los picos negativos sean totalmente suprimidos, algunas variaciones en las combinaciones de varios diodos pueden crear un puente de diodos rectificadores de onda completa que no solo eliminan la oscilacin negativa si no que la corrigen y convierten en oscilacin positiva creando pulsos continuos de corriente en la misma direccin. Los diodos rectificadores ms comunes son los diodos 1N4001 y 1N4007, de los cuales usamos el 1N4007 en las pruebas que vern a continuacin. En dichas pruebas evaluamos el rendimiento de este y documentamos los resultados obtenidos mediante el Voltmetro y el Osciloscopio, adems de unos resultados acordes a los esperados tambin estudiamos la relacin de Potencia que deben soportar las resistencias antes de quemarse y el cuidadoso clculo que se debe hacer previamente para evitar accidentes en el circuito al sobreexigir a los componentes que lo conforman.

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Estudiante Ingeniera Electrnica Estudiante Ingeniera Electrnica

MARCO TEORICO DIODO RECTIFICADOR 1N4001

Este es uno de los diodos ms comnmente utilizados y sencillos. Se usa habitualmente como proteccin contra voltaje inverso. Es un estndar en infinidad de fuentes de alimentacin, conversores DC a DC y proyectos con placas de prueba (breadboards). Est clasificado como para soportar hasta 1A/50V. En este caso, el diodo permite el paso de la corriente sin restriccin. Los voltajes de salida y de entrada son iguales, la intensidad de la corriente puede calcularse mediante la ley de ohm. POLARIZACIN INVERSA (Vi < 0) En este caso, el diodo no conduce, quedando el circuito abierto. No existe corriente por el circuito, y en la resistencia de carga RL no hay cada de tensin, esto supone que toda la tensin de entrada estar en los extremos del diodo.

DIODO RECTIFICADOR 1N4007

Diodo rectificador de 1Amper, utilizado en la elaboracin de fuentes de poder, adems de ser utilizado como proteccin en circuitos, ante la alimentacin con polaridad invertida. El Diodo 1N4007 es un dispositivos utilizado hoy en da en muchos proyectos electrnicos. 1N4007 es uno de los diodos de una serie muy utilizados en infinidad de equipos electrnicos. Se utiliza principalmente para convertir la corriente alterna en directa. Su encapsulado es de tipo DO41.

Figura 1. Tensin de entrada de la fuente (Vi).

Figura 2. Grfica del paso de voltaje en un diodo polarizado en directa.

Foto 1. Diodo rectificador Figura 3. Tensin rectificada por el diodo.

DIODO ONDA

RECTIFICADOR

DE

MEDIA

OSCILOSCOPIO
Un osciloscopio es un instrumento de medicin electrnico para la representacin grfica de seales elctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado en electrnica de seal, frecuentemente junto a un analizador de espectro. Presenta los valores de las seales elctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje Y (vertical) representa tensiones.

El rectificador de media onda es un circuito empleado para eliminar la parte negativa o positiva de una seal de corriente alterna de lleno conducen cuando se polarizan inversamente. Adems su voltaje es positivo POLARIZACIN DIRECTA (Vi > 0)

La imagen as obtenida se denomina oscilograma. Suelen incluir otra entrada, llamada "eje THRASHER" o "Cilindro de Wehnelt" que controla la luminosidad del haz, permitiendo resaltar o apagar algunos segmentos de la traza. Los osciloscopios, clasificados segn su funcionamiento interno, pueden ser tanto analgicos como digitales, siendo el resultado mostrado idntico en cualquiera de los dos casos, en teora.

2) Plantear un circuito base con elementos bsicos tales como lo son el diodo rectificador de media onda y una resistencia para obtener resultados prcticos de anlisis a un voltaje de salida corregido. 3) Analizar y corroborar la informacin presentada durante el curso de Electrnica Digital acerca del funcionamiento interno de un diodo y su rol corrigiendo media oscilacin.

Foto 2. Osciloscopio.

4) Complementar la informacin recibida en el transcurso del curso, haciendo observaciones de primera mano encaminadas a entender cmo funcionan los diodos rectificadores y cmo stos pueden utilizarse en circuitos ms grandes para evitar daos por corrientes inversas.

GENERADOR DE SEALES
Un generador de seales, de funciones o de formas de onda es un dispositivo electrnico de laboratorio que genera patrones de seales peridicas o no peridicas tanto analgicas como digitales. Se emplea normalmente en el diseo, prueba y reparacin de dispositivos electrnicos; aunque tambin puede tener usos artsticos. Hay diferentes tipos de generadores de seales segn el propsito y aplicacin que corresponder con el precio. Tradicionalmente los generadores de seales eran dispositivos estticos apenas configurables, pero actualmente permiten la conexin y control desde un PC. Con lo que pueden ser controlados mediante software hecho a medida segn la aplicacin, aumentando la flexibilidad. II. A. DESARROLLO DE CONTENIDOS Objetivos 1) Comprender, mediante la prctica, el funcionamiento interno de un diodo rectificador de media onda aplicando la teora vista en Electrnica Analgica I. B. Experiencia No. 1

DIODO RECTIFICADOR ONDA 1N4007

DE

MEDIA

En esta primera experiencia tuvimos que realizar un par de intentos ya que por errores de clculo utilizamos una resistencia que soportaba menor potencia y se quem y no obtuvimos resultados propicios para estudio.

Foto 3. Resistencia quemada.

Lo que sucedi fue que la resistencia slo soportaba de Watt y a travs de sta estaba pasando 1 Watt. Demostrado a continuacin:

Aplicamos un voltaje pico de a pico de 20V, lo que indica que es un voltaje promedio de 10V, a una resistencia de 100.

Como podemos observar la resistencia slo resiste una cuarta parte de la potencia que estaba recibiendo, por tal motivo se quem. En el segundo intento utilizamos una resistencia de 1K para asegurarnos que la potencia que cae sobre la resistencia ser inferior a la que soporta sta, demostrado a continuacin: Aplicamos un voltaje pico de a pico de 20V, lo que indica que es un voltaje promedio de 10V, a una resistencia de 1K.

Figura 5. Circuito planteado para la compuerta lgica AND.

Observamos que en esa compuerta se usan dos transistores (2N3904), resistencias entre 25 ohms y 600 ohms y switches para activar o desactivar las entradas. El flujo de la corriente a travs del circuito es moderado por los transistores ya que ste depende de la diferencia de valor entre las corrientes entre el Colector y la de la Base de los transistores, cuando la corriente es mayor en la Base el paso estar cerrado del Colector al Emisor y viceversa cuando la corriente es mayor en el Colector. Esto conmuta la seal y al cerrar el circuito en ambos switches, el transistor amplifica la seal (el voltaje) haciendo que el led encienda, caso que no ocurre cuando se cierra el circuito en un solo switch.

Vemos, entonces, que la potencia al ser de 0,1W es inferior a los 0,25W que soporta la resistencia (1/4W).

Figura 6. Tabla de verdad para una compuerta lgica AND.

C.

Experiencia No. 2

COMPUERTA LGICA OR

Figura 8. Tabla de verdad para una compuerta lgica OR.

Para esta segunda experiencia realizamos el montaje de la compuerta OR en nuestra protoboard. Previamente habamos hecho el diseo del circuito mediante el software Proteus, el cual tambin fue simulado para verificar su correcto funcionamiento.

D.

Experiencia No. 3

COMPUERTA LGICA NOT En esta experiencia hicimos un anlisis a la compuerta NOT, realizando el montaje respectivo en nuestra protoboard. El diseo ya estaba diagramado y simulado en el software Proteus, gracias al cual corroboramos que la compuerta estaba funcionando de forma adecuada y concorde a su tabla de verdad.

Figura 7. Circuito planteado para la compuerta lgica OR.

En esta compuerta utilizamos dos transistores (2N3904), resistencias entre 25 ohms y 810 ohms y dos switches para activar o desactivar las entradas. En esta compuerta tambin observamos que los transistores conmutan la seal y amplificando el voltaje de salida hacia el led cuando el switch se cierra, en este caso con que cualquier entrada sea 1 la tensin que llega al led es suficiente para encenderlo.

Observamos que en esa compuerta se usan dos transistores (2N3904), resistencias entre 22 ohms y 820 ohms y dos switches para activar o desactivar las entradas. En esta compuerta nos damos cuenta que cuando el switch est cerrado el voltaje que atraviesa los transistores desde el emisor a la base del segundo transistor es baja y no enciende el led y esto se traduce en una salida 0. Por el contrario, si abrimos el circuito el voltaje va a pasar casi directamente hacia el led dado que las corrientes en las bases de ambos transistores es menor que las de los colectores.

Figura 9. Circuito planteado para la compuerta lgica NOT.

a tierra el cual es a travs de la resistencia de 400 ohms hacia la resistencia de 25 ohms y al tierra, el voltaje que atraviesa por el otro camino no es suficiente para encender el led lo que indica salida igual a 0.

Figura 10. Tabla de verdad para una compuerta lgica NOT.

E.

Experiencia No.4

COMPUERTA LGICA NAND En esta experiencia estudiamos el comportamiento de la compuerta NAND, realizando el montaje respectivo en nuestra protoboard. El diseo ya estaba diagramado y simulado en el software Proteus, mediante el cual comprobamos que la compuerta estaba funcionando de forma adecuada y concorde a su tabla de verdad. F.

Figura 12.Tabla de verdad para una compuerta NAND

Experiencia No. 5

COMPUERTA LGICA NOR En esta ltima experiencia hicimos el montaje correspondiente a la compuerta NOR, transportamos a medio tangible el esquema que habamos planteado previamente. El diseo ya estaba diagramado y simulado en el software Proteus, con el cual, adems de hacer el diseo, testeamos la salida de dicha compuerta para asegurarnos que era de acuerdo a su tabla de verdad.
Figura 11. Circuito planteado para la compuerta lgica NAND.

Podemos darnos cuenta que en sta compuerta se usan dos transistores (2N3904), resistencias entre 25 ohms y 810 ohms y 2 switches para activar o desactivar las entradas. En esta compuerta podemos observar que al cerrarse slo un switch, la corriente se divide en las bases de los transistores dando como resultado el paso de la corriente a travs de los colectores hacia los emisores directamente y encendiendo el led. Si dejamos abiertos ambos switches pasa exactamente lo mismo, pero si cerramos los dos al tiempo, la corriente buscar el camino ms rpido

Figura 13. Circuito planteado para la compuerta lgica NOR.

Observamos que en esa compuerta se usan dos transistores (2N3904), resistencias entre 48 ohms y 4000 ohms y 2 switches para activar o desactivar las entradas. Al poner a prueba pudimos observar que al dejar abiertos los dos switches la corriente pasa por los colectores hacia los emisores sin problema ya que la corriente en la base era menor, lo que se traduce en salida igual a 1. Si por el contrario dejamos uno o los dos switches cerrados, el voltaje estar dirigido hacia el polo a tierra que est conectado a la resistencia de 167 ohms, lo cual se traduce en salida igual a 0.

3) Analizamos, pareamos y comparamos los resultados obtenidos en las diferentes pruebas realizadas a las compuertas, comprobando que stos son acordes a las respectivas tablas de verdad. 4) Aprendimos del uso y manejo de una compuerta digital, su incorporacin a un sistema mucho ms grande y a la lgica que stos pequeos componentes aplican en la toma de decisiones en un dispositivo. 5) Individualizamos las compuertas de acuerdo a su lgica y funcionamiento, de acuerdo a esto adquirimos la capacidad de decisin respecto al tipo de compuerta necesaria para arrojar resultados en una situacin especfica. H. Bibliografa

[1] (2013) Wikipedia La Enciclopedia Libre. http://es.wikipedia.org/wiki/Puerta_l %C3%B3gica [2] (2013) Electrnica Unicrom. http://www.unicrom.com/Tut_compu ertanand.asp
Figura 14. Tabla de verdad para una compuerta NOR

G.

Conclusiones 1) Comprendimos el funcionamiento interno de una compuerta lgica tras analizar los resultados obtenidos en las pruebas realizadas

[3] (2013) Electrnica Unicrom. http://www.unicrom.com/Tut_compu ertanor.asp [4] (2013) Wikipedia La Enciclopedia Libre. http://es.wikipedia.org/wiki/Transisto r

2) Conocimos la estructura interna de una compuerta lgica y su construccin usando materiales comunes de laboratorio como transistores y resistencias.