Este documento resume un laboratorio realizado para comprobar los conocimientos sobre el análisis de malla en circuitos. En primer lugar, se midieron las resistencias reales y se montó el circuito propuesto. Luego, se midieron los voltajes y corrientes en diferentes partes del circuito usando un multímetro. Finalmente, se explican conceptos clave como el análisis de malla, la ley de Ohm y los componentes usados como resistencias, fuente de voltaje y protoboard.

1. Laboratorio 6. Circuitos 1.<br />Universidad Distrital Francisco José de Caldas<br />Velosa A. Silvia P. - León R. Cesar A.- Bello G. Iván D. <br />Morticia-30@hotmail.com - cesar-leon14@hotmail.com - idbellog@hotmail.com <br />Porras B. Jorge E.<br />Abril de 2010<br />Objetivos<br />Comprobar los conocimientos adquiridos en clase sobre el análisis de malla en una red midiendo corrientes y voltajes en diferentes partes del circuito<br />Elementos<br />-Voltimetro<br />-Multimetro<br />-Resistencias 1kΩ, 10kΩ, 4.7KΩ, 6.8KΩ, 150Ω, 270kΩ.<br />Resumen <br />El resumen de este sexto laboratorio fue en primer lugar medir cada una de las resistencias para obtener los voltajes reales de cada una, de esta forma los cálculos realizados mas adelante eran la comparación de los ideales con los reales se prosiguió montando el circuito propuesta en la guía de laboratorio después de haber realizado esta parte se midió el voltaje de que fluía de la fuente de voltaje al circuito claro esta que con el circuito montado puesto que si lo mediamos sin el circuito el voltaje requerido no iba hacer exacto por qu4e había una caída enseguida se empezó midiendo los voltajes de cada uno de los elementos que pasaba por el circuito y por ultimo las corrientes de cada uno.<br />Palabras Clave<br />Multimetro, resistencias, Metrología, código de Colores, Simbología Electrónica, esquemas electrónicos, Protoboard, ley de Ohm<br />1. Introducción <br />Una de los análisis de red mas importantes que se va a necesitar en los años posteriores es el análisis de mallas puesto que este mismo se va a necesitar para cuando estemos trabajando electrónica de potencia también es muy importante la ley de ohm puesto que mas adelante cuando estemos trabajando compuertas digitales los cálculos que hagamos tienen que ser los mas precisos puesto que mas adelante cuando necesitemos trabajar con un voltaje exacto como lo son las compuertas lógicas que solo sirven en un rango de 5 voltios y mas aún si necesitamos diferenciar entre un uno lógico y un cero lógico puesto que esos valores si tienen que ser perfectamente exactos para que la compuerta lógica sea capaz de diferenciar y así el proceso de la practica o del circuito que estemos montando no sea vea afectado por voltajes. <br />2. Contenido <br />Multimetro: <br />Imagen tomada de http://www.sumelnet.com/images/<br />multimetro_KMY65.jpg muestra la forma fisica de un multimetro.<br />El amperímetro, el voltímetro, y el ohmiómetro utilizan un galvanómetro para hacer su medición. La diferencia entre estos aparatos es el circuito utilizado con el movimiento básico. Es por lo tanto claro que se puede diseñar un instrumento para realizar las tres funciones de medición. Este dispositivo, tiene un interruptor de función que selecciona el circuito apropiado al galvanómetro y es llamado comúnmente multímetro o medidor-volt-ohm-miliampere (VOM). Uno de los instrumentos de propósitos más versátiles, capaz de medir voltajes de cd y ca, corriente y resistencia, es el multímetro electrónico de estado sólido o VOM. Aunque los detalles del circuito varían de un instrumento a otro, un multímetro electrónico generalmente contiene los siguientes elementos: Amplificador de cd de puente – equilibrado y medidor indicador. Atenuador de entrada o interruptor de RANGO, para limitar la magnitud del voltaje de entrada al voltaje deseado. Sección de rectificación para convertir el voltaje de ca de entrada en voltaje de cd proporcional. Batería interna y un circuito adicional para proporcionar la capacidad para medir resistencias. Interruptor de FUNCIÓN, para seleccionar las distintas funciones de medición del instrumento. Además el instrumento suele incluir una fuente de alimentación para su operación con la línea de ca y, en la mayoría de los casos, una batería para operarlo como instrumento portátil de prueba. Los multímetros analógicos son instrumentos de laboratorio y de campo muy útiles y versátiles, capaces de medir voltaje (en cd y ca), corriente, resistencia, ganancia de transistor, caída de voltaje en los diodos, capacitancia e impedancia. Se les llama por lo general multimeters (en inglés se les llama VOM, volt ohm miliammeters). En últimas fechas se han ampliado y mejorado las posibilidades de funcionamiento de esos medidores se ha aumentado en forma considerable sus posibilidades y su exactitud. Además, mediante el empleo de amplificadores de entrada con transistores de efecto de campo (FET) para mediciones de voltaje cd, sus impedancias rebasan con frecuencia a los 100 MΩ. Por ultimo la escala del óhmetro ya no se ha de llevar a cero para compensar los cambios internos del voltaje de batería o los cambios de escala. Las mediciones de voltaje se pueden efectuar sobre el rango de 0.4 mV hasta 1000 V con exactitudes de 0.1 por ciento. Las mediciones de corriente se pueden llevar a cabo desde 0.1 μA hasta 10 A con exactitudes de 0.2 por ciento. Se miden resistencias tan altas como 40 MΩ con exactitud de 1 por ciento. Las mediciones de resistencia menores tienen una exactitud de 0.2 por ciento. Los multímetros digitales han tomado el lugar de los multímetros con movimientos de D'Arsonval por dos razones principales: mejor exactitud y eliminación de errores de lectura. Sin embargo con frecuencia se agrega una escala analógica en la escala digital para dar una indicación visual de entradas que varían con el tiempo. La posibilidad de observar la indicación del medidor en forma analógica es muy importante cuando se estén localizando fallas en sistemas de instrumentación, por ejemplo, la rapidez con que cambia una variable, al igual que su magnitud, pueden dar indicaciones valiosas en muchas situaciones de localización de problemas.<br />3738245782955Resistencia: Una resistencia o resistor es un elemento que causa oposición al paso de la corriente, causando que en sus terminales aparezca una diferencia de tensión (un voltaje).<br />En el gráfico más abajo tenemos un bombillo / foco en el paso de la corriente que sale del terminal positivo de la batería y regresa al terminal negativo. <br />30810202128520Símbolo de la resistencia Este bombillo / foco que todos tenemos en nuestros hogares es una resistencia. Las resistencias se representan con la letra R y el valor de éstas se mide en Ohmios (Ω). Las resistencias o resistores son fabricadas en una amplia variedad de valores. Hay resistencias con valores de Kilohmios (KΩ), Mega ohmios (MΩ). Estás dos últimas unidades se utilizan para representar resistencias muy grandes. En la siguiente tabla vemos las equivalencias entre ellas: <br />1 Kilohmio (KΩ) = 1,000 Ohmios (Ω)1 Mega ohmio (MΩ) = 1,000,000 Ohmios (Ω)1 Mega ohmio (MΩ) = 1,000 Kilohmios (KΩ)<br />Para poder saber el valor de las resistencias sin tener que medirlas, existe un código de colores de las resistencia que nos ayudan a obtener con facilidad este valor con sólo verlas. Para obtener la resistencia de cualquier elemento de un material específico, es necesario conocer algunos datos propios de éste, como son: su longitud, área transversal, resistencia específica o resistividad del material con que está fabricada.<br />Imagen tomada de http://imagenes.unicrom.com.s3.amazonaws.com/corriente.gif Muestra la forma de una resistencia en un circuito eléctrico<br />Código de Colores<br />Los resistores son fabricados en una gran variedad de formas y tamaños. En las más grandes, el valor del resistor se imprime directamente en el cuerpo del mismo, pero en los más pequeños no es posible. Para poder obtener con facilidad el valor de la resistencia / resistor se utiliza el código de colores Sobre estos resistores se pintan unas bandas de colores. Cada color representa un número que se utiliza para obtener el valor final del resistor. Las dos primeras bandas indican las dos primeras cifras del valor del resistor, la tercera banda indica cuantos ceros hay que aumentarle al valor anterior para obtener el valor final del resistor. La cuarta banda nos indica la tolerancia y si hay quinta banda, ésta nos indica su confiabilidad<br />20237451404620Ley de Ohm: La Ley de Ohm establece que quot;
la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismoquot;
, se puede expresar matemáticamente en la siguiente ecuación:<br />Donde, empleando unidades del Sistema internacional, tenemos que: <br />I = Intensidad en amperios (A)<br />V = Diferencia de potencial en voltios (V) ó (U)<br />R = Resistencia en ohmios (Ω).<br />Esta ley no se cumple, por ejemplo, cuando la resistencia del conductor varía con la temperatura, y la temperatura del conductor depende de la intensidad de corriente y el tiempo que esté circulando. La ley define una propiedad específica de ciertos materiales por la que se cumple la relación:<br />9569459525<br />Un conductor cumple la Ley de Ohm sólo si su curva V-I es lineal, esto es si R es independiente de V y de I.<br />Protoboard<br />ProtoBoard o Breadboard: Es en la actualidad las placas de prueba más usadas están compuestas por bloques de plástico perforados y numerosas láminas delgadas -de una aleación de cobre, estaño y fósforo; que unen dichas perforaciones, creando una serie de líneas de conducción paralelas. Las líneas se cortan en la parte central del bloque de plástico para garantizar que dispositivos en circuitos integrados tipo DIP (Dual Inline Packages), puedan ser insertados perpendicularmente a las líneas de conductores. En la cara opuesta se coloca un forro con pegamento, que sirve para sellar y mantener en su lugar a las tiras metálicas. Un computador basado en el Motorola 68000-con varios circuitos TTL montados sobre una arreglo de protoboard. Debido a las características de capacitancia (de 2 a 30 pF por punto de contacto) y resistencia que suelen tener los protoboard están confinados a trabajar a relativamente baja frecuencias - inferiores a los 10 ó 20 MHz dependiendo del tipo y calidad de los componentes electrónicos utilizados.<br />Imagen tomadad de http://pablohoffman.com/twiki/pub<br />/Oscusb/DocCap08Fabricacion/protoboard.JPG Muestra la forma física de una protoboard<br />Fuente de voltaje:<br />A fuente del voltaje es cualquier dispositivo o sistema eso produce fuerza electromotriz entre sus terminales O deriva un voltaje secundario de una fuente primaria de la fuerza electromotriz. Una fuente primaria del voltaje puede proveer (o absorber) energía a un circuito mientras que una fuente secundaria del voltaje disipa energía de un circuito. Un ejemplo de una fuente primaria es un campo común batería mientras que un ejemplo de una fuente secundaria es a regulador de voltaje. En teoría eléctrica del circuito, una fuente del voltaje es dual de a fuente actual. <br />Análisis de mallas en circuitos resistivos Método a seguir,<br />El método de análisis de mallas es muy utilizado para resolvercircuitos resistivos (circuitos con sólo resistencias) lineales (este método, un poco más ampliado, se aplica a también a circuitosresistivos – reactivos) Resolver en este caso significa ley de tensiones de Kirchoff:<br />4711065352806032753303310890La suma de las caídas de tensiones en todas las resistencias es igual a la suma de todas las fuentes de tensión en un camino cerrado en un circuito. Los pasos a seguir son:1. Graficar el circuito a analizar de manera que no exista ningún conductor (de ser posible) que cruce sobre otro.2. Convertir las fuentes de corriente en fuentes de tensión3. Dibujar las corrientes que circulan por el circuitos con las puntas de las flechas indicando que van en el sentido de las agujas del reloj. Las corrientes se denominan I1, I2, I3,....etc. Ver ejemplo al final.4. Formar una tabla con las ecuaciones obtenidas del circuito (con ayuda de la ley de Kirchoff). El número de filas de la tabla es el mismo que el número de corrientes establecidas en el paso 3. Hay 3 columnas: Las columnas A y B se ponen al lado izquierdo del signo igual y la columna C al lado derecho del mismo signo.5. Para cada ecuación, el termino correspondiente en la columna A es: lacorriente IN multiplicada por la suma de las resistencias por donde IN circula. (donde N es: 1, 2, 3, ..., etc.)6. Los términos de la columna B se restan de los términos de la columna A. Para cada ecuación N, este término consiste de resistencia o resistencias que son atravesadas por corrientes que no es IN y se multiplican por esta otra corrienteIX. Es posible que por esta o estas resistencias (mutuas) pase más de unacorriente aparte de la corriente IN. En este caso la columna B tendrá términos con la forma: –R5 (I4+I5). También es posible que en una malla N halla 2 o más resistores (mutuos) que sean atravesados por corrientes diferentes a IN (son corrientes de otras mallas). En este caso la columna B estará compuesta de 2 o más términos (ejemplo: – R1I3 – R6I7.)7. La columna C está compuesta de términos, que son la suma algebraica de las fuentes de tensión por donde pasa IN. La fuente se pone positiva si tiene el mismo sentido de la corriente y negativo si tiene sentido opuesto.8. Una vez elaborada la tabla, se resuelve el sistema de ecuaciones para cada IN. Se puede hacer por el método de sustitución o por el método de determinante. Al final si un valor de I tiene un valor negativo significa que el sentido original supuesto para ella era el opuesto Ejemplo: Para obtener los valores de las corrientes en el siguiente circuito, se siguen los pasos antes descritos y se obtiene la tabla.<br />Como hay tres corrientes incógnitas, hay tres filas en la tabla.<br />Utilizando el método de sustitución o con ayuda de la determinantes se obtienen los siguientes valores:I1 = 0.348 amperiosI2 = 0.006285 amperiosI3 = -1.768 amperios. (el signo menos indica que el sentido supuesto de lacorriente I3 no era el correcto.<br />3. Resultados y medidas<br />Realizar el montaje del siguiente circuito<br />Circuito hecgo con electronics workbench<br />Medir la resistencia de cada circuito<br />RXVal. IdealValor RealVol mediR11KΩ981 Ω1.04VR210KΩ9.85 K Ω4.77VR34.7KΩ4.59K Ω3.14VR46.8KΩ6.65K Ω0.08VR5150Ω148.9 Ω0.32VR61K Ω982 Ω0.36VR710K Ω9.86K Ω3.68VR84.7K Ω4.59K Ω0.9V<br />Medir cada una de las corrientes del circuito<br />IxCorriente medidaA11.06 mAA20.48 mAA30.48 mAA40.68 mAA50.68 mAA61.05 mAA70.56 mAA80.56 mAA90.56 mAA100.36 mAA110.37 mAA120.37 mAA130.19 mAA141.19mA<br />4. Conclusiones <br /> <br />Análisis de mallas es importantes conocerlas puesto que mas adelante se irán a necesitar en electrónica de potencia cuando estemos viendo una parte de corriente alterna.<br />Es muy importante conocer a completa cabalidad la ley de Ohm puesto que es necesario mas adelante cuando abordemos el tema de compuertas lógicas en donde la precisión para el voltaje de diferencia entre seros y unos lógicos debe ser perfecto<br />Aprendimos también que las leyes de ohm se pueden aplicar en la mayoría de los circuitos y es una forma fácil y segura de resolverlos.<br />5. Referencias<br />http://www.sumelnet.com/images/ multimetro_KMY65.jpg <br />http://pablohoffman.com/twiki/pub/Oscusb/DocCap08Fabricacion/protoboard.JPG<br />http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm<br />Autores: Velosa A. Silvia P. - León R. Cesar A.-Bello G. Iván D. - <br />