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CAD PARA ELECTRONICA
COMPONENTE PRACTICO
ALEJANDOR HURTADO FIERRO CODIGO: 16.763.693
TUTOR NELSON HUMBERTO ZAMBRANO
GRUPO: 302526_9
PROGRAMA: INGENIERIA ELECTRONICA
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA (UNAD) ESCUELA DE CIENCIAS BSICAS, TECNOLOGA E INGENIERA
MARZO 2015
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INTRODUCCION
En el mundo de hoy existe la ayuda de diversos software para realizar la simulacin
en cuanto a montaje de circuitos en todos los campos y la prueba de ellos en tiempo
real, tambin poder realizar proyecciones y posibilidades dependiendo del proyecto.
Esto es lo que se da a entender y ensea al alumno en este componente prctico,
donde se combina la parte un montaje de un circuito real y la interaccin de dos
software distintos, PROTEUS y MATLAB.
Se espera entonces que este tema deje claro los conocimientos de la interaccin entre
hardware y software ya que se parte de la orden de uno y la visualizacin en el otro.
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ABSTRACT
This practice component has as objective to development the knowledge about
simulation and comparison between hardware, software and mathematics calculates.
For that reason was necessary to development the all items for to know the system
and software, additional is necessary to remember all knowledge about OHM low,
Kirchoff low voltage and current.
The point 6th is about matlab knowledge and all properties about it; also the student
was necessary knowledge about software program.
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OBJETIVOS
1. Entender y manejar el software MATLAB en lo que respecta a programacin.
2. Aplicar la utilidad del software PROTEUS en anlisis de circuitos y comprobar
la ley de OHM.
3. Entender y aplicar conocimientos de circuitos en corriente alterna.
4. Comprobar que la simulacin por software tiene una aproximacin con la
realidad de un 99%.
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PRACTICA 1.
Realizar los clculos tericos para el circuito que se presenta en la figura 1. All se
debe calcular el valor de voltaje de cada resistencia, la corriente total, la cada de
voltaje en (a), (b) y (c), y las corrientes que circulan en R1, R3, R8 y R10.
Figura 1. Circuito mixto
Las resistencias impares (R1, R3, R5) tienen un valor de 2,2K y las resistencias
pares (R2, R4, R6) un valor de 1000. La tensin (B1) del circuito es de 12,5V
Nota : Por cuestiones prcticas de valores comerciales la prctica se realizo con
resistencias de 1K y no de 980 como peda la gua originalmente.
Desarrollo.
a. Hallamos Rt
Se halla el paralelo entre R11 y R10 que es igual a RE1 = 0.69 Ohm.
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b. Resolvemos las series (R4+R5) ; (R8+R6); (R9+RE1)
RE2= (R4+R5) = 3.2k; RE3= (R6+R8) = 2k ; RE4= (R9+RE1) = 2.89k
c. Resolvemos las serie (RE2+R7), el paralelo entre (RE3 y RE4) y el paralelo
entre (R1, R2, R3).
RE5= (RE2+R7) = 5.4k.
El paralelo entre R3 y R4 seria RE6= (R3*R4)/(R3+R4) = 1.18k
El paralelo entre R1, R2 y R3 = RE7 = (1/(R1+R3) +1/R2) = 0.527k
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d Entonces Rt = RE5+RE6+RE7 ; por lo tanto Rt= 7.107
Ahora calculamos la Corriente total del Circuito.
=
=
12
7.1 = .
Ahora se Calcula el voltaje de Cada Resistencia.
De acuerdo con el anlisis el voltaje en R1, E2 y R3 es igual que VR7 yq que estn
en paralelo; por lo tanto:
7 = 7 = 1.69 0.527 = .
4 = 4 = 1.69 1 = .
5 = 7 = 5 = 1.69 2.2 = .
= 1 = 12 0.891 = .
= 3 = 6 = 1.69 1.18 = .
8 = 8
6 + 8=
2 1
2= ( )
6 = 8 = = ( )
9 = 9
9 + 1=
2 2.2
2.2 + 0.69= . ( )
10 = 11 = 9 = 2 1.53 = .
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Ahora realizamos los clculos de corrientes.
1 = 3 =1
1=
0.891
2.2= . ( )
8 =8
8=
01
1= ( )
10 =10
10=
0.47
1= . ( )
Se ejecuta la simulacin en software Proteus.
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PRACTICA 2.
Con base al circuito de la figura 2, realizar los clculos, el estudiante elige los
valores de R1, R2 y C1 para un voltaje B1 = 9 voltios. Calcular el valor de la
corriente de la fuente de voltaje al momento de cerrar el circuito, calcular el
tiempo de carga del condensador C1.
Figura 2. Circuito RC
Nota: Tener en cuenta que en la prctica se debe colocar un Capacitor en DC.
Realizar la simulacin y comprobar los valores calculados, modificar los
valores de C1 y R2, diligenciar la siguiente tabla con los valores obtenidos de
tiempo de carga y corriente del circuito:
Para hallar el voltaje de carga del condensador se tiene la siguiente Ecuacin:
= (1
)
=
Para hallar la corriente de carga del condensador se tiene la siguiente
Ecuacin:
=
(
)
Realizando los clculos se Obtienen los siguiente valores para los tiempos
estipulados dejando el valor R2=4.7 k y un T= 0.05 Sg
V (volts) R1 R2 C1 (uF) Tao(sg) t(sg) Vc(volts) Ic(mA)
9 220 4700 2200 0,484 0,5 5,80 0,65
9 470 4700 2200 1,034 0,5 3,45 1,07
9 1000 4700 2200 2,2 0,5 1,83 1,26
9 2200 4700 2200 4,84 0,5 0,88 1,18
9 4700 4700 2200 10,34 0,5 0,42 0,91
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Para R1 fijo = 220 Ohm, T = 0.5 Sg y Capacitancia Variable
V (volts) R1 R2 C1 (uF) Tao(sg) t(sg) Vc
(volts) Ic(mA)
9 220 4700 330 0,0726 0,3 8,86 0,03
9 220 4700 470 0,1034 0,3 8,51 0,10
9 220 4700 680 0,1496 0,3 7,79 0,25
9 220 4700 1000 0,22 0,3 6,70 0,47
9 220 4700 2200 0,484 0,3 4,16 0,98
Se puede Observar que R1 y C1 son directamente proporcionales al tiempo
de Carga, es decir que entre ms grande sea la Resistencia o la capacitancia
el tiempo de carga ser mayor.
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Practica No. 3. Circuito RLC
Con base al circuito de la figura 3 calcular el valor de la corriente de la fuente
de voltaje al momento de cerrar el circuito, calcular el tiempo de carga del
condensador C1.
Figura 3. Circuito RLC
Realizar la simulacin y comprobar los valores calculados, modificar los valores
de L1, C1 y R2.
Para calcular la corriente en un circuito se tiene lo siguiente:
=
=
+ ( )
En donde Xl es la reactancia Inductiva y Xc es la Reactancia Capacitiva.
= 2 =1
2
Donde f = Frecuencia en Hz, L es la inductancia en Henrios y C es la
Capacitancia en faradios.
De estas frmulas se obtienen las tablas para ls diferentes valores de I:
Para R=220 Ohm , L = 50 mH y f = 60 hz.
V (volts) R1(Ohm) L1(mH) C1 (uF) f (Hz) Ic(mA)
9 220 50 330 60 2,02
9 220 50 470 60 1,91
9 220 50 680 60 1,84
9 220 50 1000 60 1,79
9 220 50 2200 60 1,74
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Para R=220 Ohm , c = 2200 uF y f = 60 hz.
Simulacin del circuito.
Se realiza una sola simulacin ya que para los dems valores solo cambian
las magnitudes de los voltajes y corrientes.
Se puede observar el desfasaje producido por el capacitor y la bobina.
V (volts) R1(Ohm) L1(mH) C1 (uF) f (Hz) Ic(mA)
9 220 50 2200 60 1,74
9 220 100 2200 60 1,33
9 220 150 2200 60 1,12
9 220 200 2200 60 0,99
9 220 250 2200 60 0,89
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PRACTICA 4.
Implementando los conocimientos en el diseo de circuitos digitales bsicos,
el estudiante encontrar de forma terica la funcin del sistema de la figura 4.
Debe representar la tabla de verdad de la funcin, por medio del software de
simulacin comprobar los estados de las variables y la tabla de verdad.
Se Realiza la simulacin y la tabla de verdad correspondiente al circuito
montado.
Tener en cuenta que la tabla de verdad se realiza colocando el bit A con
menos valor significativo.
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Tabla de Verdad.
D C B A Out
0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 1 0
2 0 0 1 0 0
3 0 0 1 1 0
4 0 1 0 0 0
5 0 1 0 1 0
6 0 1 1 0 0
7 0 1 1 1 0
8 1 0 0 0 0
9 1 0 0 1 0
10 1 0 1 0 0
11 1 0 1 1 0
12 1 1 0 0 0
13 1 1 0 1 1
14 1 1 1 0 0
15 1 1 1 1 1
Se puede observar que solo se obtienen dos valores altos: 1101 y 1111.
Practica No. 5.
Circuito temporizador
Realizar los clculos matemticos para el circuito temporizador 555 para un
tiempo de carga alto de 300ms y un tiempo bajo de 200ms.
Realizar la simulacin por medio del software de diseo, comprobar los tiempos
calculados, modificar los valores hasta llegar al mximo tiempo admisible por
el circuito integrado.
Realizar el montaje del circuito temporizador 555, en la salida se debe conectar
un motor DC, para ello es preciso el uso de un transistor BJT que permita el
paso de la corriente que necesita el motor.
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Es necesario configurar el integrado 555 como un multivibrador astable, ver el
siguiente circuito.
Se tiene entonces que los tiempos alto y bajo de la seal de salida estan determinados
por las siguientes formulas:
1 = 0.693(1 + 2)1 .
2 = 0.693 2 1 .
Es decir que si asumimos un valor de C = 100 uf los valores de R1 y R2 seran:
2 =2
0.693 1=
0.2
0.693 100= 2886 .
1 =2
0.693 1 2 =
0.3
0.693 100 2886 = 1443 .
Se puede Observar en la grfica que el periodo T de la onda es de 500 mseg y que el
tiempo Alto es de 300 mseg, por lo tanto el tiempo bajo es de 200 mseg.
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Ahora pasamos a la simulacin.
Practica No. 6. Modelamiento matemtico
Realizar los siguientes ejercicios:
1. Compruebe los valores para las siguientes funciones por medio de MatLab:
a. rea de un triangulo =
2
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b. Ecuacin de segundo grado =24
2
Se elabor un programa para hallar las soluciones de ecuaciones cuadrticas.
Ahora hallamos el valor de las variables de la ecuacin descrita en el ejercicio.
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Ahora probamos el programa con una ecuacin de solucin nica.
Ahora hallamos el valor de una ecuacin que no tiene solucin en los nmeros
reales.
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c. Polinomio= 4 + 232 52 + 23 2
2. Almacenar la matriz:
a. Calcular la traspuesta de la matriz y almacenarla en m2.
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b. m3=m1*m2
c. m4=m1+m2
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CONCLUSIONES
Se comprob la ley de ohm y se aplicaron temas como divisores de tensin y
anlisis de circuitos.
Se comprob que el comportamiento de los condensadores y bobinas es
diferente en AC que en DC.
Se configur el IC 555 como un multivibrador astable para realizar el movimiento
de in motor en el cual tenia interrupciones de 200 ms en cada ciclo.
Se comprob que el software MATLAB es una poderosa herramienta que
admite no solo instrucciones simples sino tambin cdigos de programacin.
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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
UNAD - Referencias complementarias de Matlab, Recuperado de,
http://152.186.37.83/ecbti01/mod/book/view.php?id=3185&chapterid=839
Usando el puerto serial con MATLAB, Recuperado de,
http://toyscaos.tripod.com/serial.html
