Matèries: Tecnologia industrial, electrotècnia, electrònica i informàtica

Objectius i continguts operatius de l’activitat:

- Utilitzar correctament els dos canals l’oscil·loscopi i el voltímetre basats en PC.
- Mesurar tensió màxima, mínima, mitja i eficaç, etc
- Comprendre el significat de corrent continu, pulsatiu, i altern
- Mesurar temps, períodes, freqüències i  resistència elèctrica.
- Capturar imatges del senyal visualitzat per incloure-les dins un informe
- Comprendre la diferència entre valors instantanis i valors eficaços o mitjos.
- Conèixer i comprendre el diode semiconductor les seves característiques i el seu ús com a rectificador.
- Dissenyar i muntar un circuit  electrònic senzill.
- Reconèixer els valors dels resistors a partir dels codis de colors.
- Interpretar esquemes electrònics senzills.
- Comprendre els fenòmens de la rectificació i la filtració de corrent utilitzant condensadors.

Material necessari:

- Un transformador de 220V a 24V, 18V, 12V, o  9V o qualsevol altre valor entre aquests.
- Una resistència elèctrica.
- Un diode semiconductor tipus 1N4004 o similar.
- Un condensador electrolític.
- 2 sondes de mesura per a l’oscil·loscopi.
- Soldador i estany, o bé una placa de muntatge de components electrònics per inserció, o bé regletes de connexió. També es poden utilitzar els mòduls de galileo 2000 o d’altres.
-  L’ordinador preparat amb la tarja de l’oscil·loscopi i el programari correctament instal·lats.
- Tornavisos, pela cables, i altres eines i elements comuns disponibles a l’aula de tecnologia de batxillerat.
 

Procediment:

. En Primer lloc dissenyarem el nostre circuit. Aquest correspon a l’esquema següent:
 
 

El valor de la resistència R ha de ser tal, que tenint en compte la tensió disponible en el secundari del transformador, la intensitat resultant no pugui danyar el diode. En aquest sentit caldrà consultar al full d’especificacions tècniques (o bé pots demanar-ho al professor) del diode quina és la intensitat màxima que pot admetre. Utilitzant la llei d’ohm obtindràs el valor aproximat de la R. Cal que cerquis un valor normalitzat, disponible a l’aula, que en cap cas representi un perill per la integritat del circuit. Recorda comprovar quina serà la potència a dissipar per la resistència. Si aquesta no és la adequada se’t pot cremar quan posis el dispositiu en marxa.

. Tot seguit muntarem i connectarem tots els components seguint l’esquema anterior, de forma que no quedi cap superfície metàl·lica a 220V. Aquest connexionat cal que sigui inspeccionat pel professor per tal d’evitar possibles accidents. El muntatge pots fer-lo de varies maneres (soldant, recletes, placa de muntatge, elements de Galileo, etc.) depenent dels components,  material i eines  disponibles a l’aula.

. Seguidament mourem l’interruptor lliscant de color vermell que hi ha a la sondes, fins la posició X1.

. Situant-nos darrera l’ordinador, connectarem les sondes als Canals 1 i 2 de la tarja de l’oscil·loscopi. En aquest punt també cal la supervisió del professor.

. Posarem en marxa l’ordinador i l’oscil·loscopi (explicat a l’apartat amb el mateix nom) i endollarem la presa de corrent del primari del transformador als 220V.

.En primer lloc connectarem la sonda del canal 1 al secundari del transformador per visualitzar quina és la tensió de sortida que tenim realment.

. Ara hem d’ajustar la base de temps i l’amplificador vertical per tal d’obtenir una correcta visualització del senyal. Per ajustar l’amplitud del canal 1 (canal on estem visualitzant el senyal) tenim dues opcions: la primera prémer el botó d’Amplitud Automàtica i la segona situar el cursor de la pantalla a Amplitud i ajustar-ho  al valor volgut prement repetidament sobre les fletxes negres.

Cal verificar que el Canal 1 estigui seleccionat i recordem de fixar l’acoblament a AC (ja que treballem amb un senyal altern). Per ajustar la base de temps situem el cursor sobre Base de tempsi hem de prémer repetidament sobre les fletxes negres fins que obtinguem una o més oscil·lacions del senyal visibles a la pantalla.

. Tot seguit hem de mesurar (seguint les explicacions dels apartats corresponents), tensions, freqüència i període. No oblidis d’utilitzar el Voltímetre per mesurar el valor eficaç.

La visualització serà quelcom similar a les imatges que segueixen.

. També has de capturar la imatge del senyal visualitzat i i les dades numèriques corresponents per a incloure-les posteriorment al teu informe. Per a facilitar el teu treball disposes de tres opcions a la barra de menú activables prement el botó corresponent:

- Copiar a números: Copia les dades del senyal capturat al porta papers en forma de text
- Copiar pantalla: Copia la pantalla de l’oscil·loscopi en format gràfic al porta papers.
- Pantalla Complerta : Permet veure la pantalla en gran format, sense que apareguin els controls de l’oscil·loscopi.

Pots desar aquestes captures a un document de Word o Excell per utilitzar-les posteriorment.

. Tot seguit canviarem l’acoblament a DC (ja que treballem amb senyals polsants) i desconnectaràs la sonda del secundari del transformador i la connectaràs entre els les bornes de R (punts a i b a l’esquema) i seguint les pautes anteriors visualitzaràs i mesuraràs el senyal  i el capturaràs per al teu informe.
La imatge que obtindràs serà similar a aquesta.

. A continuació trauràs la sonda dels bornes de R i la connectaràs en bornes del diode. i seguint les pautes anteriors visualitzaràs i mesuraràs el senyal  i el capturaràs per al teu informe. La imatge serà com  aquesta.
 

. Ara utilitzarem el canal 2 de l’oscil·loscopi per poder comparar i visualitzar les dues senyals alhora. En primer lloc cal que connectem els comuns de les dues sondes junts per no provocar un curtcircuit involuntari (una altre opció és fer servir només el comú d’una de les sondes ja que l’altre queda automàticament connectat a l’interior de l’oscil·loscopi). El comú (amb pinça de cocodril) el situarem al punt mig del circuit entre el resistor i el diode (punt a de l’esquema). Les altres dues pinces les connectarem una a cada sortida del secundari del transformador. Per activar i ajustar el canal 2 es fa exactament com pel canal 1. Els senyals ens apareixeran sobreposats. Per tal de separar-los cal que amb el ratolí desplacem els petits cursors blau i vermell que apareixen a l’esquerra de la pantalla de l’oscil·loscopi i obtindrem el següent:

IMPORTANT: Fixa´t que una de les senyals té la referència invertida respecta de l’altre. Per això ambdues presenten la semisenoide en sentit negatiu.

. Ja per acabar connectarem un condensador electrolític  entre bornes de la resistència (punts a i b de l’esquema). Cal fixar-se amb la polaritat del condensador, el terminal positiu anirà al punt mig entre diode i resistor (punt a a l’esquema). Per més comoditat podem desactivar el canal 2 i situar la sonda del canal 1 entre a i b. Obtindrem quelcom similar a la imatge següent:
Que la recta sigui més o menys plana depèn del valor del condensador. La figura superior ha estat obtinguda utilitzant un condensador de 1000 microfarads. La inferior  amb un de 47 microfarads.

Aquesta funció d’aplanament del senyal de corrent pulsatiu per obtenir corrent continu s’anomena filtratge. Com pots comprovar cal un bon filtratge (un condensador amb capacitat elevada i normalment voluminós) per arribar a obtenir un corrent continu amb molt poc rissat.

Normes de seguretat:

En aquesta pràctica treballem a 220V en el primari del transformador, una tensió que com tu ja saps és potencialment perillosa. Per aquesta raó cal respectar les següents normes:

- No connectar la presa de corrent fins que el professor hagi verificat la seguretat del muntatge.
- No mantenir  la presa de corrent connectada més temps del necessari.
- Complir les normes de seguretat de l’aula de tecnologia pel que fa a l’ús de les eines i aparells.
- Sobretot vigila  en cas d’utilitzar el soldador ja que un descuit pot provocar-te una cremada molt dolorosa.

Conclusions:

Com a conclusió del treball pràctic has de presentar un informe (utilitzant l’ordinador) on s’han d’incloure entre d’altres els següents punts i/o continguts:

- Introducció, on comentaràs objectius o altres aspectes del desenvolupament de la pràctica
- Mètodes de treball utilitzats
- Explicació del muntatge i el seu funcionament.
- Valors mesurats: tensió màxima, mínima, mitja i eficaç, temps, període i freqüència.
- Gràfics i dades dels senyals visualitzats
- Comparació dels valors obtinguts respecte als que teòricament esperaves seguint la teoria del funcionament del diode. Sobretot pel que fa al valor de tensió positiu a partir del qual comença a conduir.
- Incidències i dificultats que has tingut en el desenvolupament de la pràctica.
- Valoració personal del que has après amb inclusió dels comentaris que creguis oportuns.

Orientacions:

No cal que modifiquis els valors de dispar per a la visualització del senyal, però en cas que ho facis veuràs que no fan variar els resultats finals. La senyal de dispar o “trigger” ens defineix el moment a partir del qual l’oscil·loscopi comença a prendre dades per visualitzar el senyal. Hi ha varis comandaments a l’oscil·loscopi per tal d’ajustar aquest dispar. Aquests ajustos s’apliquen per altres tipus de senyals més difícils de visualitzar.

La funció  promitjat permet escollir el nivell de promitjat del senyal. Es poden promitjar 1, 2, 4 o 8 captures. Això pot ser útil per senyals amb molt soroll. En aquesta pràctica cal que estigui a 1 si no volem que el senyal se’ns distorsioni.

Aprofita per repassar el funcionament del diode , el transformador, etc., si ja els has estudiat abans, o en cas contrari, demana al professor que t’ampliï la informació.