REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela de Ingeniería Eléctrica “Melchor Centeno Vallenilla” PRACTICA N° 6 BARRIDO EN FRECUENCIA LABORATORIO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA II Elaborado por: Cristófoli, Penélope CI: 27.426.398 Alvarado, Karl CI: 19.464.096 CARACAS, MAYO DE 2018 LABORATORIO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA II PRACTICA N° 4. ATENUADORES RESISTIVOS FECHA: Mayo de 2018 RESUMEN En el informe que a continuación se presenta se detallan los resultados obtenidos y las observaciones realizadas en la práctica de atenuadores resistivos. Siguiendo las indicaciones para cada experimento, se pudo analizar el efecto que tenía la variación de la frecuencia sobre el cambio en las impedancias de la red, así como en la atenuación de tensión en la misma. Suscitó especial interés la constatación de que en la realidad, las configuraciones resistivas y las conexiones del cableado no actúan de manera rigurosa como resistencias puras o cables ideales sino que son sensibles a los cambios de frecuencia. INTRODUCCIÓN Los atenuadores son configuraciones que tienen como función disminuir la energía que se transmite de un punto de la red a otro. Existen muchos tipos de atenuadores, dependiendo de la función que desempeñen y lo que se busque obtener. Un caso especial de atenuadores lo constituyen los atenuadores resistivos los cuales como su nombre lo indica se componen sólo de resistencias. A su vez los atenuadores resistivos tienen distintas configuraciones, entre ellos el atenuador tipo T el cual es de especial interés en esta práctica. Por otra parte, si se quieren aumentar los efectos de atenuación, pueden disponerse los atenuadores en cascada para conseguir tal fin. Cada configuración establecida de atenuador resistivo cumple con una serie de ecuaciones que relacionan los valores de las resistencias del atenuador con la atenuación que ofrece el mismo (α, en dB o Neper) y con la impedancia característica. Así las cosas, pueden diseñarse atenuadores que cumplan con determinados parámetros establecidos a priori o bien una vez dispuesto algún tipo (o algunos tipos) de atenuador(es), se puede analizar el comportamiento del mismo bajo la variación de la frecuencia de excitación del sistema. Este segundo caso es el que compete a esta práctica y para cuya realización se han establecido los siguientes objetivos: ● Familiarizarse con el concepto de atenuación de un atenuador resistivo. ● Identificar algunos tipos de atenuadores resistivos. ● Analizar los efectos dados por un solo atenuador y por dos atenuadores conectados en cascada. ● Observar la influencia de la variación de la frecuencia sobre los efectos de atenuación. ● Repasar los conceptos básicos de atenuación de potencia y atenuación de tensión y ver la importancia que tiene medir tensiones en decibeles en lugar de voltios. MARCO TEÓRICO MARCO METODOLÓGICO En la presente práctica se realizaron un total de 2 experimentos, en los cuales se observó el comportamiento y midieron las cantidades de interés teniendo como base los tópicos teóricos y siguiendo las instrucciones de operación de los distintos equipos. Para la realización de la parte experimental, se hizo uso de los siguientes materiales y equipos de trabajo: Materiales Utilizados 2 Generadores marca 4M Industries modelo 4MFG2210 3 Decadas de inductancias marca General Radio 3 Decadas de condensadores marca General Radio1 Osciloscopio 1 Tansformador de frecuencia intermedia de radio Experimento 1. Calibración del equipo. Procedimiento: En primer lugar se realizó el montaje mostrado en la Figura (######) Figura: Conexiones para el Experimento 1. Se conectaron los dos generadores de manera que el primero de ellos funcionara como controlador del segundo, el cual se encuentra en modulación de frecuencia. Se conectó el osciloscopio y se seleccionó el modo X-Y para su base de tiempo, sincronismo interno y acoplamiento DC en ambos canales, posteriormente se le inyectó una oda triangular de frecuencia 60Hz y amplitud 4Vpp a partir del cero. Luego se cambió la frecuencia del generador a 0.1Hz, en el generador 2 se puso una onda sinusoidal y frecuencia de 100kHz. Se cambió también por señales triangulares y rectangulares respectivamente. Luego se ajustó la amplitud del generador 2 e 6Vpp sin carga, se observó la variación de la tensión de salida con la frecuencia. Por último se aumentó lentamente la frecuencia del generador 1 (Onda triangular y se observó cómo varía la frecuencia del generador 2. Para todas estas pruebas antes descritas se observó y tomó nota del comportamiento. Resultados: Realizando los experimentos descritos anteriormente se hicieron las siguientes observaciones: Al cambiar el tipo de onda del generador 1: Si se observa una onda sinusoidal o una triangular se alcanza a notar una variación a lo largo del eje X que dibuja una figura cuadrada, la diferencia entre estas dos es que en el caso de la onda triangular cuando llega a los valores máximos y mínimos en este eje lo hace de una manera más rápida y abrupta que la senoidal. Si se trata de una onda cuadrada, el barrido solo se hace entre dos valores puntuales, uno máximo y uno mínimo. Al cambiar la amplitud del generador 1: Se observa una relación inversa entre la amplitud del generador 1 y la frecuencia del generador 2, puesto que cuando más alta es la amplitud del primero más baja se hace la frecuencia del segundo. Este efecto puede apreciarse mejor al colocar una onda cuadrada en el generador 1. Al cambiar la tensión de OFFSET del generador 1: Se observa que el ancho de banda sigue constate, pero este sufre cierto desplazamiento, no se acorta ni se amplía, solo se desplaza en el eje Y. Experimento 2. Respuesta en frecuencia del circuito resonante serie. Con las décadas de inductores y las décadas de capacitores se hizo el montaje del circuito mostrado a continuación: Figura: Circuito resonante del Experimento 2. Se conectaron las puntas del osciloscopio en los puntos marcados en la Figura con la ¨v¨ y se conectó de la siguiente manera al resto de los equipos: Figura: Conexiones para el Experimento 2. Se seleccionó la base de tiempo X-Y en el osciloscopio y con ayuda de los controles de ganancia y los controles de posición se hicieron ajustes hasta conseguir una imagen apropiada, la cual se comparó con las simulaciones previamente hechas del circuito. Se tomaron las medidas de las frecuencias de los generadores 1 y 2. Resultados: Figura: Gráfica de la simulación del diagrama de Bode del circuito resonante. Figura: Barrido en frecuencia visto en el osciloscopio. Escalas: X1V/div Y2V/div Onda del controlador (Triangular): F=0.023kHz. Onda del oscilador controlado (Senoidal): 5.526kHz. Es de notar que la figura correcta es la dada por el osciloscopio está volteada con respecto al eje Y, por tanto se debe visualizar de la siguiente manera: Figura: Barrido en frecuencia visto en el osciloscopio volteada. Al cambiar de una onda triangular a una senoidal no se aprecia ninguna diferencia en la forma, al igual que en la calibración de los aparatos se ve que en los valores mínimos y máximos la variación se hace de manera más lenta que la triangular, pero la forma se conserva intacta. Es de notar que la figura vista en el osciloscopio está volteada y en una escala lineal, podemos afirmar que por la proporción entre la distancia de los picos se corresponde bastante bien a la de la simulación. En la siguiente parte de la práctica se debía conectar el detector de envolvente, pero dado que no se dispone de uno en el laboratorio se cubrirán las predicciones teóricamente. Al conectar el detector de envolvente se esperaría que solo se pueda observar el contorno de la figura mostrada en el osciloscopio, y solo la parte que se encuentra por encima del eje X, es decir los semi ciclos positivos de la onda. CONCLUSIONES Concluida la experiencia y el respectivo informe de la práctica, tenemos como resultado que se aprendió cómo hacer las conexiones y cómo es el comportamiento de un oscilador de frecuencia variable, así como los efectos que tienen las distintas variaciones que se les puede hacer a la onda que controla su salida. Así mismo se aprendieron los conceptos elementales que aparte de ser útiles para entender mejor los barridos en frecuencia tienen diversas aplicaciones en las áreas de las comunicaciones. En la segunda experiencia se logró conseguir el diagrama de Bode de un circuito resonante por medio del osciloscopio, si bien no se hicieron las correcciones para hallar la escala real de este, en proporciones tomando en cuenta que esta se encuentra en una escala lineal y la simulada teóricamente en escala logarítmica, se corresponden bastante bien, al igual que las formas con las simulación teórica. Como recomendaciones para obtener la el diagrama de bode de un circuito resonante de manera efectiva, se deben tomar las medidas de las amplitudes de las ondas del oscilador controlado por frecuencia, sus frecuencias y las escalas del osciloscopio y buscar en el manual del fabricante de los generadores cuáles son los factores de corrección para obtener las medidas reales que representa el diagrama. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Laboratorio de Ingeniería Eléctrica II. Barrido en frecuencia. (documento en PDF) http://neutron.ing.ucv.ve/eiefile/AI/Martinezf/LABING/LAB-ING-II/2113-II.pdf