Reporte Práctica Control de Motores Con Transistores Abraham Gregorio Díaz Tovar Abraham Josué Lucio Díaz Raúl Vera González Electrónica 4°A Víctor Manuel Mora Romo 09 de Abril del 2014
Índice Resumen
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Marco Teórico
4
Objetivos
6
Materiales
6
Desarrollo
7
Resultados
15
Discusión
16
Conclusiones
16
Referencias
17
Resumen El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para entregar una señal de salida en respuesta a una señal de entrada.1 Cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término «transistor» es la contracción en inglés de transfer resistor («resistor de transferencia»). Actualmente se encuentran prácticamente en todos los aparatos electrónicos de uso diario: radios, televisores, reproductores de audio y video, relojes de cuarzo, computadoras, lámparas fluorescentes, tomógrafos, teléfonos celulares, entre otros. El motor eléctrico es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía mecánica por medio de la acción de los campos magnéticos generados en sus bobinas. Son máquinas eléctricas rotatorias compuestas por un estator y un rotor. Los objetivos principales de esta práctica son el controlar la velocidad de giro de un motor de dc y además invertir el giro del motor con el puente h, además de hacer los cálculos de las resistencias indicadas. Esta práctica fue interesante ya que por medio del control de la corriente que circulaba a través de un motor de dc logramos controlar su velocidad, creemos que este es un ejemplo muy demostrativo de como el transistor es utilizado como amplificador de corriente.
Marco Teórico El transistor El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para entregar una señal de salida en respuesta a una señal de entrada.1
Cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término «transistor» es la contracción en inglés de transfer resistor («resistor de transferencia»). Actualmente se encuentran prácticamente en todos los aparatos electrónicos de uso diario: radios, televisores, reproductores de audio y video, relojes de cuarzo, computadoras, lámparas fluorescentes, tomógrafos, teléfonos celulares, entre otros. El transistor bipolar fue inventado en los Laboratorios Bell de Estados Unidos en diciembre de 1947 por John Bardeen, Walter Houser Brattain y William Bradford Shockley, quienes fueron galardonados con el Premio Nobel de Física en 1956. Fue el sustituto de la válvula termoiónica de tres electrodos, o triodo. El transistor de efecto campo fue patentado antes que el transistor BJT (en 1930), pero no se disponía de la tecnología necesaria para fabricarlos masivamente. Es por ello que al principio se usaron transistores bipolares y luego los denominados transistores de efecto de campo (FET). En los últimos, la corriente entre el surtidor o fuente (source) y el drenaje (drain) se controla mediante el campo eléctrico establecido en el canal. Por último, apareció el MOSFET (transistor FET de tipo Metal-Óxido-Semiconductor). Los MOSFET permitieron un diseño extremadamente compacto, necesario para los circuitos altamente integrados (CI). Hoy la mayoría de los circuitos se construyen con tecnología CMOS. tecnología CMOS (Complementary MOS ó MOS Complementario) es diseño con dos diferentes MOSFET (MOSFET de canal n y p), que complementan mutuamente y consumen muy poca corriente en funcionamiento sin carga.
La un se un
El transistor consta de un sustrato (usualmente silicio) y tres partes dopadas artificialmente (contaminadas con materiales específicos en cantidades específicas) que forman dos uniones bipolares, el emisor que emite portadores, el colector que los recibe o recolecta y la tercera, que está intercalada entre las dos primeras, modula el paso de dichos portadores (base). A diferencia de las válvulas, el transistor es un dispositivo controlado por corriente y del que se obtiene corriente amplificada. En el diseño de circuitos a los transistores se les considera un elemento activo, a diferencia
de los resistores, condensadores e inductores que son elementos pasivos. Su funcionamiento sólo puede explicarse mediante mecánica cuántica. De manera simplificada, la corriente que circula por el colector es función amplificada de la que se inyecta en el emisor, pero el transistor sólo gradúa la corriente que circula a través de sí mismo, si desde una fuente de corriente continua se alimenta la base para que circule la carga por el colector, según el tipo de circuito que se utilice. El factor de amplificación o ganancia logrado entre corriente de colector y corriente de base, se denomina Beta del transistor. Otros parámetros a tener en cuenta y que son particulares de cada tipo de transistor son: Tensiones de ruptura de Colector Emisor, de Base Emisor, de Colector Base, Potencia Máxima, disipación de calor, frecuencia de trabajo, y varias tablas donde se grafican los distintos parámetros tales como corriente de base, tensión Colector Emisor, tensión Base Emisor, corriente de Emisor, etc. Los tres tipos de esquemas(configuraciones) básicos para utilización analógica de los transistores son emisor común, colector común y base común. Modelos posteriores al transistor descrito, el transistor bipolar (transistores FET, MOSFET, JFET, CMOS, VMOS, etc.) no utilizan la corriente que se inyecta en el terminal de base para modular la corriente de emisor o colector, sino la tensión presente en el terminal de puerta o reja de control (graduador) y gradúa la conductancia del canal entre los terminales de Fuente y Drenaje. Cuando la conductancia es nula y el canal se encuentra estrangulado, por efecto de la tensión aplicada entre Compuerta y Fuente, es el campo eléctrico presente en el canal el responsable de impulsar los electrones desde la fuente al drenaje. De este modo, la corriente de salida en la carga conectada al Drenaje (D) será función amplificada de la Tensión presente entre la Compuerta (Gate) y Fuente (Source). Su funcionamiento es análogo al del triodo, con la salvedad que en el triodo los equivalentes a Compuerta, Drenador y Fuente son Reja (o Grilla Control), Placa y Cátodo. Los transistores de efecto de campo son los que han permitido la integración a gran escala disponible hoy en día; para tener una idea aproximada pueden fabricarse varios cientos de miles de transistores interconectados, por centímetro cuadrado y en varias capas superpuestas.
El motor eléctrico El motor eléctrico es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía mecánica por medio de la acción de los campos magnéticos generados en sus bobinas. Son máquinas eléctricas rotatorias compuestas por un estator y un rotor. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, ya que pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores o dinamo. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras o en automóviles híbridos realizan a menudo ambas tareas, si se diseñan adecuadamente.
Son utilizados en infinidad de sectores tales como instalaciones industriales, comerciales y particulares. Su uso está generalizado en ventiladores, vibradores para teléfonos móviles, bombas, medios de transporte eléctricos, electrodomésticos, esmeriles angulares y otras herramientas eléctricas, unidades de disco, etc. Los motores eléctricos pueden ser impulsados por fuentes de corriente continua (DC), y por fuentes de corriente alterna (AC).
La corriente directa o corriente continua proviene de las baterías, los paneles solares, dínamos, fuentes de alimentación instaladas en el interior de los aparatos que operan con estos motores y con rectificadores rudimentarios. La corriente alterna puede tomarse para su uso en motores eléctricos bien sea directamente de la red eléctrica, alternadores de las plantas eléctricas de emergencia y otras fuentes de corriente alterna bifásica o trifásica como los inversores de potencia.
Los pequeños motores se pueden encontrar hasta en relojes eléctricos. Los motores de uso general con dimensiones y características más estandarizadas proporcionan la potencia adecuada al uso industrial. Los motores eléctricos más grandes se usan para propulsión de trenes, compresores y aplicaciones de bombeo con potencias que alcanzan 100 megavatios. Estos motores pueden ser clasificados por el tipo de fuente de
energía eléctrica, construcción interna, aplicación, tipo de salida de movimiento, etcétera.
Objetivos
Controlar un motor eléctrico a partir del uso de transistores. Realizar un puente H con transistores funcional. Calcularemos las resistencias de control apropiadas para la activación de los transistores.
Realizaremos las mediciones correspondientes en el circuito para documentar en la práctica.
Materiales
2 Tip41. 2 Tip42. 2 BC548. 1 motor CD. 4 diodos 1N4001 Resistencias Varias. Hoja de Datos De Cada Transistor. 1 Multímetro con puntas. 2 Cables Banana-Caimán. 1 Fotorresistencia. Protoboard. Fuente De Alimentación.
Desarrollo 1.
Activación simple de un motor de CD.
Medir la corriente del motor a su voltaje nominal: 30mA Mida la Beta del transistor:
50
Calcule la RB adecuada:
10kohm
RB comercial:
2.
10k
Control de giro de un motor de CD mediante puente H. Mida la Beta de cada transistor de
potencia, anótelas y ordénelas de acuerdo a la ubicación en el circuito.
Calcule las resistencias RC y anote
en
el
diagrama
las
resistencias
comerciales resultantes.
Mida las betas de Qi=120 y Qd=84,
luego calcule las resistencias RB y anote en el diagrama las resistencias comerciales resultantes.
Sin ningún switch accionado mida el voltaje del motor:
V MOTOR = 0v
Active “sólo” el switch izquierda y mida el voltaje del motor:
VMOTOR = 6v
Active “sólo” el switch derecha y mida el voltaje del motor (debe ser de signo contrario y el sentido del
motor al revés:
V MOTOR = -6v
Resultados El cálculo que realizamos de las resistencias fue el correcto después de que realizamos el análisis del circuito, por ende los circuitos funcionaron de manera correcta en el primero solo limitábamos el giro del motor haciendo que la corriente que conducía variara, en el caso del puente h lo que hicimos fue cambiar el sentido de giro del motor. La práctica se realizó con éxito y pudimos encontrar todos los valores que necesitamos estos mismos los incorporamos en el desarrollo de la misma. Pudimos observar que cada transistor tenía diferentes valores en la ganancia que es uno de los parámetros más importantes de estos dispositivos, este parámetro nos sirvió al momento de hacer los cálculos para encontrar las resistencias necesarias.
Conclusiones Esta práctica fue algo complicada debido a que tuvimos que realizar los cálculos de las resistencias del puente h lo que fue algo extenso ya que no tenemos el conocimiento tan desarrollado como para realizarlo de una manera ágil y sencilla, el armar el circuito en si fue muy fácil y una vez que completamos el cálculo de las resistencias pudimos armar el circuito con algunas de las resistencias que más se aproximaban a las que se necesitaban en el circuito. Esta práctica fue interesante ya que por medio del control de la corriente que circulaba a través de un motor de dc logramos controlar su velocidad, creemos que este es un ejemplo muy demostrativo de como el transistor es utilizado como amplificador de corriente.
Referencias http://es.wikipedia.org/wiki/Transistor
http://www.datasheetcatalog.com/
