Lección Teach
Fundamentos del laboratorio de electrónica (2/7): alimentar un circuito con la referencia correcta
Los estudiantes aprenden hábitos de tensión, polaridad, tierra/referencia, limitación de corriente y encendido seguro midiendo dos configuraciones de fuente de alimentación Hive CC reales.
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Resultados de aprendizaje
Explique la tensión como una diferencia entre dos puntos.
Identifique la salida positiva, la salida negativa, tierra/referencia, polaridad y límite de corriente.
Prediga el signo de una lectura de tensión cuando los cables del medidor están invertidos.
Aplique una secuencia segura de encendido y apagado.
Vista previa de la actividad del estudiante
Contenido de la actividad
Solo vista previa. En una sesión de clase, los estudiantes pueden completar respuestas y entregar su trabajo al docente.
1 · Una tensión necesita dos puntos
6 min
Una fuente de alimentación de banco puede mostrar 5.00 V, pero esa declaración no está
terminada hasta que sepa qué terminal está 5 V por encima de qué referencia. El
mismo punto del circuito puede ser +5 V con respecto a tierra, 10 V sobre un riel
−5 V o 0 V con respecto a sí mismo.
En esta lección aprenderá la tensión de salida, la referencia, la polaridad y el límite
de corriente, y luego medirá dos salidas de fuente de alimentación Hive reales. La
orientación sobre la fuente de alimentación física es una teoría opcional para futuros
trabajos supervisados; esta lección no requiere equipo físico ni ninguna lección
anterior.
Una fuente de alimentación de laboratorio CC
Las fuentes de alimentación físicas varían en apariencia, pero todas requieren que usted
identifique los terminales de salida y la configuración antes de conectar un circuito.
Un número al lado de A puede ser la configuración del límite de corriente, no la
corriente que realmente está fluyendo. Utilice los indicadores de estado de salida y de
tensión constante/corriente constante para interpretar la pantalla en su fuente de
alimentación específica.
La tensión es una diferencia de potencial eléctrico. Escríbala con dos puntos:
Tensión entre dos puntos
V_{AB}=V_A-V_B
Si el cable rojo del medidor está en +5 V y el cable negro está en tierra 0 V, el
medidor indica +5 V. Invierta los cables y la magnitud permanece en unos cinco
voltios, pero el signo se vuelve negativo.
El cable rojo del voltímetro está en +5 V; el cable negro está en −5 V. ¿Qué tensión
debe reportar un medidor ideal?
2 · Tensión, límite de corriente, polaridad y tierra
7 min
Cuatro ideas organizan una configuración de fuente de alimentación de CC:
- Ajuste de tensión: la diferencia de potencial que la fuente de alimentación intenta mantener.
- Corriente consumida: el circuito la determina a partir de su resistencia y comportamiento.
- Límite de corriente: un máximo elegido para proteger el circuito y la fuente de alimentación. No fuerza esa corriente a través de la carga. Si la carga intenta consumir demasiado, la fuente de alimentación reduce su tensión de salida o entra en funcionamiento con corriente limitada.
- Referencia o tierra: el punto definido como 0 V para el circuito. La tierra del circuito es una referencia elegida; no es automáticamente lo mismo que la tierra protectora.
Elija un límite a partir de la evidencia, no de las conjeturas. Primero calcule la
corriente normal del circuito; para una carga resistiva simple, use I = V/R. Luego
consulte las clasificaciones de componentes, cables, conectores y fuentes de
alimentación. Un límite adecuado para un laboratorio de enseñanza suele estar
modestamente por encima de la corriente normal esperada, pero por debajo de la
clasificación segura más pequeña en el camino. Siga el manual o instructor local cuando
especifique un límite. En funcionamiento CV (tensión constante), la fuente de
alimentación mantiene la tensión seleccionada; en CC o operación de límite de
corriente, reduce la tensión de salida para mantener la corriente en el límite. Por lo
tanto, un circuito que ingresa inesperadamente a CC puede recibir mucho menos tensión
que el seleccionado.
Polaridad de referencia y medidor
El medidor lee el potencial de la punta roja menos el potencial de la punta negra. El
color del cable le ayuda a recordar la polaridad prevista, pero las conexiones reales
determinan la señal.
Se establece una fuente de alimentación en 5 V con un límite de corriente 0.20 A. Un
circuito en buen estado solo necesita 0.012 A. ¿Qué debería hacer el límite de
corriente durante el funcionamiento normal?
Teoría opcional para una futura fuente de alimentación física
Aquí no se necesita fuente de alimentación física; todas las mediciones requeridas
ocurren en Hive. Para un laboratorio supervisado posterior, comience con la salida
desactivada o la fuente de alimentación apagada. Establezca la tensión deseada y un
límite de corriente justificado por la carga esperada y las clasificaciones del equipo.
Verifique la polaridad y la tierra, inspeccione si hay un cortocircuito directo y luego
habilite la salida mientras observa la corriente real y el indicador CV/CC. Desactive la
alimentación antes de cambiar el cableado o investigar una lectura inesperada. No
cortocircuite la salida simplemente para establecer o probar el límite de corriente a
menos que el manual de fuente de alimentación o el instructor requieran explícitamente
ese procedimiento y proporcionen un método seguro.
3 · Medir dos salidas reales de la fuente
10 min
Abrirá dos configuraciones Hive guardadas. Cada una ya conecta un DMM a través del
terminal de fuente de alimentación positivo y tierra en el modo de tensión CC. No mueva
los cables ni cambie el modo del instrumento.
Primero prediga los dos resultados: aproximadamente +5 V y aproximadamente +15 V.
Las medidas reales pueden diferir ligeramente en los dígitos finales.
Medir +5 V respecto a tierra
Abra Hive y espere la configuración guardada de
+5 V.Inspeccione los dos cables: uno llega a la salida de fuente de alimentación y el otro llega a tierra.
Abra el instrumento Fuente de alimentación CC e identifique la salida
+5 Vconfigurada.Abra el Multímetro y confirme el modo de tensión CC (
V⎓).Seleccione Realizar medición una vez y espere el resultado.
Registre el número con signo y la unidad en la fila
+5 Va continuación.
Medir +15 V respecto a tierra
Abra esta segunda configuración guardada y espere a que aparezca el circuito
+15 V.Confirme que DMM permanezca conectado entre la salida positiva y tierra en el modo de tensión CC.
Seleccione Realizar medición una vez.
Registre el número con signo y la unidad en la fila
+15 Va continuación.
Complete exactamente dos filas después de las medidas. La unidad de tensión se fija en
voltios (V), así que ingrese el número con signo, incluido un signo menos si se
muestra uno. Ejemplo de solo formato: una posible fila +5 V es `+5 V | GND (0 V) |
+5.01 | sí. Reemplace +5.01` con su propia lectura Hive. Deje las filas en blanco
adicionales sin usar.
Medidas de fuente de alimentación de CC
Complete las dos filas fijas después de usar la configuración Hive correspondiente. Registre la salida configurada, el nodo de referencia, el valor medido con signo y si la polaridad coincidió con su predicción.
| Salida configurada | Referencia de la punta negra | Tensión medida con signo V | ¿Coincide con la predicción? |
|---|---|---|---|
Calcule la magnitud de la diferencia entre los dos valores de tensión medidos.
Introduzca el número en voltios y después muestre la resta usando los dos valores de la
tabla.
4 · Teoría opcional: primer encendido seguro
7 min
No se requiere ninguna fuente de alimentación o circuito físico. Utilice esta
secuencia hipotética para prepararse para un laboratorio físico supervisado posterior,
donde la energía es un paso controlado, no el punto de partida:
1. Salida apagada: mantenga la salida de fuente de alimentación desactivada durante el cableado.
2. Inspeccionar: verifique la tensión, la polaridad, la tierra, las asignaciones de rieles y los posibles cortocircuitos.
3. Proteger: calcule la corriente normal y establezca un límite modestamente por encima de ella, pero por debajo de la menor clasificación aplicable del circuito o del cable, siguiendo el manual o las indicaciones del instructor.
4. Conectar: utilice cables con aislamiento intacto y sin contactos accidentales expuestos.
5. Habilitar y observar: observe la corriente y el circuito inmediatamente.
6. Deténgalo si es inesperado: desactive la alimentación antes de tocar o cambiar las conexiones.
¿Qué acciones pertenecen a un primer encendido seguro? Seleccione todo lo que
corresponda.
En un hipotético laboratorio futuro, esperaba +5 V, pero un DMM físico muestra
aproximadamente −5 V. Solo desde la teoría, explique lo que probablemente dice el
signo negativo sobre la orientación del cable/referencia y qué verificaría antes de
cambiar la configuración de la fuente de alimentación.