Laboratorio 03 Filtros pasivos - Paso bajo y paso alto PDF

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Warning: TT: undefined function: 32 Warning: TT: undefined function: 32“Año de la lucha contra la corrupción e impunidad”DOCENTE: SILVERA OTAÑE, JIMMY ROGERMATERIA: SENSORES Y ACTUADORESRAMIREZ ZAMUDIO, PAUL OSCARFACULTAD: INGENIERÍAESCUELA: MECATRÓNICATRUJILLO-PERÚ2019LAB N° 3FILTROS PASIVOS: PASAB...

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LABORATORIO DE SENSORES Y ACTUADORES

“Año de la lucha contra la corrupción e impunidad”

LAB N°3 FILTROS PASIVOS: PASA BAJO Y PASA ALTO DOCENTE: SILVERA OTAÑE, JIMMY ROGER MATERIA: SENSORES Y ACTUADORES ALUMNO:

RAMIREZ ZAMUDIO, PAUL OSCAR

FACULTAD: INGENIERÍA ESCUELA: MECATRÓNICA

TRUJILLO-PERÚ 2019

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Laboratorio: FILTROS PASIVOS: PASA BAJO Y PASA ALTO Curso: Semestre: Sesión: Semana:

Sensores y Actuadores 2019 - II Filtros Pasivos: Pasa Bajo y Pasa Alto 5

1. OBJETIVO ● Estudiar la formulación matemática de los filtros pasivos tipo pasa alto, pasa bajo ● Diseñar circuitos capaces de generar la función de cada tipo de filtro requerido. ● Analizar las señales obtenidas mediante el osciloscopio. 2. EQUIPOS Y MATERIALES ● Protoboard (1 unidad) ● Resistencia (1 unidad de 1 KΩ) ● Capacitor (1 unidad 0.22 μF ) ● Fuente de alimentación ( 5 voltios) ● Cablecillos ● Multitester ● Osciloscopio ● Generador de señales 3. FUNDAMENTO TEÓRICO: Filtro pasa bajos: El circuito de la figura se comporta como un filtro pasa bajo (FPB), debido a que el capacitor cortocircuita a tierra las altas frecuencias y deja pasar las bajas frecuencias

Ilustración 1: Filtro Pasa Bajo

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Para este filtro se tiene la frecuencia de corte 1 f C = R*C*2*π Para este filtro se tiene la frecuencia angular ω = − R*C1*ω Filtro pasa altos Considere el siguiente circuito el cual se comporta como un filtro pasa alto (FPA), para corrientes alternas con frecuencia ω, este se debe a que el capacitor bloquea las bajas frecuencias y deja pasar las altas frecuencias. Si el circuito es alimentado por una fuente de tensión alternada, tal que: V in = V 0 * cos ωt

Ilustración 2: Filtro Pasa Alto

Para este filtro se tiene la frecuencia de corte f C=

1 R*C*2*π

Para este filtro se tiene la frecuencia angular ω = − R*C1*ω

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4. PLAN DE TRABAJO Para una determinada señal hallar la señal de salida con el desfase:

 PASO BAJO: Señal de entrada: ฀฀฀ ฀ = 6฀฀฀฀฀฀(2000฀฀) Frecuencias de corte: 1Hz; 1kHz; 10kHz Caso 1: Simulación en software Proteus

La Resistencia R= 160kΩ y el capacitor C=1uF Grafica de osciloscopio:

Señal de entrada: Amarillo Señal de salida: Celeste Amplitud de señal de salida: 0 Caso 2: Simulación en software Proteus

La Resistencia R= 160Ω y el capacitor C=1uF 4

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Grafica de osciloscopio:

Señal de entrada: Amarillo Señal de salida: Celeste Amplitud de señal de salida: 5,80 Cursores:

Desfase: 16,67º Señal de salida: 5,80 sen(2000t+16,67º) Caso 3: Simulación en software Proteus

La Resistencia R= 40Ω y el capacitor C=0,4uF 5

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Grafica de osciloscopio:

Señal de entrada: Amarillo Señal de salida: Celeste Amplitud de señal de salida: 6 Cursores:

Desfase: 0º Señal de salida: 6 Sen (2000t)

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 PASO ALTO: Señal de entrada: ฀฀฀ ฀ = 10฀฀฀฀฀฀(500฀฀) Frecuencias de corte: 10Hz; 200Hz; 680Hz Caso 1: Simulación en software Proteus

La Resistencia R= 16kΩ y el capacitor C=1uF Grafica de osciloscopio:

Señal de entrada: Amarillo Señal de salida: Celeste Amplitud de señal de salida: 10 Cursores:

Desfase: 350, 6º Señal de salida: 10 Sen (500t+350, 6º) 7

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Caso 2: Simulación en software Proteus

La Resistencia R= 3,6kΩ y el capacitor C=0,22uF Grafica de osciloscopio:

Señal de entrada: Amarillo Señal de salida: Celeste Amplitud de señal de salida: 3,6 Cursores:

Desfase: 275,625º Señal de salida: 3,6 sen(500t+275,625º) 8

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Caso 3: Simulación en software Proteus

La Resistencia R= 230Ω y el capacitor C=1,02uF Grafica de osciloscopio:

Señal de entrada: Amarillo Señal de salida: Celeste Amplitud de señal de salida: 1 Cursores:

Desfase: 284º Señal de salida: 1 sen(500t+284º) 9

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5. RESULTADOS: Señal de entrada PASO

BAJO

ALTO

FRECUENCIA(Hz) 318,309886 318,309886 318,309886 79,5774715 79,5774715 79,5774715

W 2000 2000 2000 500 500 500

Circuito

Amplitud

FRECUENCIA DE CORTE

SEÑAL DE ENTRADA

1 1000 10000 10 200 680

6 6 6 10 10 10

Análisis

SEÑAL DE SALIDA

DESFASE

0 5 16,66666667 6 0 10 350,5714286 3,6 275,625 1 284

Circuito R (Ω)

C (°F)

159154,943 159,154943 39,7887358 15915,4943 3617,1578 229,462144

0,000001 0,000001 0,0000004 0,000001 0,00000022 0,00000102

6. TEST DE COMPROBACIÓN a. Identifique cada uno de los componentes e indique su función en el sistema:

MULTITESTER: Se emplea para registrar los valores de voltaje RMS correspondientes para las señales en la entrada y en la salida, observando el factor de cambio entre las mismas. OSCILOSCOPIO: Permitirá observar cómo es la variación de la señal en la salida, respecto a la señal sin filtrar que ingresa. b. ¿Usando las fórmulas, cual es el valor para la frecuencia de corte? 1 ฀฀฀฀ = ฀฀ ∗ ฀฀ ∗ 2 ∗ ฀฀ c. ¿Cómo influye el ruido de un filtro? El ruido, producido por la propia estructura del filtro, tiende a variar los resultados teóricos en la señal de salida, lo que se traduce en una falta de exactitud al momento de predecir la salida exacta. Sin embargo, este ruido puede limitarse empleando otros filtros. d. ¿De qué depende la frecuencia de corte? En teoría, de los valores de Resistencia R y Capacitancia C de los elementos en el circuito de filtro. Aun así, otros factores externos como “ruido” o señales parasitas, pueden afectar al valor de este parámetro. 10

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e. ¿Si variamos el valor de la resistencia, que sucede con la frecuencia de corte? El valor de la resistencia R, es inversamente proporcional a la frecuencia de Corte fC, por tanto, en caso de aumentar dicha R, la frecuencia se vería disminuida (y si la resistencia R disminuye su valor, la frecuencia aumentará). f. ¿Si variamos el valor del capacitor, que sucede con la frecuencia de corte? Se presenta el mismo caso que para la resistencia, pues capacitancia y frecuencia de corte son inversamente proporcionales. g. ¿Cuál crees que es la diferencia entre filtros pasivos y filtros activos? Pues, los filtros pasivos deberían contener únicamente elementos pasivos, que no influyan directamente sobre la señal que ingrese al filtro. Para el caso de los filtros activos, estos deben contener elementos que alteren directamente el valor de la señal de entrada (amplificando su valor, por ejemplo). h. ¿Cuáles son las funciones de los filtros? La función básica de los filtros es limitar el ruido. Aunque, se pueden usar también como selectores de señales, puesto que el filtro adecuado permitiría dejar pasar alguna señal de interés, e impediría la recepción de otras. En cualquier aplicación que se pueda emplear una separación de una señal especifica de otras, puede entrar el filtro. i. ¿Existe diferencia entre la frecuencia de calculada con la frecuencia que aparece en el osciloscopio? ¿Si es así, explique a qué se debe? A pesar de no ser una diferencia muy grande, si existe esta variación. Principalmente se debe a las señales parasitas y el ruido provocado por la propia estructura de los elementos del filtro, pudiendo suscitarse también el caso de alguna fuente electromagnética que pudiera inducir un ruido externo.

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7. CONCLUSIONES Tras un profundo análisis de los objetivos previamente enunciados y sustentados posteriormente en el fundamento teórico y en los resultados, procedemos a resumir y resaltar las siguientes conclusiones:  Como resultado de la investigación presentada, se logró entender el concepto matemático de los filtros pasivos de ambos tipos, Pasa Alto y Pasa Bajo con sus respectivos funcionamientos, para poder hallar la frecuencia de corte y angular.  También, se procedió a diseñar los circuitos de ambos filtros pasivos como nos indica el fundamento teórico, con sus respectivas características de cada filtro, quiere decir, si el capacitor cortocircuita a tierra las frecuencias altas o bajas, ya sea filtro pasa bajo o pasa alto respectivamente.  En el osciloscopio vimos diferentes tipos de señales para cada tipo de filtro, debido al capacitor como acabamos de explicar

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