miércoles, 7 de abril de 2010

ktechlab

Vamos a hacer una serie de ejercicios con el ktechlab. Abrelo en aplicaciones->educación centros tic-> tecnología-> ktechlab. Abre un nuevo circuito en el menú file.

1. Crea un circuito con una fuente de voltaje en serie con una resistencia. En paralelo con esa resistencia coloca una prueba de voltaje (búscala en el menú de componentes). En la parte inferior de la aplicación ,activa el osciloscopio. Verás que representa el valor de la tensión que se producen entre los dos extremos de la prueba de voltaje.

Coloca el cursor encima de la representación y disminuye su velocidad cambiando el parámetro framerate. Modifica el zoom para verlo mejor.

Selecciona la fuente de voltaje y modifica su valor y su frecuencia en la parte de arriba de la pantalla. Observa cómo se modifica la representación del osciloscopio.

No pases al siguiente ejercicio si no has entendido bien lo que has hecho en éste.

2. Queremos hacer un circuito que rectifique la señal de tensión del ejercicio anterior. La señal es la onda que representa el osciloscopio. Queremos que las partes negativas de la señal cambien y se pongan a cero, de modo que la tensión sea positiva o cero.

El circuito que hace esto lo hemos visto en clase cuando estudiamos los diodos. Si no lo encuentras busca en internet información sobre rectificadores de media onda y realiza el circuito correspondiente en un fichero diferente.

3. Ahora queremos que los valores negativos de la señal inicial se hagan positivos. Para ello tenemos que montar un rectificador de onda completa por puentes de diodos. Busca información en internet y monta el circuito en un fichero diferente.

4. Busca en la lista de componentes una entrada de reloj y colocala en un circuito nuevo. Pon una prueba de voltaje para ver en el osciloscopio el valor de la entrada de reloj.

Coloca una resistencia en paralelo con la prueba de voltaje, y un condensador entre la entrada de reloj y la parte de la resistencia que conecta con la entrada de reloj.

Ahora disminuye poco a poco el valor de la resistencia y observa cómo va modificándose la señal del osciloscopio.

Explica por qué al introducir el condensador y la resistencia se produce esa variación en la señal.

5. Toma el circuito del ejercicio 3 y modifica la salida del mismo modo que en el ejercicio 4, es decir, colocando igualmente un condensador y una resistencia. Observa cómo varía la señal y explica por qué ocurre esto.

6. Crea un circuito nuevo y coloca un display de 7 segmentos y un convertidor de BCD a 7 segmentos. Es el último de los componentes de la lista. BCD es el código binario pero utilizando 4 bits para representar números del cero al 9. Para representar el 10 en vez de representarlo como 1010, se representaría con dos grupos de cuatro bits, uno para el uno y otro para el cero, de modo que el diez sería 0001 0000 y el trece 0001 0011.

Coloca una pila de 5V y cuatro interruptores para poner las entradas del convertidor (ABCD) a 5V o a 0V. Conecta las salidas del convertidor a las entradas del display.

Coloca las entradas lt y rb del convertidor a 5V.

Ahora ve modificando las entradas del convertidor para ir obteniendo los números del cero al 9.

7. Busca en internet el funcionamiento de un contador binario y conéctalo a una entrada de reloj y a un display de siete segmentos de modo que el display vaya aumentando el número representado según el reloj va mandando pulsos.

8. Busca en la wikipedia información sobre el biestable j-k y comprueba su funcionamiento con el ktechlab, igualmente para el biestable r-s.

9. Intenta repetir el ejercicio 7 pero de modo que el display represente los números del 0 al 9 y cuando acabe comience de nuevo por el cero. Ten en cuenta que la entrada r del contador binario es reset, es decir, puesta a cero. Para hacer esto debes usar las puertas lógicas para determinar el momento en que el contador debe ponerse a cero.

10. Ahora queremos introducir un segundo display para las decenas. Para ello hay que introducir otro contador y otro display. EL segundo contador avanzará cada vez que el primer contador se resetee. Tienes que tener en cuenta que el contador avanza cada vez que el pulso de reloj pasa de alto a bajo, de modo que tendrás que colocar una entrada en el segundo display que pase de alto a bajo cada vez que el primer display se resetee. Para ello deberás introducir una puerta lógica entre la entrada al reset del primer contador y la entrada de reloj del segundo contador.

Una vez que hayas conseguido que el segundo contador funcione corréctamente, modifica la entrada de reloj para que los tiempos de alto y bajo sean de 50 ms, o sea 100 ms por ciclo, lo que sería una décima de segundo, y así el segundo display contará los segundos.

Coloca un pulsador entre la entrada de reloj y la entrada al contador, de modo que puedas interrumpir la cuenta cuando quieras. Ya tienes un cronómetro que mide los segundos y las décimas.

11. Completa el circuito anterior de modo que se midan también las centésimas.

12. Conecta en serie una pila de 5V, un interruptor, una resistencia de 100 ohmios y un condensador de un microfaradio. Coloca en paralelo con el condensador una prueba de voltaje, y también en paralelo con el condensador otra resistencia de 100 ohmios en serie con otro interruptor.

Activa el osciloscopio a 100 fps (botón derecho del ratón) y el zoom ponlo casi a la izquierda del todo.

Observa el circuíto y verás que si pulsas el primer interruptor el condensador se debe cargar, y si sueltas este interruptor y pulsas el segundo se debe descargar. En el osciloscopio se representa la tensión en el condensador.

Pulsa y suelta cada interruptor y observa lo que pasa con el osciloscopio y explica por qué pasa esto.

Modifica el valor de las resistencias y ponlas a 500 ohmios. Observa lo que pasa en el osciloscopio y explícalo.

Haz lo mismo modificando el valor de la pila y luego modificando el valor de la capacidad del condensador.

13. En el circuito anterior pon el condensador a 1mF y las resistencias a 100 ohmios. Borra la pila y conceta el punto donde estaba el polo negativo a una tierra y el positivo a una entrada de reloj. Los valores de tiempo alto y bajo de la entrada ponlos a 500 ms.

Observa lo que pasa con la señal del osciloscopio. Explica lo que ha ocurrido.

Modifica los tiempos de la entrada de reloj a 90 ms. Observa y explica lo que pasa.

Aumenta los valores de las resistencias hasta 500 ohmios. Observa y explica lo que pasa.

Aumenta el valor de la capacidad del condensador hasta 6mF Observa y explica lo que pasa.

Guión para el ejercicio 13. Sigue el siguiente esquema para explicar el ejercicio 13. Hazlo en el procesador de textos. No pongas los títulos del esquema sino redacta teniéndolo en cuenta:

a) Qué queremos que haga el circuito, cuál será la entrada y cual queremos que sea la salida.
b) Cómo se construye el circuíto.
c) Qué hace el circuíto. Por donde se va cargando el condensador y por donde se va descargando.
d) De qué depende que el condensador se cargue más rápido o más lento y se descargue más rápido o más lento, qué consecuencias tendrá ésto en la salida.
e) De qué depende que el condensador acumule más o menos carga y qué consecuencias tendré esto en la salida.

14. A partir del ejercicio 11, añade un contador que avance mediante un pulsador. En el momento en el display correspondiente a ese contador coincida con las centenas del contador del ejercicio 11, se active una señal digital y se mantenga activada. Necesitarás un biestable. Ajusta el contador de tiempo de modo que las centenas correspondan a diez segundos.

15. Continúa con el ejercicio anterior de manera que cuando se active la señal digital, se resetee el contador de tiempo, y la señal digital se mantenga activa durante 5 segundos y luego vuelva al principio. Se trata de conseguir un dispositivo que espere un número de decenas de segundos determinado por un display controlado con un pulsador. En el momento que se alcance ese número de decenas de segundos una señal se active durante 5 segundos, y a partir de ese momento vuelva a empezar el ciclo.