Universidad Nacional Abierta y a Distancia Vicerrectoría Académica y de Investigación Fase 1 - Diseñar la etapa de rectificación y filtrado 1. Descripción general del curso Escuela o Unidad Académica Nivel de formación Campo de Formación Nombre del curso Código del curso Tipo de curso Número de créditos Escuela de Ciencias Básicas, Tecnología e Ingeniería Profesional Formación disciplinar Electrónica Análoga 243006 Metodológico 4 Habilitable Si ☐ No ☒ 2. Descripción de la actividad Tipo de actividad: Número Individual ☒ Colaborativa ☒ de 4 semanas Momento de Intermedia, ☒ la Inicial ☐ Final ☐ unidad:1 evaluación: Peso evaluativo de la Entorno de entrega de actividad: actividad: 55 puntos Seguimiento y evaluación Fecha de inicio de la Fecha de cierre de la actividad: actividad: Jueves, 6 de Miercoles, 26 de Septiembre de 2018 Septiembre de 2018 Competencia a desarrollar: • El estudiante conoce y comprende adecuadamente los principios de funcionamiento y aplicación de dispositivos semiconductores como Diodos y Transistores BJT para el desarrollo y mantenimiento de sistemas electrónicos análogos. Temáticas a desarrollar: Unidad 1: Introducción a los Semiconductores. Fundamentos de los semiconductores Aplicaciones de Diodos El transistor Bipolar (BJT) Pasos, fases o etapa de la estrategia de aprendizaje a desarrollar La estrategia utilizada para el desarrollo del curso es la de aprendizaje basado en proyectos como experiencia pedagógica organizada para investigar y resolver problemas que se presentan en el mundo real. Las actividades de la estrategia se dividen en fases donde el participante resolverá situaciones problemicas referentes al diseño, comprobación del funcionamiento y aplicación del sistema electrónico análogo solicitado. En este trabajo se desarrollara la: Fase 1 - Diseñar la etapa de rectificación y filtrado. Actividades a desarrollar Individuales: Proyecto Diseño y simulación de una fuente de alimentación regulada y protegida contra cortos circuitos La mayor parte de los circuitos electrónicos prácticos trabajan a partir de un voltaje de alimentación de CC. Este último puede ser suministrado, por ejemplo, por una batería. Las baterías ofrecen varias ventajas, siendo la más importante su naturaleza portátil. Sin embargo, existen situaciones en las cuales el uso de baterías puede resultar muy costoso. En estos casos, debe recurrirse al uso de fuentes de alimentación, las cuales operan desde la red pública de corriente alterna AC y proporcionan voltajes de corriente continua CC más económicos, estables y potentes. Voltaje AC Circuito Rectificador Filtro con Capacitor Regulador de voltaje Carga Figura No. 1 Diagrama de bloques funcionales de una fuente de alimentación El problema Suponga que trabaja para una compañía que diseña, prueba, fabrica y comercializa varios instrumentos electrónicos, incluyendo fuentes de alimentación de CC. Su primera asignación es, desarrollar y probar en el simulador Pspice Student 9.1 (o cualquier otro simulador que sepa usar) una fuente de alimentación rectificada por puente de diodos y regulada por un circuito regulador serie discreto (amplificador operacional y transistor de paso Darlington.) La Fuente de especificaciones: Alimentación debe satisfacer las siguientes ♦ Corriente de carga regulada: 900 mA ♦ Voltaje DC de salida regulado: 3,3V. Circuito Rectificador Conociendo que el voltaje del devanado secundario es de 20VAC Pico se inicia el diseño de la primera etapa que conforma una fuente de alimentación en este caso se solicita sea un circuito rectificador de onda completa tipo puente. Fig. No. 2 Circuito Rectificador Fuente: Autor Dada las Formulas Relacionadas al Rectificador de Onda Completa Tipo Puente: Vrms = VP / √2 PIV = VP (Sal) VProm = 2VP / π + 0.7V VP (Sec) = VP Vrms = VP x 0.707 (Sal) + 1.4V Definiciones: Vrms (sec): Valor eficaz del voltaje del secundario. VProm (sec): Valor promedio del voltaje del secundario. VP (Sal): Valor pico de salida. PIV: Voltaje de Pico Inverso. 1.1 Complete luego de los cálculos la siguiente tabla: Vrms(sec) VProm(sec) VP(Sal) PIV 1.2 ¿Cuál de los valores anteriormente calculado es que mostraría un osciloscopio a simple vista? 1.3 ¿Qué desventaja tiene el usar un rectificador de media onda? 1.4 ¿Es la siguiente afirmación falsa o verdadera? ¡Justifique su respuesta! “La frecuencia de la onda de salida en un rectificador de media onda es la misma que la de entrada” Filtrado Con Capacitor En esta etapa del diseño se debe encontrar el mínimo valor del condensador que se debe colocar en paralelo con la salida del circuito rectificador para lograr el filtrado de la corriente pulsante y también lograr un mínimo rizado. Esta variación se denomina rizado (ripple) y tiene la misma frecuencia (f) del voltaje rectificado. Su amplitud pico a pico (Vrpp) está dada, en forma aproximada, por la siguiente fórmula: Vrpp = IL / f C En práctica, debe buscarse que la amplitud del rizado Vrpp sea lo más pequeña posible ya que este voltaje alterno puede manifestarse como un ruido por ejemplo en los amplificadores de audio. Para ello, el valor del condensador de filtro (C) debe ser escogido de tal modo que el producto Rc∙ C, llamado la constante de tiempo del circuito TC, sea mucho mayor que el período de la señal de entrada (T=1/f), por lo menos diez veces. 1.5 Teniendo en cuenta la información anterior y recordando que la máxima corriente que debe manejar nuestra fuente es 900mA. Encuentre el valor del condensador para lograr una tensión de rizado de 0.6 VPP. C en µF 1.6 El condensador se carga aproximadamente al valor pico de la salida del rectificador tipo puente VP (Sal) teniendo el valor de la corriente sin regular de 900mA por ley de Ohm se conoce valor de Rc y de este modo se logra calcular un valor aproximado de la constante de tiempo R c∙ C complete la siguiente tabla: T TC 1.7 ¿Se cumple la condición de que TC debe ser al menos 10 veces mayor a T? Si No Colaborativas: Luego de que cada integrante del grupo realice sus aportes se da inicio a la consolidación del informe grupal donde deberán seleccionar los aportes significativos que den solución a lo solicitado y construir el informe grupal. Consideraciones - Estudiante que no aporte no debe ser incluido en el informe grupal. - Se debe anexar en el informe grupal pantallazos de las participaciones de los estudiantes que integran el trabajo. Los aportes deben quedar evidenciados en el entorno de aprendizaje colaborativo -> Foro: “Unidad 1: Fase 1 Diseñar la etapa de rectificación y filtrado”. -> Tema: “Foro de aportes de la fase 1”. Entornos para su desarrollo El documento final debe ser entregado en el entorno de evaluación y seguimiento en el recurso: “Fase 1 - Diseñar la etapa de rectificación y filtrado”, en las fechas indicadas y bajo el nombre: Grupo#_fase1, ejemplo: Grupo20_fase1.pdf Individuales: Se evalúa la participación oportuna y los aportes individuales realizados por el estudiante referente al desarrollo de la fase 1 de la siguiente manera: Participación individual del estudiante en el foro de la fase 1 con aportes sobre El Circuito Rectificador Ponderación: 10/55 Participación individual del estudiante en el foro de la fase 1 con aportes sobre El Filtrado con Capacitor Ponderación: 10/55 Productos a entregar Cálculos matemáticos como evidencia del diseño del por el circuito. estudiante Ponderación: 10/55 Colaborativos: Documento escrito: informe de construcción grupal que incluya: Portada con los nombres de los integrantes del grupo Introducción Contenido (Fase 1) Conclusiones Referencias usadas. Deben tener formato APA. El líder del grupo debe hacer entrega del informe en el entorno de Evaluación y seguimiento). Tamaño del archivo final: El tamaño NO debe superar los 5MB. Ponderación: 25/55 Lineamientos generales del trabajo colaborativo para el desarrollo de la actividad A continuación, se presenta un modelo para la planeación del trabajo de los estudiantes dentro del grupo colaborativo. Actividad Planeación de actividades para el desarrollo del trabajo colaborativo Roles a desarrollar por el estudiante dentro del grupo colaborativo Fecha Respons able Lectura de las referencias dadas Preparación y entrega de los aportes individuales Interacción del grupo a partir Preparación de los entregables grupales Revisión de los productos Preparación de los entregables de acuerdo con la normas APA Cada uno de los estudiantes integrantes del grupo debe desempeñar un rol y asumir las tareas que esto conlleva, en el siguiente cuadro se relacionan los roles y tareas. Rol asumido Roles y responsabili dades para la producción de entregables Tareas o funciones realizadas Responsable de la comunicación entre el tutor y el grupo. También de presentar a su equipo la información Líder que recoge de la observación al comunicador desarrollo de las actividades y es responsable de entregar el producto final. Responsable de la relatoría de todos los procesos en forma escrita. Relator También es responsable de recopilar y sistematizar la información a entregar al tutor. Controla el cronograma de tiempo establecido, y es responsable para Vigía del que el equipo desarrolle las diferentes tiempo actividades dentro del tiempo pactado. Es quien se preocupa por verificar al interior del equipo que se estén asumiendo las responsabilidades individuales y de grupo, propicia que Dinamizador se mantenga el interés por la del proceso actividad y por último cuestiona permanentemente al grupo para generar puentes entre lo que ya se aprendió. Responsable de conseguir el material y/o las herramientas de acuerdo a las Utilero necesidades del equipo para el desarrollo de las actividades y/o procesos. Roles Función Consolidar el documento que se constituye como el producto final, teniendo en cuenta que se hayan Compilador incluido los aportes más importantes y que solo se incluya a los participantes que intervinieron en el por los estudiantes Uso de referencias proceso. Debe informar a la persona encargada de las alertas para que notifique a quienes no hicieron sus participaciones, que no se les incluirá en el producto a entregar. Asegurar que el escrito cumpla con las normas de presentación de trabajos exigidas. Revisar que los aportes de los integrantes sean elaboraciones propias (no copias Revisor textuales) y que las citas y referencias bibliográficas estén adecuadas a las normas APA. Avisar a la persona de alertas para que informe a los integrantes del equipo en caso de algún ajuste. Asegurar que el documento contenga los criterios presentes en la rúbrica. Debe comunicar a la persona Evaluador encargada de las alertas para que informe a los integrantes del equipo en caso que haya que realizar algún ajuste sobre el tema. Alertar sobre los tiempos de entrega de los productos y enviar el documento en los tiempos Entregas estipulados, utilizando los recursos destinados para el envío, e indicar a los compañeros que se ha realizado la entrega. Notificar a los integrantes del grupo de las novedades en el trabajo e Alertas informar mediante el foro de trabajo y la mensajería del curso, que se ha realizado el envío del documento. Para conocer la forma como se referencian los documentos consulte el siguiente documento: Centro de Escritura Javeriano ( ) Normas APA. Sexta edición. Recuperado de http://centrodeescritura.javerianacali.edu.co/index.ph Políticas de plagio p?option=com_content&view=article&id=138:normasapa&catid=45:referencias-bibliograficas&Itemid= En el acuerdo 029 del 13 de diciembre de 2013, artículo 99, se considera como faltas que atentan contra el orden académico, entre otras, las siguientes: literal e) “El plagiar, es decir, presentar como de su propia autoría la totalidad o parte de una obra, trabajo, documento o invención realizado por otra persona. Implica también el uso de citas o referencias faltas, o proponer citad donde no haya coincidencia entre ella y la referencia” y literal f) “El reproducir, o copiar con fines de lucro, materiales educativos o resultados de productos de investigación, que cuentan con derechos intelectuales reservados para la Universidad. Las sanciones académicas a las que se enfrentará el estudiante son las siguientes: a) En los casos de fraude académico demostrado en el trabajo académico o evaluación respectiva, la calificación que se impondrá será de cero punto cero (0.0) sin perjuicio de la sanción disciplinaria correspondiente. b) En los casos relacionados con plagio demostrado en el trabajo académico cualquiera sea su naturaleza, la calificación que se impondrá será de cero punto cero (0.0), sin perjuicio de la sanción disciplinaria correspondiente. 4. Formato de Rubrica de evaluación Fase 1 - Diseñar la etapa de rectificación y filtrado Actividad Actividad ☒ ☒ Tipo de actividad: individual colaborativa Momento de la Intermedia, ☐ ☒ Final Inicial evaluación unidad 1 Niveles de desempeño de la actividad individual Aspectos evaluados Valoración alta Valoración media Valoración baja El estudiante El estudiante participó pero sus participó de manera aportes no son pertinente significativos y realizando aportes e poco interactuó Participación interactuando con con sus El estudiante no individual del sus compañeros compañeros sobre presentó aportes estudiante en el los cálculos sobre el circuito foro de la fase 1 sobre los cálculos tensiones en un tensiones en un rectificador con aportes rectificador de sobre el circuito rectificador de onda completa y sobre la onda completa y rectificador. fundamentación de sobre la su funcionamiento. fundamentación de su funcionamiento. (Hasta 10 puntos) (Hasta 5 puntos) (Hasta 0 puntos) El estudiante El estudiante participó, pero sus evidencia Participación aportes no son aprendizaje y El estudiante no individual del significativos con presentó aportes estudiante en el habilidades para el respecto al diseño el filtrado con foro de la fase 1 diseño de una etapa de la etapa de de filtrado en una capacitor con aportes filtrado de una fuente de sobre el filtrado fuente de alimentación con capacitor alimentación. (Hasta 10 puntos) (Hasta 5 puntos) (Hasta 0 puntos) Cálculos El aporte presenta El aporte presenta El aporte no matemáticos cálculos algunos cálculos presentó cálculos ☐ Puntaje 10 10 10 como evidencia matemáticos matemáticos matemáticos o del diseño del correctos que errados todos los circuito. evidencian el diseño presentados están del circuito. errados. (Hasta 10 puntos) (Hasta 5 puntos) (Hasta 0 puntos) Niveles de desempeño de la actividad colaborativa Aspectos evaluados Valoración alta Valoración media Valoración baja Aunque se El grupo cumplió entrega un El documento no con los propósitos documento, este da respuesta a los del trabajo de no soluciona de lineamientos de la Fines del trabajo manera manera adecuada actividad satisfactoria. las actividades propuesta. planteadas. (Hasta 15 puntos) (Hasta 7 puntos) (Hasta 0 puntos) Aunque el documento El equipo no tuvo El documento presenta una en cuenta las presenta excelente estructura base la normas básicas Estructura del estructura. misma carece de para la realización informe algunos elementos de informes. del cuerpo. (Hasta 5 puntos) (Hasta 3 puntos) (Hasta 0 puntos) Aunque presenta Se maneja de El manejo de citas referencias, estas manera y referencias es no se articulan inadecuada el uso Referencias satisfactorio. adecuadamente de citas y con el trabajo. referencias. (Hasta 5 puntos) (Hasta 3 puntos) (Hasta 0 puntos) Calificación final Puntaje 15 5 5 55