SIMULACION DE CIRCUITO EN ORCAD

SIMULACION DE CIRCUITO EN ORCAD

Resumen

Se realizó la comprobación experimental de un circuito básico para poder conocer de una mejor manera las leyes de ohm y las leyes de tensión y corriente de Kirchhoff. Para esto, se montó el circuito en el software llamado ORCAD, programa en el cual arroja valores de tensión, corriente, potencia y demás, dados ciertos valores de resistencias y dado un valor producido por una batería o una fuente de tensión cualquiera. Mediante esta simulación, se pudo comprobar por escrito las leyes de ohm y las leyes de Kirchhoff producidas por el simulador.

Además de realizar el circuito en el simulador, se realizó un montaje en la Protoboard con una pila y diferentes valores de resistencia. Esto, para poder comprobar mediante un multímetro los diferentes valores de tensión y corriente producidos.

Para el debido proceso de aprendizaje, se tuvieron conocimientos previos sobre las leyes nombradas anteriormente acerca de sus fórmulas y sus definiciones, además se aprendió sobre el correcto funcionamiento del multímetro.

Introducción

En nuestra vida cotidiana hemos manejado diferentes aparatos tecnológicos tales como celular, Tablet, etc. Pero al finalizar el día, nos damos cuenta de la poca carga que tienen estos aparatos y recurrimos a conectarlos a una toma corriente. Pero, ¿se sabe realmente cómo funcionan estas tomas? ¿Qué efectos o leyes se muestran en este hecho tan  común? Por razones como estas, se decidió averiguar un poco más sobre estos fenómenos ya que es muy común usar aplicaciones diariamente pero desconocer por completo como es que funcionan.

Para poder conocer un poco más sobre estos conceptos teóricos se decidió montar un circuito en la plataforma ORCAD, y también montarlo en una Protoboard. Las leyes que se decidieron comprobar fueron la ley de ohm: que me indica que el voltaje es directamente proporcional a la corriente como lo muestra la siguiente fórmula:    V = IR, donde V es el voltaje, I es la corriente y R la resistencia. Otra de las leyes usadas fue la de kirchcoff que se divide en dos: la ley de corrientes que me indica que la sumatoria de corrientes que entran a un nodo son las mismas que salen, como lo indica la fórmula:  y la otra parte de la ley de Kirchhoff está relacionada con las tensiones y menciona que la sumatoria de voltajes en un lazo cerrado debe ser igual a cero, como lo muestra la fórmula: [pic 1][pic 2]

Este trabajo se desarrolló usando una Protoboard y varias resistencias y una pila de aproximadamente 9v. Además se recurrió de un simulador para asegurarnos que los valores que nos daban eran iguales a los del simulador ORCAD.

Teoría

Esta actividad consta de dos partes: la primera parte constaba en hacer un montaje en Protoboard simulando un circuito mediante una pila de 9v, que realmente tenía un voltaje de 8.27v, y 8 resistencias de los siguientes valores: 1k, 1.2k, 1.5k, 1.8k, 2.2k, 2.7k, 3.3k, 3.9k, las cuales, los valores reales de cada una de ellas fueron: 0.97k, 1.12k, 1.44k, 1.75k, 2.2k, 2.64k, 3.2k y 3.81k. Una vez armado el montaje, se procedían a hacer las respectivas mediciones de resistencias, voltajes y corrientes con un multímetro. El montaje final en la plataforma, con los valores reales, quedaba algo similar a:

[pic 3]

La segunda parte constaba en pasar este montaje en Protoboard a una plataforma que me simulaba dicho circuito, llamada ORCAD. Su función es arrojar diferentes variables típicas en un circuito tales como corriente a partir de un esquema propio ya hecho. Mediante este software podíamos comprobar teóricamente los resultados obtenidos en la práctica.

Resultados

Para esta parte, se comprobó la ley de corrientes de Kirchhoff según los valores reales arrojados en el simulador, tomando ciertos números de corrientes como lo muestra la imagen:

[pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14][pic 15][pic 16][pic 17][pic 18][pic 19][pic 20][pic 21][pic 22]

• Nodo verde: i1 = i2 + i3

1.874mA = 1.621mA + 252.9uA

1.874mA = 1.874mA

• Nodo rosado: i3 = i3

252.9uA = 252.9uA

• Nodo lila: i6 = i4 + i3

392.1uA = 252.9uA + 139.1uA

392.1uA = 392.1uA

• Nodo amarillo: i2 = i4 + i5

1.621mA = 139.1uA + 1.482mA

1.621mA = 1.621mA

• Nodo naranja: i6 = i6

392,1uA = 392,1uA

• Nodo azul: i7 = i6 + i5

1.874mA = 1.482mA + 392.1uA

• Nodo morado: i7 = i7

1.874mA = 1.874mA 

Para esta segunda parte, se hicieron tres mayas, se puso su debida polaridad en cada resistencia y se comprobaron la ley de ohm y la ley de Kirchhoff de tensiones.

[pic 23][pic 24][pic 25][pic 26]

• Voltaje en R1: 8.270 – 6.697 = 1.573v
• Voltaje en R2: 6.697 – 4.948 = 1.749v
• Voltaje en R3: 6.497 – 5.811 = 0.686v
• Voltaje en R4: 4.948 – 0 = 4.948v
• Voltaje en R5: 6.697 – 6.497 = 0.2v
• Voltaje en R6: 5.811 – 4.948 = 0.863v
• Voltaje en R7: 8.270 – 7.461 = 0.809v
• Voltaje en R8: 7.461 – 6.497 = 0.964v

Ley de tensiones de Kirchhoff:

1. V7 + V8 – V5 – V1 = 0

0.809v + 0.964v – 0.2v – 1.573v = 0

0 = 0

2.   V5 + V3 + V6 – V2 = 0

0.2v + 0.686v + 0.863v – 1.749V = 0

1. = 0

1. V1 + V2  + V4 – Vdc = 0

1.573v + 1.749v + 4.948 – 8.27v = o

0 = 0

Ley de ohm en cada resistencia (V=IR):

• Resistencia R1

V1 = (i2) (R1) = (1.621mA) (0.97kΩ) = 1.57237v

• Resistencia R2

V2 = (i5) (R2) = (1.482mA) (1.18kΩ) = 1.74876v

• Resistencia R3

V3 = (i6) (R3) = (392.1uA) (1.75kΩ) = 0.686175v

• Resistencia R4

V4 = (i7) (R4) = (1.874mA) (2.64kΩ) = 4.94736v

• Resistencia R5

V5 = (i4) (R5) = (139.1uA) (1.44kΩ) = 0.200304v

• Resistencia R6

V6 = (i6) (R6) = (392.1uA) (2.2kΩ) = 0.86262v

...