Instrumentación electrónica virtual - Pspice

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<ul><li> 1. ELECTRNICAXABIER PREZTEMA 01 Prctica 11 Introduccin a PSPICEEl programa SPICE tiene ya 30 aos de existencia y en este tiempo se haconformado como el mejor y el ms utilizado simulador de circuitos electrnicos. Sibien soporta el anlisis de circuitos analgicos y digitales, es en el campo analgicodonde PSPICE ha alcanzado su mxima utilidad.Varios hechos han contribuido a su enorme difusin y uno de ellos es que desde susorgenes han existido versiones de libre distribucin (denominadas versiones deestudiantes). La versin que se va a describir, es la versin 9.1 de estudiante y esde libre difusin.El desarrollo en los ltimos aos de las aplicaciones informticas y de la capacidadde los ordenadores han permitido dotar al simulador PSPICE de un conjunto derecursos, que a la vez que potencian ms sus posibilidades, facilitan enormementesu uso.De hecho PSPICE incluye un conjunto de programas que cubren las diferentes fasesdel diseo electrnico, desde la concepcin de un circuito hasta su implementacin.En concreto, al instalar PSPICE usted estar instalando no solo un simulador decircuitos analgicos y digitales sino adems: Un programa de edicin grfica de circuitos. Un analizador de ondas u osciloscopio virtual. Un editor de estmulos. Una aplicacin especfica para optimizar el comportamiento del circuito. Un conjunto de utilidades que le permiten editar y caracterizar componentes,definir subcircuitos,...En este punto es conveniente insistir en dos aspectos bsicos que nunca debeolvidar el usuario de PSPICE:1.- Los simuladores, por muy potentes que sean no son ms que una aproximacina la realidad y en consecuencia nunca pueden sustituir la prctica de manejo realde los circuitos electrnicos. Por tanto, el mejor uso que puede realizar de PSPICEes en combinacin con el trabajo en el laboratorio.2.- Los simuladores hacen las tareas que le encomienda el usuario y por tanto nodebe perderse la perspectiva de que es una herramienta que la maneja el tcnico,ni dar por vlidos los resultados sin una interpretacin y control por su parte. Lacapacidad de anlisis y de obtencin rpida de resultados que ofrece PSPICE nodebe anular su espritu crtico para interpretar el sentido electrnico que tienen loscircuitos.La versin de estudiante es de libre difusin y tiene ciertas limitaciones en susfuncionalidades y en las libreras que es capaz de gestionar. En concreto laslimitaciones ms importantes son:Referentes al editor grfico de esquemas: El espacio est limitado a una nica hoja de tamao DIN A4.Referente al simulador:Pgina 1 de 7</li></ul> <p> 2. ELECTRNICAXABIER PREZ TEMA 01 Prctica 1 Est limitado a 64 nudos. 10 transistores. 65 dispositivos digitales.Referente a las libreras: Incluyen un total de 39 componentes analgicos y 134 digitales. No permite guardar libreras con ms de 15 componentes.Otras limitaciones: La caracterizacin de dispositivos est limitada al diodo. El generador de estmulos est limitado a ondas sinusoidales y relojes digitales. La optimizacin del circuito est limitado a un objetivo, un parmetro y unacondicin.Pese a estas limitaciones, la versin de estudiante es lo suficientemente potentepara aprender con ella sobre simuladores y ser una gran ayuda para comprendermejor el funcionamiento de los circuitos y facilitar su proceso de aprendizaje.Puede obtener PSPICE Student Version dehttp://pspice.softonic.com/descargarSobre la instalacin:Slo hay una observacin importante que debe tener en cuenta y se refiere a lapantalla en la cual le pregunta sobre los editores grficos que desea instalar y endonde le ofrece dos posibilidades: Capture (que viene marcada por defecto) Schematics (que viene sin marcar)Seleccione Schematics sealando la casilla queest en blanco. Este editor grfico es el que seva a utilizar y por tanto es imprescindible que loseleccione. El editor Capture utiliza lasherramientas de Orcad y el editor Schematicsutiliza las herramienta de Microsim. Dado que elprograma le ofrece la posibilidad de tener msde un editor grfico, puede si lo desea,seleccionar los dos.2 CAPTURA Y ANLISIS EN CONTINUAEn este apartado se va a mostrar cmo utilizar las funciones bsicas del editor degrficos de PSPICE y se va a realizar el Anlisis en continua de un circuito.El punto de partida va a ser el circuito que hemos diseado y cuyo funcionamientodeseamos conocer. Dicho circuito est compuesto por:Pgina 2 de 7 3. ELECTRNICAXABIER PREZ TEMA 01 Prctica 1 Dos fuentes de Alimentacin de 5 y 2.5 V. Dos resistencias de 2k Una resistencia de 1kIniciemos los trabajos abriendo el programa editor de circuitos denominadoSchematics. Para ello acceda desde el men de inicio al programa Pspice Studenty en el men asociado haga un clic en schematics.En la pgina abierta hay un amplio men de opciones que se irn analizando ensucesivas etapas. Algunas de ellas son fcilmente identificables por su similitud conlos entornos Windows. As por ejemplo existen opciones de manejo de ficheros,edicin, ....Otras son ms especficas del simulador: Dibujo, Anlisis,... Todas ellas las iremosviendo en el momento que las necesitemos.La forma de trabajar con PSPICE es similar a la que se utiliza cuando se tiene queprobar un circuito en el Laboratorio. El punto de partida es el esquema del circuitoque se desea probar.El espacio de trabajo abierto en el editor grfico es en el cual se debe montar elcircuito utilizando los componentes seleccionados y estableciendo las conexioneselctricas entre ellos. Este ser nuestro primer objetivo.Para ello, obtendremos los componentes que van a formar parte del circuito. Sedebe ir al almacn de componentes a buscarlos que en el caso de PSPICE son laslibreras.Seleccione Draw y del men desplegado haga clic en Get New Part es decir,Obtener un nuevo componente. La ventana que se abre es muy importanteconocerla con cierto detalle. Por eso nos detendremos en ella. Pgina 3 de 7 4. ELECTRNICAXABIER PREZ TEMA 01 Prctica 1En la ventana principal le viene una relacin completa de todos los componentesdisponibles en esta versin de estudiante de PSPICE. Las versiones comerciales dePSPICE tienen una relacin mucho ms completa con miles de componentes.Prcticamente se pude decir que todos los componentes que se fabrican tienen susmodelos para PSPICE. Debe tener en cuenta que est trabajando con un simuladory por tanto va a montar un circuito virtual. Por esta razn no le debe extraar queen la lista de componentes disponibles pueda encontrar tres tipos de componentes: Componentes con su referencia comercial: Por ejemplo el 2N5444 En este casose refiere a un componente concreto con un modelo que trata de emular lasmismas caractersticas que el componente real. Componentes genricos: Por ejemplo C. En este caso se incorpora uncondensador cuyo valor y otras caractersticas deben definirse por el usuario. Pseudocomponentes, Por ejemplo PARAM. No se refiere a ningn tipo decomponente fsico sino que es una forma grfica deintroducir alguna lnea de cdigo al programa en el quees sintetizado el esquema.Buscar un componente en esa lista tan larga puede ser unproblema por lo que puede acceder a esta informacin deforma ms organizada y para eso estn las libreras. Siusted hace clic sobre Libreries surge una nueva ventanaque viene a representar los diferentes estantes en los quePSPICE guarda sus componentes. Seleccione por ejemploAnalog y en la ventana de la izquierda ya no le aparecetoda la relacin sino solo las referencias de loscomponentes que estn almacenados en esta librera.De esta forma le resulta ms fcil seleccionar uncondensador (que se corresponde con la letra C) o un resistor (que se corresponde Pgina 4 de 7 5. ELECTRNICAXABIER PREZ TEMA 01 Prctica 1con la letra R). Observe que al seleccionar una referencia aparece una brevedescripcin de qu componente se trata.Conocer las libreras es un objetivo interesante que se va adquiriendo con laprctica, porque afortunadamente los componentes que se utilizan por lo generalen los circuitos son un grupo muy reducido.Si un componente es utilizado con frecuencia se aprende fcilmente cul es sureferencia y ya no hace falta ni tan siquiera acudir a la librera para encontrarloporque es posible editar la ventana de Part_Name y automticamente el busca estecomponente.Bueno ya hemos visto donde estn los resistores y podemos coger tres de ellospara montar nuestro circuito.Una vez seleccionado la referencia R haga clic en Place y comprobamos quepegado al puntero del ratn hay un resistor. Llevamos el puntero al lugar dondequeramos dejar el resistor y hacemos clic con el botn izquierdo del ratn. Alldejamos un resistor y al mover de nuevo el ratn comprobamos que tenemos otroresistor pegado. Dado que nuestro circuito tiene tres resistores colocamos tres endiferentes puntos. Cuando ya tenemos los tres hacemos clic en el botn derecho ynos libera el puntero del ratn.Comprobemos que los resistores que hemos colocado tienen todos por defecto elvalor de 1 k y sus nombres son correlativos R1, R2, R3,...Vamos a particularizar el valor y el nombre de cada una de ellos a las necesidadesde nuestro circuito. Comenzamos por las resistencias de 2k Ohmios. Paramodificar su valor colocamos el cursor sobre el valor del resistor que se deseamodificar y se hace un doble clic. Se abre una ventana y se introduce el valordeseado. A continuacin se valida con el OK.Para modificar el nombre se opera de forma similar. Se sita el cursor sobre elnombre, se hace un doble clic y en la ventana que se abre se introduce el nuevonombre. As operamos con todos los resistores.Debe tener en cuenta que PSPICE admite varios formatos para los valoresnumricos. As por ejemplo los 1000 ohmios se pueden representar utilizando losfactores de escala, donde por ejemplo, k representa un factor de 1000.Tambin necesitamos dos generadores de tensin continua. Volvemos a buscar enlas libreras de PSPICE y observamos que hay expresamente una librera de fuentes(SOURCE). Al seleccionarla observamos que aparece una lista muy amplia de lascuales la mayora se utilizan con menor frecuencia porque sirven para definirseales de excitacin complejas. En nuestro caso seleccionamos VDC. Para cambiarsu valor y nombre se acta de la misma forma que con los resistores.El siguiente paso es colocar cada componente en su posicin en el circuito. Paraello, a veces es necesario mover o girar los componentes. Seleccione elcomponente haciendo un clic sobre l. Comprobar que el componente seleccionadocambia de color a rojo. Siempre que vea uno o varios elementos de color rojo esporque han sido seleccionados y la operacin que se realice va a afectarles.En este caso queremos girar el resistor para ponerlo vertical. Abrimos el men Edity comprobamos que hay una opcin de rotar. Tambin aqu vemos que lacombinacin de teclas Control+R realizan la misma funcin. Al seleccionar estaopcin se comprueba que el resistor gira 90 grados. Pgina 5 de 7 6. ELECTRNICAXABIER PREZTEMA 01 Prctica 1A continuacin debemos mover los resistores para que nos queden con ciertaesttica. Se seleccionan haciendo clic sobre el componente y a continuacin, con elbotn izquierdo pulsado, se desplaza el ratn hasta el punto que se desee. Al giraro mover puede ser que algn dato del componente quede en un lugar noapropiado. Por ejemplo ahora el valor de 2k ha quedado encima del resistor.Puede desplazarse slo el valor haciendo doble clic sobre l y arrastrndolo. Laseleccin de un componente tambin se utiliza para otras funciones tales comoborrar, copiar....Una vez que tenemos los componentes vamos a interconectarlos. Las conexionespueden realizarse con hilos o buses. En este caso es mediante hilos.En el men de Draw seleccionamos Wire y el puntero cambia de formaasemejando un lpiz. La conexin entre dos puntos se realiza haciendo clic en elpunto inicial y un segundo clic en el punto final. Observe que al desplazar el ratnse va trazando una lnea de punto que se consolida al hacer el segundo clic. Laconexin siempre se establece mediante uno o dos segmentos. Si desea utilizarms segmentos deber realizarse por partes, es decir haciendo ms clicintermedios.El circuito ya est casi montado pero todava falta algo muy importante, dado quesi no lo incluye el simulador le dar error. Es el fijar una referencia o masa en elcircuito. Este es el componente AGND que se encuentra en la librera de Port y secorresponde con la masa analgica del circuito.Antes de seguir adelante es necesario que guarde el circuito, si no lo hace se lo vaa pedir el simulador, pero si usted es usuario del ordenador sabe que es una buenacostumbre salvar con periodicidad lo que se va desarrollando.El circuito est completado y se puede proceder a realizar la primera simulacin. Enel men de Anlisis seleccionamos la opcin Simulate. Comprobamos que elprograma realiza los clculos necesarios y al cabo de unos pocos segundos noslleva a otra ventana que por el momento no tiene mucho inters y la cerramos.El circuito est analizado y se pueden conocer las tensiones de cada nudo y lascorrientes por cada rama. En el men Anlisis seleccionamos ahora DisplayResults on Schematics y dentro de l la opcin Enable Voltage Display . Latensin en cada nudo del circuito aparece. Si seleccionamos Enable Currentdisplay aparece el valor de la corriente por cada rama. Para conocer el sentido dela corriente haga clic sobre el valor y aparecer una flecha que indica la direccinen la que circula.Habitualmente se utilizan para realizar estas funciones los iconos que aparecen bajolos mens: El icono V muestra los valores de las tensiones y el icono I los valoresde las corrientes.Pgina 6 de 7 7. ELECTRNICAXABIER PREZTEMA 01 Prctica 13 Ejercicio 1.Proceda como en el ejemplo anterior. Determine :1. nmero de mallas,2. nmero de nodos3. sentido de la corriente de cada malla4. valor de la intensidad en cada malla5. tensin de cada nodo6. corriente que atraviesa la resistencia de carga RL.7. Aplicando la Ley de Ohm, determine la el voltaje sobre la resistencia de carga RL. De qu otra forma podra averiguar este valor?8. Averige los valores de la intensidad que atraviesa RL para voltajes en el generador en un rango de 4 a 16 V, con saltos de 2V. Haga una tabla donde quede recogida la evolucin.Haga un docx con las respuestas.Suba el esquemtico y el docx al campus.Pgina 7 de 7</p>