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PRACTICA DE LABORATORIO CRISTAL OSCILADORJULIO ENRIQUE RODRIGUEZ, JOSE HORACIO MALDONADO MACIAS,FUNDACION UNIVERSITARIA DE SAN GIL UNISANGILjurofo@gmail.com, horaciomalo13@hotmail.com,Resumen Algunos cristales que se encuentran en la naturaleza presentan caractersticas del efecto piezoelctrico. Cuando se aplica una tensin alterna a travs de ellos, vibran a una frecuencia especifica segn sus caractersticas de forma y tamao. De manera que al suceder el proceso inverso, es decir si mecnicamente se les obliga que vibren generan una tensin alterna de la misma frecuencia. Las principales sustancias que producen el efecto piezo-electrico son el cuarzo, las sales de rochelle y la turmalina.Palabras claves. Oscilador, cristal, cuarzo, Frecuencia, resonancia, piezo-electrico, vibracion.Abstract - Some crystals found in nature have characteristics of piezoelectric effect. When an AC voltage is applied through them , vibrate at the frequency of the applied voltage. Such that the inverse process to occur , ie if they are mechanically vibrating forces generated an alternating voltage of the same frequency . The main substances that produce the piezoelectric effect are quartz , rochelle salts and tourmaline .

INTRODUCCINOSCILADOR DE CRISTAL DE CUARZO

Figura 1Una de las caractersticas ms importantes del cuarzo, al igual que otras materias cristalinas, es el efecto piezoelctrico.

Cuando se ejerce una presin mecnica en caras opuestas de uno de estos cristales, debidamente tallados, se producen cargas elctricas de polaridad opuestas en esas caras; si se invierte el sentido del par de fuerzas ejercidas sobre el cristal observamos que tambin se invierte la polaridad de las cargas generadas, as sucesivamente se hace variar el sentido de la presin ejercida sobre el cristal en las caras de este se genera mecnicamente un voltaje de corriente alterna.

Recprocamente, un cristal sometido a un voltaje de corriente alterna genera vibraciones mecnicas debido a la inercia del material, estas vibraciones se amortiguaran gradualmente hasta la completa extincin, si la corriente cesa. Pero si la energa elctrica suministrada compensa las perdidas, el cristal seguir vibrando y al hacerlo genera una tensin de corriente alterna tal como lo hace un circuito LC.

La amplitud de la vibracin de un cristal de cuarzo depende de la frecuencia natural de vibracin mecnica del cristal y de la frecuencia elctrica de excitacin. Si se excita un cristal con voltaje de A.C de la misma frecuencia que la suya natural se produce el fenmeno de resonancia, estableciendo as vibraciones de gran amplitud y el cristal genera un voltaje de A.C relativamente grande. Pero si la frecuencia de excitacin es diferente a la vibracin mecnica, el voltaje generado por el cristal, apenas ser perceptible debido a la poca vibracin mecnica. Gracias a esta propiedad, los cristales se utilizan mucho en osciladores en los que se requiere una gran estabilidad en su frecuencia de oscilacin.

La frecuencia de resonancia depende de las dimensiones del cristal, de la orientacin de las superficies respecto de los ejes y como este montado el cristal sobre los electrodos de contacto. El rango de frecuencias va des unos pocos kHz a varios MHz, siendo bastante comerciales.

Figura 2FRECUENCIAS FUNDAMENTALES Y SOBRETONOS

Casi siempre el cristal se monta y se corta para vibrar adecuadamente a una de sus frecuencias de resonancia, generalmente la frecuencia fundamental o frecuencia mnima. Las frecuencias de resonancias mayores, llamadas sobretonos son mltiplos casi exactos de la frecuencia fundamental. Por ejemplo, un cristal con una frecuencia fundamental de 1 MHz tiene un primer sobretono aproximadamente de 2 MHz, un segundo sobretono aproximadamente de 3 MHz y as sucesivamente.

La frmula de la frecuencia fundamental de un cristal es de donde k es una constante que depende del corte y otros factores, y t es el espesor del cristal. Es obvio que la frecuencia fundamental es inversamente proporcional al espesor.

Por esta razn hay un lmite prctico para la frecuencia ms alta que se puede alcanzar. Cuanto ms delgado sea el cristal, ms frgil es y mayor probabilidad que se rompa debido a las vibraciones.

Los cristales de cuarzo trabajan adecuadamente hasta los 10 MHz de frecuencia fundamental. Para lograr frecuencias ms altas, podemos emplear un cristal que vibre en sobretonos, de esta forma podemos alcanzar frecuencias de hasta 100 MHz. Ocasionalmente, la turmalina, ms costosa, pero ms resistente es empleada en frecuencias mayores.

INTRODUCCION

Mediante este laboratorio se pretende conocer el funcionamiento del cristal de cuarzo a travs e los Osciladores a cristal en esta prctica es de gran importancia la habilidad en el manejo de las variaciones de algunos condensadores y resistencia, para lograr una buena sincronizacin de la frecuencia, con el fin de que est permanezca estable. A travs de los conceptos adquiridos a lo largo de la carrera, en las diferentes asignaturas de queremos enriquecer ms nuestros conocimientos durante esta y las prximas practicas a realizar.

OBJETIVOGeneral:

Investigar y adaptar un circuito que permita determinar el estado y frecuencia de un cristal oscilador de cuarzo.

Especficos:

-Montar un circuito que permite a travs de un osciloscopio verificar la frecuencia de un cristal oscilador.

-Variar la frecuencia de resonancia para hacer posible la verificacin de cristales de 4 y 10 MHz.

MATERIALES

1 Resistencias de 22k 1 Resistencias de 330 2 Resistencias de 1K

1 Resistencias de 100K

1 Capacitor cermico de 10nf

1 Capacitor cermico de 100pf

1 Cristal de cuarzo de 4Mhz 1 Cristal de cuarzo de 10Mhz 1 Transistor BC548

Fuente DC 5V

Sonda

METODOLOGIA

Teniendo en cuenta el siguiente circuito ver figura 3 que previamente se haba investigado y con el cual funcionaria la seal de cristal de cuarzo a una frecuencia de 4 MHz. Una vez terminado el montaje se realizan las primeras pruebas con osciloscopio, dando un resultado negativo el funcionamiento del mismo. Cuando se revisa nuevamente las conexiones y adems se tiene en cuenta los conocimientos de la carrera para determinar que el diseo de la figura tiene un error; que no permite el optimo funcionamiento. El error consiste en que la seal de salida en la figura se toma de la base y eso no es adecuado puesto que para probar el circuito la seal se debe tomar del emisor del transistor. Una vez realizado el cambio del montaje en este sector se vuelve a realizar pruebas y las cuales muestran una seal senoidal correspondiente a la frecuencia del cristal en prueba.Visualizndose los picos positivos y negativos claramente definidos.

Lo cual nos dice que el circuito si estaba resonando a la frecuencia del cristal de cuarzo (4 MHz), como se muestra en la figura xCabe aclarar que el circuito es alimentado por una fuente DC de 5 volts

Figura 3CONCLUSIONESEl montaje de los circuitos bsicos de conversin AC-DC se realiz de manera precisa y los valores RMS de voltaje y corriente, fueron coherentes con los valores predichos, a travs de los clculos tericos, con algunas pequeas variaciones debido a las fluctuaciones de los equipos de medicin y parmetros de fabricacin de los materiales.Dentro del estudio de los conversores AC-DC se evidencio que el rendimiento de las fuentes con transformador no llega en el mejor de los casos al 90%; lo cual es una considerable perdida de energa en forma de calor.Adems; se puede ver que no hay ninguna etapa de correccin de la seal de entrada por lo que una seal que ingrese degenerada al conversor; conllevar una prdida de energa an ms significativa.

Se observ como la rectificacin de onda completa cambia el valor de la frecuencia de seal de entrada.

BIBLIOGRAFA E INFOGRAFA

https://electronicavm.files.wordpress.com/2011/03/oscilador-a-cristal.pdfhttp://mjteleprocesos.tripod.com/monitoreo_archivos/osciladores.pdfhttp://buscador.rincondelvago.com/cristales+de+cuarzoRealizado por Est. Julio Enrique Rodrguez, Jos Horacio Maldonado,