Resolucion de circuito simple

#1
Hola. Estoy empezando con la electronica. Actualmente me encuentro en la fase de resolucion de circuitos. Utilizo proteus como herramienta de apoyo.

Adjunto 2 archivos (1.png y 2.png)

Partiendo del circuito que se muestra en 1.png quiero calcular el voltaje que hay en R15. Para ello calculo la intensidad del circuito: I=V/R, siendo R=R15+(R16||R17). Una vez que tengo esos datos calculo una I=0.65mA. Utilizando esa I calculo el V de R15 y me da 0.65 V. Lo compruebo en proteus y todo perfecto.

Ahora viene mi duda: Partiendo del circuito que se muestra en 2.png (es igual que el de 1.png pero ademas tiene un led. Me da igual que el led se encienda o no, lo que me interesan son los calculos). El caso es que si meto el circuito en proteus y calculo el voltaje que hay en R18, me da 0.47 V. Sin embargo, matematicamente soy incapaz de llegar a ese resultado, ya que no entiendo como puedo calcular la intensidad del circuito.

¿Alguien me puede echar una mano?

Gracias.
 

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#2
Hola, bueno, no da lo mismo que encienda el LED o no. Ya que eso indicaría que por esa rama, circula corriente o no, cambiando la corriente total del circuito, en función de ese detalle.
 
#3
Igual no me he explicado bien cuando digo que me da igual que el led encienda o no. Rehago mi pregunta partiendo de la imagen 2.png:

El led no se enciende (ni quiero que se encienda). Proteus calcula que el voltaje que hay en R18 es de 0.47 V. Yo matematicamente soy incapaz de llegar a ese resultado, ya que no entiendo como puedo calcular la intensidad del circuito. ¿Como llegarias a la conclusion de que el voltaje en R18 es de 0.47V?
 
#4
Depende del modelo de diodo que uses.
Como el diodo es un componente no lineal, se puede simplificar en ciertas circunstancias para mentir poco, pero si no se enciende Id=0
Sin saber la curva del diodo no lo puedes calcular, la ley de Ohm no funciona.
 
#6
Buenas tardes.

Ten en cuenta que Proteus es un simulador.

Por el Led del circuito, no podemos determinar que corriente circulará, podemos suponer (y es mucho suponer) que circulará un pequeña corriente pero... ¿Cuánto es?, no tenemos datos del Led, seguramente al tener en serie una Resistencia de un valor tan alto, ni siquiera se llegará a superar el umbral de circulación del Led.

Y como comenta scooter, el Led es un elemento no lineal, lo que complica aún más las cosas.

Sal U2
 
#9
La I total se puede calcular consultando al Sr.Ohm (R18)
Ya claro, I=V/R -> I=0.47mA; pero creo que o me explico mal o no se me entiendo del todo bien. Lo que quiero decir es que tambien desconozco la caida de voltaje en la resistencia.

Es decir, parto de una situación inicial que indico en la imagen adjunta en este mensaje (3.png). No tengo ningun dato mas (bueno, tambien se que el led es de 2.2v y 10mA). Suponiendo que realizo los calculos a mano, ¿como puedo llegar a la conclusión de que la I este circuito es de 0.47mA (proteus lo hace y no me explico como)?
 

Adjuntos

#11
Buenas noches.

Volvamos al principio...

Se ha comentado en Post anteriores que no podemos saber la corriente que circulará por la Resistencia de 10KΩ + el Led.

Proteus utiliza un modelo de Led del que desconocemos las curvas (si tu las tienes publícalas)

El dato de 10mA no ayuda nada, ya que, si por el Led están circulando 10mA en la Resistencia de 10KΩ estarían cayendo 10 Voltios (V = I.R) lo cual es una incongruencia ya que el circuito se alimenta de 5 Voltios.

Te invito a que montes el circuito y hagas las medidas oportunas, haz la prueba con varios tipos de Led, verás que los resultados cambian.

Sal U2
 
#12
un poco de teoria de redes ...te ayudaria muchisimo
en este caso tienes 2 mallas que toman diferentes corrientes, para calcularlas, tomamos el
principio de suporposición (desconectamos la red y calculamos la corriente
I= In (malla con R de 20K) + Im (malla con R de 10k y led)
Como la resistencia R15 esta en serie conestas dos mallas , su corriente sera la misma
que la I calculada

Resolviendo I para las mallas
............... n: In=V/R = 5/(1K+20K) = 0.238 mA
y el voltaje en R20K sera (calculada por therorema de divición de voltaje ...para ejercitar la teoria de redes = Vr20K = Vcc * (20K/20K + 1K) =5 * 0.952 = 4.762V

Asumiremos una caida de voltaje del led de 2.2 V cuando conduce.
claro que este cambia entre modelo y modelo

............... m: Im=V/R = (Vr20K- Vled)/(10K) = ( 4.762 -2.2) / 10K = 0.256 mA

Sumando las corrientes .. I = Im + In = 0.255 + 0.256 = 0.511 mA
 
Última edición:
#13
Vamos a ver, el LED hace que caigan 2.2V cuando la corriente es de 10mA. El LED no es un dispositivo lineal, y por ello no cumple la ley de Ohm. Hay varias maneras de aproximar la respuesta. Una aproximación es aproximar la respuesta en voltaje del LED de manera logaritmica, aunque no sabemos ciertamente el ritmo de decrecimiento. Lo que si podemos suponer es que a partir de cierta cantidad de corriente, el voltaje entre los extremos del LED no varía demasiado. Por ejemplo el led puede tener con tan solo 0.1mA un valor de 2.0V y con 10mA los 2.2V especificados. No sería demasiado erroneo suponer que si la corriente esta entre esos valores, el LED tendrá una caída de tensión de 2.1V.

Teniendo en cuenta esto, para calcular la intensidad de la resistencia R18 hace falta el voltaje en el punto entre medias, que llamo Vo. Teniendo en cuenta que la intensidad que sale en ese punto es la suma de las intensidades que entran, y las intensidades las podemos calcular a partir de las resistencias mediante la ley de Ohm...

Código:
I1=I2+I3

(5-Vo)/1=(Vo-2.1)/10+Vo/20 ->100-20*Vo=3*Vo-4.2 ->

 23*Vo=104.2 -> Vo=104.2/23=4.53V

I1=(5-Vo)/1=(5-4.53)/1=0.47mA.
 
#14
2017 se me está haciendo muy largo :cry:

Conclusión, por muy bonito que lo presentemos, lo único que podemos afirmar es que no estamos seguros de qué corriente circulará por R18, podemos afirmar que estará comprendida entre un mínimo de .23mA y un máximo de x, pero si no tenemos datos del Led, y x seguirá siendo desconocida, lo único que podemos hacer es especular :unsure: y eso no nos sirve para acertar la "Pregunta del Millón".

Buenos días
 
#15
2017 se me está haciendo muy largo :cry:

Conclusión, por muy bonito que lo presentemos, lo único que podemos afirmar es que no estamos seguros de qué corriente circulará por R18, podemos afirmar que estará comprendida entre un mínimo de .23mA y un máximo de x, pero si no tenemos datos del Led, y x seguirá siendo desconocida, lo único que podemos hacer es especular :unsure: y eso no nos sirve para acertar la "Pregunta del Millón".

Buenos días
Esto... La x es 0.652mA qué ocurre cuando el led es un cortocircuito. El valor de la I (R18) está entre 0.23 y 0.652mA. Esto es lo que se conoce como primera aproximación y es cuando suponemos que el comportamiento del diodo es ideal. A veces con esta aproximación es suficiente. Una segunda aproximación es que conociendo que se trata de un led verde, cuando conduce tiene 2.1V de caída que es la típica caída de un led verde en un rango de corrientes que encienden al led y el intervalo se encuentra en ese rango. Una tercera aproximación sería tener la curva I/V del diodo y mediante un proceso iterativo encontrar un punto fijo en el cual la parte derecha de la ecuación coincide con la parte izquierda, y esa aproximación es la que usa el programa. A este proceso se le llama convergencia. Y si el programa al simular en lugar de encontrar diferencias cada vez más pequeñas entre la parte izquierda y la derecha de la ecuación de corrientes del nudo, encuentra que los valores empiezan a oscilar o a crecer sin parar, entonces se produce en el simulador un error de convergencia podría los valores divergente (suele pasar en condiciones prohibidas, como divisiones por un valor cercano a cero y cosas así).
 
#16
Esto... La x es 0.652mA qué ocurre cuando el led es un cortocircuito. El valor de la I (R18) está entre 0.23 y 0.652mA. Esto es lo que se conoce como primera aproximación y es cuando suponemos que el comportamiento del diodo es ideal. A veces con esta aproximación es suficiente. Una segunda aproximación es que conociendo que se trata de un led verde, cuando conduce tiene 2.1V de caída que es la típica caída de un led verde en un rango de corrientes que encienden al led y el intervalo se encuentra en ese rango. Una tercera aproximación sería tener la curva I/V del diodo y mediante un proceso iterativo encontrar un punto fijo en el cual la parte derecha de la ecuación coincide con la parte izquierda, y esa aproximación es la que usa el programa. A este proceso se le llama convergencia. Y si el programa al simular en lugar de encontrar diferencias cada vez más pequeñas entre la parte izquierda y la derecha de la ecuación de corrientes del nudo, encuentra que los valores empiezan a oscilar o a crecer sin parar, entonces se produce en el simulador un error de convergencia podría los valores divergente (suele pasar en condiciones prohibidas, como divisiones por un valor cercano a cero y cosas así).
Sí, sí todo eso está muy bien pero seguimos especulando, no tenemos las características reales del Led.

Sigo pensando que 2017 se me está haciendo muy largo.

Buenas tardes y que los Reyes se porten bien esta noche :D
 
#17
Acá está la solución.



Debes recordar un concepto de análisis de circuitos en la electrónica analógica:

"Un diodo que está siendo sometido a una corriente, se comporta como una fuente de tensión."

Por ejemplo, un diodo de propósito general, se comporta como una fuente de tensión de 0.65 Volts aproximadamente. Y te suministrará toda la corriente que pueda circular por él si no le colocas una resistencia limitadora. Eso lo verificas en la gráfica de corriente vs tensión de un diodo común. Ahora bien, un LED es otro tipo de diodo, y estos se encienden a partir de los 2 Volts hasta unos 3.4 Volts dependiendo el modelo.
Puedes verificar lo que digo simulando el mismo circuito y en lugar del LED colocas una fuente de tensión de 2 Volts. Te arrojará 0.47 Volts en la resistencia R15.

Ahora bien, si no estás convencido, usa el teorema de superposición de fuentes:
Ya hiciste el análisis del circuito sin el LED. Te sale como resultado que V15 = 0.65 V => I15 = 653 uA

Por tanto I16= 435 uA. Casi 0.5 mA

Esa corriente está circulando por el diodo el momento de encender el circuito. Consultando una gráfica de un LED común:



La gráfica indica que a esa corriente el LED a 0.5 mA está cerca a los 2 volts de tensión. No brilla, pero está cerca del punto de "encendido".

Ahora, usando el teorema de superposición de fuentes, cortocircuita la fuente de 5 Volts y en lugar del LED, usa una fuente DC independiente de 2 Volts. No haré los cálculos porque es tedioso, pero te arrojará como resultado:

I15 = 173 uA

Si restas esa corriente de la que entrega la fuente de 5 Volts, tienes: 652 - 173 = 479 uA

Multiplicado por la resistencia te dará los 0.47 Volts que dice el Proteus.
 

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