7/21/2019 IMPLEMENTACION Y ACONDICIONAMIENTO DE SEALES MEDIANTE EL USO DE SENSORES Y AMPLIFICADORES OPER
1/12
IMPLEMENTACION Y ACONDICIONAMIENTO DE SEALES
MEDIANTE EL USO DE SENSORES Y AMPLIFICADORES
OPERACIONALES PARA LA MEDIDA DE LA TEMPERATURA
PROMEDIO
Jose Luis Chavarra, Juan Alberto Londoo, Daniel Colorado.
[email protected],[email protected]
Pregrado en Ingeniera Mecatrnica ITM !"#, Medelln
Resumen. $n este in%or&e se da &uestra del uso de a&'li%icadoreso'eracionales con%igurados &ediante di%erentes arreglos (ue 'er&iten
acondicionar las seales entregadas 'or ) sensores de te&'eratura (ue e&iten
seales di%erentes. Los sensores (ue se utili*an son el LM)+ (ue entrega una
seal en oltios-C, el LM))+ (ue entrega una seal en oltios-/ 0 el PT"!!
(ue entrega una seal en 1h&ios-C, estas seales ser2n acondicionadas 'ara
(ue entreguen la &is&a %uncin de trans%erencia 3oltios-C4, ta&bi5n ser2n
'ro&ediadas 0 la seal %inal ser2 a&'li%icada a +!&-c.
$l traba6o es si&ulado en el so%t7are Proteus8." 'ara 'osterior&ente reali*ar las
'ruebas en el laboratorio.
Abstract. This re'ort sho7s the use o% o'erational a&'li%iers con%iguredoccurs through di%%erent arrange&ents and the 'ac9aging signals delivered b0
three te&'erature sensors that e&it di%%erent signals. The sensors used are
LM)+ delivering a signal in olts - C, the LM))+ delivering a signal in olts -
/ and PT"!! delivering a signal in oh&s - C, these signals 7ill be u'graded
to release the sa&e trans%er %unction 3olts - C4, also 7ill be averaged and the
%inal a&'li%ied signal is +!& - c.
The 7or9 7as si&ulated in so%t7are Proteus8." later testing in the laborator0.
Palabras clave A&'li%icador o'eracional, sensor de te&'eratura, PT"!!,LM)+, LM))+, %uncin de trans%erencia, so%t7are de si&ulacin,
acondiciona&iento de seal, i&'edancia.
7/21/2019 IMPLEMENTACION Y ACONDICIONAMIENTO DE SEALES MEDIANTE EL USO DE SENSORES Y AMPLIFICADORES OPER
2/12
Im!lementac"#n $ ac%n&"c"%nam"ent% &e se'ales me&"ante el us% &e sens%res $
am!l"("ca&%res %!erac"%nales !ara la me&"&a &e la tem!eratura !r%me&"%
) INTRODUCCI*N
La 'osibilidad de ca'tar in%or&acin acerca del entorno, es lo (ue hace 'osible las'redicciones de algunos %en&enos (ue 'ueden a%ectar algunos 'rocesos co&o la'roduccin, la salud, la investigacin, entre otros. $l uso de a&'li%icadoreso'eracionales hace 'osible el acondiciona&iento de la seal e&itida 'or los sensoresde te&'eratura, lo cual 'osibilita la entrega de la seal deseada o 'er&itida 'ara un'roceso de investigacin o un circuito deseado.
:e han reali*ado &uchos traba6os con sensores de te&'eratura 0 a&'li%icadoreso'eracionales 3Coughlin ; Driscoll, +$d "
7/21/2019 IMPLEMENTACION Y ACONDICIONAMIENTO DE SEALES MEDIANTE EL USO DE SENSORES Y AMPLIFICADORES OPER
3/12
Im!lementac"#n $ ac%n&"c"%nam"ent% &e se'ales me&"ante el us% &e sens%res $
am!l"("ca&%res %!erac"%nales !ara la me&"&a &e la tem!eratura !r%me&"%
+ MARCO TE*RICO
." Am!l"("ca&%r O!erac"%nal
$l a&'li%icador o'eracional es en 'ocas 'alabras un dis'ositivo electrnico con
dos entradas 0 una salida, la salida es igual a la di%erencia de las dos entradas
'roducto con un valor regulado lla&ado ganancia 34.
$n el 'asado se le lla&aba amplificador operacional a los 'ri&eros a&'li%icadores de
tubo vaco de alta ganancia, estos eran diseados 'ara o'eraciones &ate&2ticas co&o
adicin, sustraccin, 'roducto, cociente, di%erenciacin e integracin. Ta&bi5n
a'licado al uso de la solucin de ecuaciones di%erenciales.
$l actual dis'ositivo tiene el no&bre de amplificador operacional integrado lineal, 0
es bastante di%erente, este traba6a con volta6es &2s ba6os, se encuentra en diversas%or&as, tiene un ba6o costo, es vers2til 0 con%iable.
+.).) Am!l"("ca&%r O!erac"%nal I&eal
Ideal&ente se considera co&o un a&'li%icador o'eracional el si&bolo re'resentado
en la %igura", 5ste consta de + coneEiones de%inidas as? la coneEin 3>4 se de%ine
co&o la entrada inversora, la coneEin 3F4 es la entrada no inversora, 3Fcc4 es la
ter&inal de ali&entacin 'ositiva, 3>DD4 es la ter&inal de ali&entacin negativa 0
3o4 es la ter&inal de salida.
F"3) A&'li%icador Ideal
7/21/2019 IMPLEMENTACION Y ACONDICIONAMIENTO DE SEALES MEDIANTE EL USO DE SENSORES Y AMPLIFICADORES OPER
4/12
# -%se Lu"s C4avarr2a5 -uanAlberto Londoo, Daniel Colorado.
+.).+ Al"mentac"#n &el Am!l"("ca&%r O!erac"%nal
Co&o se ve en la %igura" el a&'li%icador o'eracional consta de dos ter&inales de
ali&entacin (ue son 3F4 0 3>4, estas son las ter&inales (ue se deben conectar a la
%uente de 'oder, en este caso la %uente recibe el no&bre defuente bipolar o dividida
con valores tradicionales de G"+ , esta %uente es una singular co&'osicin de dos
%uentes conectadas en serie en el &is&o sentido, lo cual les 'er&ite alo6ar una
coneEin lla&ada co&Hn, en la %igura se 'uede detallar el ala&brado de esta
coneEin.
F"3+ Ali&entacin del A&'li%icador 1'eracional
. C%nvers%r D"3"tal 6anal%3%
F"3 7 Circuito conversor Digital-analogo
7/21/2019 IMPLEMENTACION Y ACONDICIONAMIENTO DE SEALES MEDIANTE EL USO DE SENSORES Y AMPLIFICADORES OPER
5/12
Im!lementac"#n $ ac%n&"c"%nam"ent% &e se'ales me&"ante el us% &e sens%res $
am!l"("ca&%res %!erac"%nales !ara la me&"&a &e la tem!eratura !r%me&"%
.) C%m!uertas l#3"cas
Las co&'uertas lgicas son dis'ositivos electrnicos con una %uncin booleana,
su&an, &ulti'lica niegan o a%ir&an, estas %unciones son dadas 'or los %abricantes 0
sus caractersticas de'enden de la re%erencia de cada una.
.# C%m!uerta l#3"ca an& 89:ls)) $ 9:ls;
7/21/2019 IMPLEMENTACION Y ACONDICIONAMIENTO DE SEALES MEDIANTE EL USO DE SENSORES Y AMPLIFICADORES OPER
6/12
B -%se Lu"s C4avarr2a5 -uanAlberto Londoo, Daniel Colorado.
.+ C%m!uerta l#3"ca %r 89:ls/+=
$sta co&'uerta tiene co&o %uncin la su&a lgica, la ecuacin caracterstica (ue
describe el co&'orta&iento de la 'uerta 1 es?
F=A+B
F"3 7. Tabla de verdad co&'uerta or F"3 >. :&bolo co&'uerta or
.B S?"tc4 an@l%3% 8CD:;>>=
$s un co&'onente electrnico (ue se co&'orta de &anera si&ilar a la de un rel5
'ero no tiene 'artes &viles. Consta de dos estados 3abierto-cerrado4 con ca'acidad
de interru&'ir una seales analgicas en %uncin de estados lgicos (ue to&as sus
ter&inales.
Caracter2st"cas
K $&'lean un dis'ositivo se&iconductor.
K :u i&'edancia vara entre un &2Ei&o 0 un &ni&o en %uncin del nivel lgico de
la seal de control C-1.
K Par2&etros caractersticos inde'endientes de la tecnologa
F"3 9. $s(ue&a de s7itch an2logo
7/21/2019 IMPLEMENTACION Y ACONDICIONAMIENTO DE SEALES MEDIANTE EL USO DE SENSORES Y AMPLIFICADORES OPER
7/12
Im!lementac"#n $ ac%n&"c"%nam"ent% &e se'ales me&"ante el us% &e sens%res $
am!l"("ca&%res %!erac"%nales !ara la me&"&a &e la tem!eratura !r%me&"%
. Fl"! (l%!
$s un &ultivibrador ca'a* de 'er&anecer en uno de dos estados 'osibles 3alto o ba6o4
durante un tie&'o inde%inido
Fl"! (l%! b"estable.
$s ca'a* de 'er&anecer en un estado deter&inado o ca&biar de estado, estacaracterstica se utili*a en la electrnica digital 'ara guardar in%or&acin.
:e les 'uede lla&ar &e&orias de un bit, 0a (ue celdas son ca'aces de al&acenar un
bit de in%or&acin 0 el 'aso de un estado a otro se da variando sus entradas
.8 Fl"! (l%! 89:> -=
Dis'ositivo electrnico de al&acena&iento te&'oral (ue consta de dos estados
3Alto 0 ba6o4 0 cu0as entradas 'rinci'ales son J 0 /.
- $l grabado 3set4 $l borrado 3reset4$n caso de activarse a&bas entradas a la ve* la salida tendr2 el estado contrario al
(ue tena.
F"3
7/21/2019 IMPLEMENTACION Y ACONDICIONAMIENTO DE SEALES MEDIANTE EL USO DE SENSORES Y AMPLIFICADORES OPER
8/12
8 -%se Lu"s C4avarr2a5 -uanAlberto Londoo, Daniel Colorado.
/ DESARROLLO MATEMTICO
)." D"a3rama &e bl%ues &el c"rcu"t%
F"3"!. Diagra&a de blo(ues del circuito
). Ma!as &e arnau34 !ara la secuenc"a.
Secuenc"a )5/5+57595))5)/5;5:57
/ + ) ;
) ; ; ; )
/ ; ; ) )
+ ; ; ) ;
7 ; ) ; )
9 ; ) ) )
)) ) ; ) )
)/ ) ) ; )
; ; ; ; ;
: ; ) ; ;
7 ; ) ) ;
Q3n+
Q2n+
Q1n+
Q0n+
/ ; ; ; )
+ ; ; ) ;
7 ; ) ; )
9 ; ) ) )
)) ) ; ) )
)/ ) ) ; )
; ; ; ; ;
: ; ) ; ;
7 ; ) ) ;
) ; ; ; )
7/21/2019 IMPLEMENTACION Y ACONDICIONAMIENTO DE SEALES MEDIANTE EL USO DE SENSORES Y AMPLIFICADORES OPER
9/12
Im!lementac"#n $ ac%n&"c"%nam"ent% &e se'ales me&"ante el us% &e sens%res $
am!l"("ca&%res %!erac"%nales !ara la me&"&a &e la tem!eratura !r%me&"%
Esta&%
v!
Esta&%actual
Esta&% (utur% FF3 FF2 FF1 FF
N
)
N
N
"
N
!Q Q Q Q J
)
/
)
J
/
J
"
/
"
J
!
J
"
! " ! ! ! " ! ! " " ! O ! O " E O !
" ) ! ! " " ! ! " ! ! O ! O O ! O "
! ! " ! ! " ! " ! O " O O " " O
) + ! " ! " ! " " " ! O O ! " O O !
# ! " " " " ! " " " O O " O ! O !
+ "" " ! " " " " ! " O ! " O O " O !
B ") " " ! " ! ! ! ! O " O " ! O O "
! ! ! ! ! ! " ! ! ! O " O ! O ! O
8 # ! " ! ! ! " " ! ! O O ! " O ! O
< B ! " " ! ! ! ! " ! O O " O " " O
Ma!a -; Ma!a ;
;)6+/
;; ;) )) ); ;)6+/
;; ;) )) );
;; ! " E E !! E E " !
;) E E E E !" E E ! E
)) E E E E "" E E E "
); ! " E E "! E E ! !
J0=Q
1 K0=Q1 Q3+Q1 /Q2Q 3
Ma!a -) Ma!a )
;)6+/
;;
;)
)) );
;)6+/
;;
;)
)) );
;; ! E E " !! E " ! E
7/21/2019 IMPLEMENTACION Y ACONDICIONAMIENTO DE SEALES MEDIANTE EL USO DE SENSORES Y AMPLIFICADORES OPER
10/12
"! -%se Lu"s C4avarr2a5 -uanAlberto Londoo, Daniel Colorado.
;) E E E E !" E E " E
)) E E E ! "" E E E E
); " E E " "! E " ! E
J1=Q
2Q
3+Q
2Q
0 K1=Q3+Q0
Ma!a -+ Ma!a +
N!N"-NN
)
!! !" "" "! N!N"-NN
)
!! !" "" "
!! " " ! ! !! E E E!" E E " E !" E E E
"" E E E E "" E E E "
"! E E E E "! ! " " !
J2=Q
3+Q
0 K
2=Q
3+Q
1
Ma!a -/ Ma!a /N!N"-NN
)
!
!
!
"
"" "
!
N!N"-NN
)
!
!
!
"
"" "!
!! ! ! ! ! !! E E E E
!" E E E E !" E E ! E
7/21/2019 IMPLEMENTACION Y ACONDICIONAMIENTO DE SEALES MEDIANTE EL USO DE SENSORES Y AMPLIFICADORES OPER
11/12
Im!lementac"#n $ ac%n&"c"%nam"ent% &e se'ales me&"ante el us% &e sens%res $
am!l"("ca&%res %!erac"%nales !ara la me&"&a &e la tem!eratura !r%me&"%
"" E E E E "" E E E ""! ! ! " ! "! E E E E
J3=Q
0Q
1Q
2 K
3=Q
2
: DIA1RAMA ESUEMTICO DEL CIRCUITO
7/21/2019 IMPLEMENTACION Y ACONDICIONAMIENTO DE SEALES MEDIANTE EL USO DE SENSORES Y AMPLIFICADORES OPER
12/12
" -%se Lu"s C4avarr2a5 -uanAlberto Londoo, Daniel Colorado.
7 ,I,LIO1RAFGA
Coughlin, ; Driscoll, .. 3"
Top Related