INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE CÓMPUTO Instrumentación Proyecto fnal INTEGRANTES DE EQUIPO • • •
Alvarado Hernández Rodrigo Barroeta García Raúl Isaac Gordillo Perez Ivan
GRUPO 3CM8 PRO!ESOR Martínez PRO!ESOR Martínez Díaz Juan Carlos Méico! Distrito "ederal "ederal # $% de &ul' de $( Contenido
$') *+&etivos'''''''''''''''''''''''''''''''' *+&etivos'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''' % General''''''''''''''''''''''''''''''' General''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''' % ,s-eci.co'''''''''''''''''''''''''' ,s-eci.co''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''' % /') Justi.caci0n'''''''''''''''''''''''''' Justi.caci0n'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''' % %') Material 1 e2ui-o'''''''''''''''''''''''''''''' e2ui-o'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' % 3') Introducci0n''''''''''''''''' Introducci0n''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''' 3 (') Desarrollo'''''''''''''''''''' Desarrollo'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' '' $4 5er6istor 5er6istor 75C'''''''''''''''''''' 75C'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''' $4 Mediciones del 75C'''''''''''''''''''''' 75C'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''' $/ Circuito'''''''''''''''''''''' Circuito'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''' $3 Detector de Hu6edad'''''''''''''''''''''''''''''' Hu6edad'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''$3 $3 Diagra6a a Blo2ues Detector de Hu6edad''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''$3 Hu6edad''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''$3 Desarrollo Detector de 8u6edad''''''''''''''''''''''''''''''' 8u6edad''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''' $( Circuito acondicionador acondicionador de se9al''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' se9al'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''' $: Mediciones del sensor de 8u6edad'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' 8u6edad''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' $; Circuito'''''''''''''''''''''' Circuito'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''' /4 Gausso6etro''''''''''''''''''''' Gausso6etro''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''' /4 Diagra6a a Blo2ues'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''/4 az 1 -rogra6aci0n de la launc8-ad'''''''''''''''''''''''''''' launc8-ad'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''/3 '''''''/3 Diagra6a a +lo2ues co6-leto'''''''''''''''''''''''''''''''''''' co6-leto'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''/: /: ?') Conclusiones''''''''''''''''''''''''' Conclusiones'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''' /@
$') *+&etivos'''''''''''''''''''''''''''''''' *+&etivos'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''' % General''''''''''''''''''''''''''''''' General''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''' % ,s-eci.co'''''''''''''''''''''''''' ,s-eci.co''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''' % /') Justi.caci0n'''''''''''''''''''''''''' Justi.caci0n'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''' % %') Material 1 e2ui-o'''''''''''''''''''''''''''''' e2ui-o'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' % 3') Introducci0n''''''''''''''''' Introducci0n''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''' 3 (') Desarrollo'''''''''''''''''''' Desarrollo'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' '' $4 5er6istor 5er6istor 75C'''''''''''''''''''' 75C'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''' $4 Mediciones del 75C'''''''''''''''''''''' 75C'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''' $/ Circuito'''''''''''''''''''''' Circuito'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''' $3 Detector de Hu6edad'''''''''''''''''''''''''''''' Hu6edad'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''$3 $3 Diagra6a a Blo2ues Detector de Hu6edad''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''$3 Hu6edad''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''$3 Desarrollo Detector de 8u6edad''''''''''''''''''''''''''''''' 8u6edad''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''' $( Circuito acondicionador acondicionador de se9al''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' se9al'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''' $: Mediciones del sensor de 8u6edad'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' 8u6edad''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''' $; Circuito'''''''''''''''''''''' Circuito'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''' /4 Gausso6etro''''''''''''''''''''' Gausso6etro''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''' /4 Diagra6a a Blo2ues'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''/4 az 1 -rogra6aci0n de la launc8-ad'''''''''''''''''''''''''''' launc8-ad'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''/3 '''''''/3 Diagra6a a +lo2ues co6-leto'''''''''''''''''''''''''''''''''''' co6-leto'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''/: /: ?') Conclusiones''''''''''''''''''''''''' Conclusiones'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''''''''''''''''''''''' '''''''''''' /@
"#$ O%&eti'os General I6-le6entar tres sensores di>erentes en tres circuitos 1 8acer 6ediciones con a1uda de una inter>az co6-utarizada'
Es(ecifco# Por 6edio de una launc8-ad 1 una inter>az co6-utarizada! 6ostrar los resultados arro&ados arro&ados -or un sensor de te6-eratura! un detector de 8u6edad 1 un gausso6etro a la 8ora de 8acer 6ediciones 1 así darles una a-licaci0n -ráctica'
)#$ *ustifcación# Ho1 en día eisten diversos siste6as 2ue -er6iten o+tener 6ediciones -recisas de di>erentes 6edios +rindados -or la naturaleza! tales co6o la te6-eratura! 8u6edad! -resi0n! etc! o inclusive dados -or el 6is6o ser 8u6ano co6o los niveles de corriente o voltage de un siste6a! etc' a i6-le6entaci0n de este siste6a se +asará en dos circuitos -revia6ente dise9ados 1 uno investigado -or cuenta -ro-ia del e2ui-o -ara! co6o se 6encion0 anterior6ente! o+tener una >unci0n útil -ara uso 8u6ano'
+#$ ,aterial y e-ui(o •
1 thermistor 10k
•
1 AD620
•
1 LM555
•
1 LM331
•
2 LM741
•
1 UGN3503
•
1 launchpa M!"430
•
#a$le para alam$rar
•
3 "roto$oars
•
1 "#
•
2 "otenci%metros e precisi%n e 100& 'hm
•
1 (olt)metros*
•
1 Amperimetro*
•
3 "ares e puntas $anana+caim,n
•
1 "ar e puntas caim,n+caim,n
•
2 -uente e .olta/e D#*
.#$ Intro/ucción NTC thermistor 10k
stos termistores tienen un coeiciente e temperatura neati.o* l ispositi.o consiste en un chip con os ca$les e co$re s%lio estao plateaos* !e lacao ris un c%io e color pero no aislao*
Los termistores son em$alaos a ranel o cinta en el carrete* l termistor 10k presenta entro e sus caracter)sticas m,s nota$les una ran precisi%n entro e un amplio rano e temperaturas una $uena esta$ilia por un laro perioo e .ia un ecelente precio so$re su raio e renimiento etc* n la siuiente ta$la se muestran los atos r,pios e reerencia
AD620
l AD620 apliicaor e instrumentaci%n e $a/o costo e alta precisi%n 8ue re8uiere s%lo una resistencia eterna para esta$lecer las anancias e 1 a 10*000* Aem,s el AD620 ispone e 9+lea !':# empa8ue D:" 8ue es m,s pe8ueo 8ue los iseos iscretos orece una potencia m,s $a/a ;s%lo corriente e alimentaci%n m, 13 mA< por lo 8ue es un $uen a/uste para la $ater)a e potencia aplicaciones port,tiles ;o remotos<* l AD620 con su alta precisi%n e 40 ppm no linealia m,ima e $a/a tensi%n e 50 m( m, compensao la eri.a e 06 m( = > # m, compensao es ieal para su uso en sistemas e a8uisici%n e atos e precisi%n tales como $,sculas las interaces e transuctores* Aem,s el $a/o ni.el e ruio la corriente e polari?aci%n e entraa $a/a $a/a potencia e la AD620 hacen 8ue sea mu aecuao para aplicaciones m@icas como #G monitores e presi%n arterial no in.asi.a* La corriente e polari?aci%n e entraa $a/a e 10 nA ma se hace posi$le con el uso el procesamiento !upereta en la etapa e entraa* l AD620 unciona $ien como un preampliicaor e$io a su $a/o ni.el e ruio e .olta/e e entraa e B n( = C? a 1 k? 029 m( pp en la $ana e 01 ? a 10 ? 01 pA entraa = C? ruio actual* Aem,s el AD620 es mu aecuao para aplicaciones multipleaos con su tiempo e esta$ili?aci%n e 15 mu s a 001E su costo es lo suicientemente $a/o para permitir iseos con uno en amperios por canal*
Ilustración 1. Vista interna desde arriba del AD620.
LM331
La amilia LM231 = LM331 ;con.ertiores e .olta/e a recuencia< son ieales para su uso en circuitos simples e $a/o costo para la con.ersi%n precisa e recuencia a .olta/e la interaci%n a laro pla?o la moulaci%n e recuencia lineal e anal%ico a iital o emoulaci%n muchas otras unciones* Uano la salia se usa como un con.ertior e .olta/e a recuencia es un tren e impulsos a una recuencia precisamente proporcional a la tensi%n e entraa aplicaa* "or lo tanto proporciona toas las .enta/as inherentes e las t@cnicas e con.ersi%n e .olta/e a recuencia es ,cil e aplicar en toas las aplicaciones est,nar e con.ertior e .olta/e a recuencia* Aem,s el LM231A = LM331A alcan?ar un nue.o m,imo ni.el e precisi%n rente a la temperatura 8ue s%lo se po)a lorar con costosos m%ulos e .olta/e a recuencia* Aem,s el LM231 = 331 son ieales para su uso en sistemas iitales a $a/os .olta/es e suministro e ener)a puee proporcionar $a/o costo e con.ersi%n e anal%ico a iital en los sistemas controlaos por microprocesaor* F la recuencia e un con.ertior e .olta/e a recuencia alimentao por $ater)a puee ser canali?aa ,cilmente a tra.@s e una sencilla aislaor oto para proporcionar aislamiento contra ni.eles altos e moo comn*
Ilustración 2. Diagrama de conexión del LM331
LM555
l LM555 es un ispositi.o altamente esta$le para enerar retaros e tiempo precisos o oscilaci%n* Herminales aicionales se proporcionan para acti.ar o resta$lecer si se esea* n el moo e retaro e tiempo e operaci%n el tiempo se controla con precisi%n por una resistencia eterna el conensaor* "ara un uncionamiento esta$le como un oscilaor el ciclo e la recuencia e uncionamiento li$re e impuestos se controlan con precisi%n con os resistencias eternas un conensaor* l circuito puee ser acti.ao resta$lece en la ca)a e las ormas e ona el circuito e salia puee uente o sumiero e hasta 200 mA o circuitos HHL unia*
Ilustración 3. Vista interna del LM555
LM741
ste circuito interao contiene internamente un ampliicaor ierencial ;es capa? e ampliicar la ierencia e os tensiones e entraa< construio principalmente a partir e transistores resistencias n las iuras se muestra su s)m$olo aspecto real
Ilustración . !resentación LM"1# Am$li%icador &$eracional.
Aun8ue el chip ispone e ocho patillas ;pines< tres e ellas se reser.an para unciones especiales el resto tienen asinaas las siuientes unciones •
"in NI 2 entraa e seal in.ersora*
•
"in NI 3 entraa e seal no in.ersora*
•
"in NI 6 terminal e salia*
•
"in NI 7 terminal e alimentaci%n positi.a ;(cc<
•
"in NI 4 terminal e alimentaci%n neati.a ;+(cc<
La alimentaci%n el circuito puee reali?ar meiante una sola pila o meiante os en cuo caso se enomina alimentaci%n sim@trica* l ampliicaor operacional reci$e este nom$re por8ue inicialmente ue iseao para poer reali?ar operaciones matem,ticas con seales el@ctricas ormano parte e los enominaos calculaores anal%icos* o en )a se emplea en ininia e aparatos e instrumentos e la inustria meicina* etc*** ntre las caracter)sticas m,s importantes 8ue posee este circuito interao se pueen estacar •
•
•
Alta impeancia ;resistencia< e entraa el oren e 1 MJ lo cual implica 8ue la intensia e corriente por los terminales e entraa ser, esprecia$le* Ka/a impeancia e salia el oren e 150 J puieno atacar cual8uier cara ;circuito< sin 8ue su uncionamiento se moii8ue epenieno el .alor e @sta* Hensi%n m,ima e alimentaci%n (cc 19 (* :mplica 8ue la tensi%n e salia nunca por, superar a la e alimentaci%n*
Alta anancia e tensi%n en la?o a$ierto ;sin conectar ninn componente entre la salia cual8uiera e las entraas< con pe8ueos .alores e tensi%n en los terminales e entraa se consiuen ranes tensiones e salia* UGN3503
l UGN3503LH UGN3503U UGN3503UA son sensores e eecto all 8ue pueen rastrear con precisi%n etremaamente pe8ueos cam$ios en la ensia man@tica cam$ios e lu/o eneralmente emasiao pe8ueas para operar interruptores e eecto all* #omo etectores e mo.imiento unen como sensores e ientes el enrana/e etectores e proimia est,n impulsaas man@ticamente espe/os e e.entos mec,nicos* #omo monitores sensi$les e electroimanes pueen meir eica?mente el
renimiento e un sistema con la cara el sistema insiniicante mientras 8ue proporciona aislamiento e am$ientes contaminaos el@ctricamente ruiosos* n la ta$la siuiente se pueen .er sus especiicaciones el@ctricas
Ilustración . !resentación LM"1# Am$li%icador
Launcha! M"#430
La tar/eta e e.aluaci%n Launchpa es una herramienta e esarrollo e e.aluaci%n para los ispositi.os M!"+430 e Heas :nstruments* sta enocaa a la linea e ispositi.os 8ue ellos enominan como .alue line* La tar/eta ispone e un socket e 20 pines 8ue puee al$erar uno e los os microcontrolaores e 16 $its e la amilia M!"430 8ue .ienen con el kit ispone aem,s e una conei%n U!K 8ue permite escarar epurar proramas irectamente en el harare* -uera e eso solamente isponemos e os $otones ;uno e ellos es e reset< un par e les unos heaers ;hem$ra=macho< para poer acceer a los pines el microcontrolaor por lo 8ue el harare espec)ico para la aplicaci%n ha$r, 8ue implementarlo eternamente*
Ilustración 5. 'orma %(sica del Launc)$ad M*!30
0#$ Desarrollo Termistor NTC !e o$tiene K el atasheet el cual es e un .alor e O3B77P tomao e 25> a 95>;10kQ 1070Q respecti.amente< 2*+ !ensi$ilia
#orriente 8ue pasa a tra.@s el termistor para e.itar un auto calentamiento 8ue se propone 8ue sea e 0*5>#
#oeicientes e temperatura
l .alor e una resistencia en paralelo para 8ue el NH# con esa resistencia uera aproimaamente lineal en el rano e 25>#+ 95># Tc=55 ° C =328 ° K
'$tenieno (i Ma
/∆ ('3:?8
'$tenieno la sensi$ilia en la resistencia e8ui.alente con la Hemperatura #entral
'$tenieno la peniente e la recta 8ue une los .alores a 25># 95>#
!i este NH# se coloca en un puente e meia con R1 R (cc(ima aproimaamente a 5(
!i se 8uiere meir un Rano e 0>#+ 70># el .alor e R4 para 8ue haa un punto e inlei%n en el centro el rano e meia
"ara 8ue se tena una salia nula a 0># la relaci%n 8ue se e$e cumplir en R1 R2 es
#on R12142*5575Q entonces R2315*09Q "ara 8ue nuestro ampliicaor e instrumentaci%n nos arro/e un rano e 0( a 5( se tiene 8ue
'$tenemos R para nuestro ampliicaor e instrumentaci%n 8ue es el AD620 8ue la ormula la encontramos en el atasheet
RG:('/4(@*86s
,e/iciones /el NTC Daas las siuientes ecuaciones esperamos o$tener los siuientes resultaos
Eo' Real E= Eo' 5eorico
Eolta&e Real
$
/
%
3
Ainear FEolta&e RealG
(
?
:
@
;
$4
Mediciones
Eolta&e 5eorico
$$
$/
%$$3
$( $ ? $ :
Circuito
Detector /e 1ume/a/# Dia2rama a 3lo-ues Detector /e 1ume/a/#
Desarrollo Detector /e 4ume/a/# M(((' Multivi+rador Asta+le'
Ilustraci0n / M((( Asta+le
Donde RA 1 C serán estáticos 1 R B será nuestra resistencia varia+le'
a ecuaci0n de >recuencia f =
1 ln ( 2 ) C ( R A + R B )
los valores o+tenidos en el oscilosco-io son 5ierra seca $':/ Hz' 5ierra total6ente 6o&ada ?@/'@$ Hz' M%%$' Convertidor "recuencia)Eolta&e'
Ilustraci0n % ,l M%%$ co6o convertidor de >recuencia a volta&e' De acuerdo a las salidas del M((( 1 con Rs $/'$K! la ecuaci0n de salida del l6%%$ co6o convertidor "recuencia)Eolta&e
Vout = F ∗2.09
V ∗ R F R S
∗( R t ∗. C ) 1
Donde los valores serian! " 2ue es la >recuencia de entrada 1 su-oniendo 2ue Rs$/'K
Vout = F ∗2.09
Vout 1= 0.2 mV
V ∗100 kΩ ∗( 6.8 KΩ∗.01 µF ) 12.1 kΩ
Vout 2= 80.2 mV
Circuito acon/iciona/or /e se5al# a salida deseada del CA=
=alida M%%$ ) C'A'='
CAS 678
Sali/a L,++" 678
9
4'444/
+
4'4@4/
,l valor de la -ediente sera la ganancia del C'A'= m=
3 −0 0.0802−0.0002
m=
m=
3 0.0800
3 −0 0.0802−0.0002
m = 37.5
Pro-oniendo el circuito acondicionador de se9al con un a6-li.cador inversor! conociendo la ganancia 1 -ro-oniendo R$ /(4 K
Ilustraci0n 3 A6-li.cador Inversor'
a ecuaci0n de ganancia un A6-li.cador inversor R 2 m= A = R 1
Donde 2uere6os o+tener 37.5
=
R2 R1
R2=37.5∗250 Ω
R2=9375 Ω
a ecuacion de salida es
Vo= 37.5 ( F LM 555∗2.09
V ∗ R F R S
∗( R t ∗.C )) 1
,e/iciones /el sensor /e 4ume/a/
M%% Medici0 "recuenc EoFPractico $ Eo n ia Hz FE FE
EoFteorico FE
,rrorFL
$
$':/
4'444 4'44:$/( /
4'44:(
(
/
:%'3
4'44@ 4'%%:( ?
4'%//(
3'?($$ ?%
%
$%@'/
4'4$? 4'?%:(
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?'/(
3
//?'/
4'4/? $'4$/( (
4';;%:(
$'@@?: ;/
(
33/'(
4'4($ $'@:( ;
$';3?/(
%'??4@ @?
?
?@/'@$
4'4@4 /';?/( /
%'44:(
$'3;?/ (;
7o Real 7s Practico# Eo FPra ctico FE
Eo Fte orico 3 FE
(
%
%'4$ /';?
/
$';( $'@@
$
$'4$ 4';; 4'?34'? 4'%3 4'%/
4'4$ 4'4$
Circuito
?
Gaussometro# Dia2rama a 3lo-ues#
UGN +09+# Sensor /e 1all# ,ste sensor es sensi+le a los ca6+ios en el ca6-o 6agnético 2ue su unidad de 6edida son los Gauss! su ecuaci0n es S =1.3 mV / Gauss
su ecuaci0n de volta&e de salida Vt =
V cc 2
+S
Eo =ensor de Hall ) Gauss FE %444 /444 $444
Eo de =ensor de Hall
4 4 )$444
$
/
%
3
(
?
:
)/444 )%444
GaussFG
*+tene6os los siguientes valores Gauss6G 7olta&e 8 /e Sali/a 678 $)+9:
4
9
%
)+9:
?
=iendo asi 2ue el sensor tiene una salida lineal de volta&e con res-ecto al ca6+io del ca6-o 6agnético' Circuito Acon/iciona/or /e Se5al# 5eniendo en cuenta los valores anteriores! 8e6os de dise9ar un C'A'='! -ara o+tener una salida de $'( E cuando el sensor no esté -resente a ningún ca6-o 6agnético! au6ente cuando este en un ca6-o 6agnético -ositivo 1 dis6inu1a cuando esté -resente un ca6-o 6agnético negativo' Para ello to6are6os la salida del sensor! 2ue es de 4 Gauss a /%4: Gauss 1 -ro-ondre6os la reducci0n de volta&e 2ue tendrá la salida del C'A'=' Gauss 6G8
7o Sensor 678
7o CAS 678
$)+9:
4
4
9
%
$'(
)+9:
?
%
Eo =ensor FE) Eo CA=' %'( %
%
/'( /
Eo =ensor FE
$'(
$'(
$ 4'( 4 4 4
$
/
%
3
(
?
:
Eo CA= Fv
Calculando la -endiente de la recta el cual 2ue será igual a la reducci0n al volta&e de salida del sensor -ara el dise9o del circuito acondicionador de se9al' m= A =
−0 6 −0 3
Donde la -endiente será A =.5
Pro-oniendo un A6-li.cador *-eracional inversor
Ilustración 5 Amplifca!r Op"raci!nal In#"rs!r
Para o+tener la atenuaci0n de se9al deseada se calcula con la ecuaci0n de ganancia de un a6-li.cador inversor'
R 2 m= A = R 1
Donde -ro-one6os un R$ $K
=
.5
R2 1000 Ω
*+teniendo a R/ R2=500 Ω
=iendo asi 2ue la ecuaci0n de salida es
( )∗ 1.3 m
Vo=.5 (
G
G +3 )
,e/iciones /el Gaussometro# Medici0n $ / % 3 ( ? : @ ; $4 $$
Gauss
,rrorFL NDIEO4 /'%(/;3$$@ /';:@:/%3 4';$/34@:? /'3%;4/3%; $'%%%%%%%% /'433:/@3% 4'$//?;;%; $';$:@4@// 4'3?($$?/@ 4'%%%%%%%%
7o Real $ 7o Teorico#
$
/
%
3
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Circuito
Inter;a< y (ro2ramación /e la launc4(a/ ,n la siguiente i6agen! -ode6os o+servar la inter>az ter6inada en nuestra PC
el c0digo ingresado en el lengua&e JAEA Processing es el siguiente
Dia2rama a %lo-ues com(leto#
=#$ Conclusiones Ra>l Isaac 3arroeta Garc?a ,l curso de instru6entaci0n tiene co6o o+&etivo -rinci-al el i6-le6entar sensores en circuitos dise9ados -or nosotros 6is6osQ con este -ro1ecto! a-lica6os total6ente los conoci6ientos ad2uiridos en dic8a 6ateria! -ues tuvi6os 2ue dise9ar desde el circuito >ísico 8asta la -rogra6aci0n de la tar&eta launc8-ad' =in lugar a dudas! los sensores eistentes en el 6ercado son de gran a1uda a la 8ora de 2uerer cuati.car algo! sie6-re 1 cuando se se-an utilizar! -ues tuvi6os la des>ortuna F1 a la vez >ortuna! -ues a-rendi6os de nuestros errores de 2ue6ar algunos de ellos de+ido a su 6ala 6ani-ulaci0n' Al'ara/o 1ern5an/e< Ro/ri2o Con a1uda de los datas8eets +rindados -or todos los >a+ricantes de sensores! nos >ue -osi+le el llevar a ca+o este -ro1ecto! -ues -udi6os 8acer los cálculos necesarios -ara la correcta i6-le6entaci0n de dic8os dis-ositivos! así co6o el dise9o adecuado de un circuito acondicionador de se9al' ,s ele6ental recalcar 2ue! si no se tiene una es-eci.caci0n correcta -ara el uso de los sensores! o+via6ente no >uncionarán los circuitos 2ue se desean i6-le6entar' Con este -ro1ecto o+serva6os 2ue los detalles son i6-ortantes! -ues si no se cuenta con un ca+leado correcto! una -rogra6aci0n adecuada o inclusive! una -roto+oard >uncional Fla cual >alla en el 4'44$L de las veces! el 6is6o no >uncionará' Gor/illo P@re< I'n os sensores i6-le6entados >ueron cuidadosa6ente conectados a circuitos -revia6ente dise9ados con las es-eci.caciones de sus res-ectivos datas8eets' a -recisi0n de los % sensores result0 6u1 +uena! 1a 2ue de alguna 6anera u otra! >ueron relativa6ente econo6icos' ,l -ro+le6a -rinci-al radico en el dise9o de los circuitos acondicionadores 1 el ca+leado de los 6is6os' =e de+e tener cierta -aciencia -ara ec8ar a andar un -ro1ecto de esta naturaleza! 1a 2ue son 6uc8os los >actores 2ue intervienen ando algo >alla'
