UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD.
INSTRUMENTACION 203038_27.
ACTIVIDAD UNIDAD 2: FASE 3 - CONCEPTOS ADECUACIÓN DE SEÑALES, ESCALIZADO DE SEÑAL
PRESENTADO A:
PRESENTADO POR:
BOGOTA DC. 2 NOVIEMBRE DE 2017.
INTRODUCCION Dentro del presente documento encontraremos conceptos básicos de adecuación de señales, técnicas de reducción de ruido y ventajas de los amplificadores operacionales, todo esto enfocado en el tratamiento de señales de instrumentación, aplicándolo en el diseño e implementación de un puente de Wheatstone y un punto de Maxwell donde podremos identificar el comportamiento de las señales de acuerdo a la configuración de nuestros componentes dentro de cada circuito.
OBJETIVOS. -
Relacionar los conceptos básicos de adecuación de señales.
-
Identificar las diferentes técnicas de reducción de ruido.
-
Diseñar e implementar amplificadores operacionales, puentes de Wheatstone y Maxwell.
DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD. Paso 1: Investigue y realice un cuadro sinóptico en el cuál exponga las técnicas de reducción de ruido utilizadas en instrumentación.
Paso 2: Realice un cuadro con las ventajas y desventajas del amplificador de instrumentación.
VENTAJAS
Con la resistencia externa el diseñador ajusta la ganancia diferencial del amplificador Con una red de resistencias se controla la ganancia del AO de instrumentación. El ancho de banda se ajusta al diseño Usa entradas en FET para lograr bajas corrientes de polarización
DESVENTAJA
Cuenta con un CMRR alto Disminuye señal de modo común
El error de no-linealidad no se puede suprimir mediante calibración o ajuste
No se pueden usar fuentes flotantes como acoplo, transformadores o termopares. Flexibilidad limitada El ancho de banda de la ganancia diferencial depende del ancho de banda de las etapas Las resistencias no se satisfacen entre ellas. Impedancia de salida baja
Ganancia precisa y estable
Impedancia de entrada alta
Ganancia seleccionable Cuenta con dos etapas para su correcto funcionamiento
La entrada de la impedancia es baja Para modificar su ganancia, debe modificar dos componentes. El CMRR total se degrada por el ajuste de sus resistencias. Si la ganancia diferencial aumenta su ancho de banda disminuye.
Paso 4: Diseñar e implementar Puente de Wheatstone alimentado con 50mv; realice la medición de una fotoresistencia. Amplifique la salida del puente de wheatstone por un número igual al # de grupo * 9, usando un amplificador de instrumentación constituido por 3 amplificadores operacionales. Diseño del puente de Wheatstone Eliminamos las corrientes de la ecuación ya que su valor en ambas igualdades es el mismo.
= Despejamos Rx
∗ = ∗ = ∗ Reemplazamos
= 20 Ω = 5 Ω = 10 Ω ∗ 5 Ω = 20 Ω 10 Ω = 10 Ω
Amplifique la salida del puente de wheatstone por un número igual al # de grupo *19, usando un amplificador de instrumentación constituido por 3 amplificadores operacionales. No grupo: 27 Av= No grupo * 19 Av= 513 Se utilizarán dos amplificadores no inversores y un amplificador sumador para llegar a la ganancia de 513. Se dividirá la ganancia entre los dos amplificadores no inversores para luego ser sumada en la última fase Calculo de amplificadores no inversores.
= 2 −1 = 255.5 Formula de ganancia para amplificadores no inversores.
= 1 + 2 1
Ω
Utilizaremos una resistencia R2 de 1M
120.5 = 1 + 1Ω 1
1Ω 1 = 1 + 255.5 1 = 3.914Ω Tenemos que:
1 = 3.914Ω 2 = 1Ω El valor en cada una de las salidas del puente de wheatstone es de 0.0082 y luego de pasar por el amplificador no inversor es 0.974V
Cada una de las salidas de los dos amplificadores tendrá un voltaje de 0.974 V Para la implementación del amplificador sumador tenemos que la amplificación en cada una de sus entradas es:
= ∗ = ∗ (1 + 2 2) Ya que en el ingreso del amplificador tenemos resistencias con mismo valor (10Ω), es decir un divisor de voltaje debemos dividir el Vin en.
= ∗
= 2 ∗(1+ 10Ω 10Ω) = 2 ∗ 2 = Lo cual se cumple en cada una de la entrada, por lo cual a la salida del sumador tendremos un Vout de 1.94 V
= 0.974 V + 0.974 V = 1.948 En relación con los 0.00802 v o 8.02 mv de entrada y la ganancia solicitada de 243 los cálculos realizados y el valor simulado coincide correctamente.
Link del vídeo
Paso 5: Diseñar e implementar Puente de Maxwell. Si su grupo es: -
Par mida una capacitancia. Impar mida una inductancia.
Proponga que técnica usaría para disminuir el ruido y porqué.
Las fórmulas para el diseño del puente son:
= ∗ = ∗ ∗ = 5Ω = 20Ω = 10Ω = 10 = 5Ω∗10Ω 20Ω = .Ω = 5Ω ∗ 10Ω ∗ 10 =
Al realizar variaciones del potenciómetro podemos validar que el puente tiene su punto de equilibrio y a partir de esto varía de acuerdo al valor de la resistencia.
Link del vídeo
CONCLUSIONES. El comportamiento de los diferentes puentes y amplificadores depende de la configuración de nuestros componentes dentro del circuito, y es mu y sensible a cualquier variación que se tenga sobre alguno de estos, por lo cual es de vital importancia el diseño previo de cada uno de los circuitos antes de proceder con la implementación de los mismos, ya que en instrumentación la precisión, sensibilidad y demás características del circuito y/o dispositivo deben ser muy exactas.
BIBLIOGRAFIA.
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