Implementacion en amplificadores operacionales de una planta

2016 Sistemas de Control

Adame Barajas Eduardo Practica 5: Implementación en amplificadores operacionales de la planta

16-11-2016

Implementación en Amplificadores Operacionales de la Planta

5.1. Introducción

En la practica 3 simulamos una planta con un sistema de primer orden. Tal planta es posible simularla también con circuitos analógicos tales como amplificadores operacionales. Y lograr la función de transferencia de la planta a través del uso de Resistencias, Inductores y Capacitores.

5.2. Objetivos

Implementar y simular mediante amplificadores operacionales la planta descrita en la practica 3. Dada por: () =

2 +2

5.3. Marco teórico. 5.3.1. Escalamiento

Dado que los capacitores comerciales tienen valores pequeños, es necesario escalar en el tiempo la función de transferencia de acuerdo a:   Sea () la respuesta al escalón unitario de la planta como se muestra:



() =

2 +2

Escalamos la respuesta al escalón por un factor de

 

, de acuerdo al

teorema de escalado, la transformada de Laplace del sistema anterior es: { (500) } =

1

2

500

1 1 +2  500 500

=

1000

1

 + 1000 

Por lo que la planta que se puede trabajar seria, cuya constante de tiempo es de 0.001s que se puede implementar utilizando  = 100Ω y  = 100

5.4. Desarrollo 5.4.1. Material      

4 Resistencias de 2Ω 2 Amplificadores Operacionales LM741 o TL082. 1 Capacitor de 100 Fuente de voltaje dual 1 Osciloscopio 1 Generador de funciones.

5.4.2. Construcción

Se puede utilizar el diagrama de la figura 1 cuya función de transferencia está dada por la ecuación siguiente:  ()  ()

=−



1

    + 1

Figura 1. 5.4.3. Procedimiento. 

Simule el circuito de la figura 2 utilizando una onda cuadrada de 2 volts de amplitud. Registre los resultados.

Figura 2.



Utilizando amplificadores operacionales implemente la planta indicada anteriormente, utilice un amplificador inversor de ganancia uno a la salida de la planta para cambiar el signo de salida. Aplique como entrada una señal cuadrada de 100Hz y 2 volts de amplitud. Observe la salida del amplificador inversor de ganancia uno en el osciloscopio en el canal 2 y en el canal 1 la entrada de onda cuadrada.

5.5. Resultados.

 A continuación se muestra el circuito simulado en multisim en la figura 3 y posteriormente se muestra la señal de salida en la figura 4. XSC1

R1 10kΩ

Tektronix

C1

R3 P G

3 4

T

VEE

-12.0V

 Agilent

1 2

10kΩ

100nF VEE

XFG1

-12.0V         4

U1

R4

        4

U2

R2 2 2

10kΩ

6

10kΩ

6

3 3         7

        5

1

LM741AH/883         7

        5

VCC

1

LM741AH/883

VCC

12.0V

12.0V

Figura 3 En esta figura se observa la señal de entrada, que es la señal con la línea amarilla, La señal de salida del primer amplificador operacional que está identificada con la línea rosa, esta muestra la carga y descarga de capacitor que está determinada por la red de retroalimentación RC y la línea azul nos muestra la salida del circuito la cual es la señal invertida de la salida del primer amplificador operacional, ya que el segundo está en la configuración inversora.

Figura 4.

Conclusion Es de gran utilidad saber que con el uso de los amplificadores en conjunto con resistencias y capacitores se puede crear una planta de primer orden como se hizo en la practica tres, observando la carga y descarga exponencial de los capacitores determinada por la red RC del amplificador operacional de la primera etapa ya que la segunda etapa esta en una configuración inversora.