Circuitos Eléctricos I-proyecto (3).docx

7/24/2019 Circuitos Elctricos I-proyecto (3).docx

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DEPARTAMENTO DE CIENCIAS Y ENERGA DE MECNICA

PROYECTO FINAL

CIRCUITOS ELCTRICOS I

PROFESOR: ING.CARLOS RODRGUEZ

INTEGRANTES: ANDREA ROBALINO

FABRICIO QUINALUISA


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TEMA: AMPLIFICADOR DE PUENTE CON UNA FUENTE VARIABLE

OBJETIVOS:

Simular y Amplificar la entrada de un sensor de deformacin, mediante un

Amplificador Operacional de Puente para que se cumpla la aproximadamente lasiguiente relacin:

Vsal=3 Vf

Reforar todos los conocimientos de circuitos y dar solucin a un pro!lema de

dise"o de la #ida real$

MARCO TERICO:

Resistencia

Siempre tienen el mismo #alor$ Su #alor terico #iene determinado por un cdigo de

colores$ Se usan para limitar o impedir el paso de la corriente por una ona de un circuito$

%l s&m!olo utiliado para los circuitos, en este caso, pueden ser ' diferentes, son los

siguientes:

(ig )$ S&m!olo de resistencia (ig '$ *ipos de resistencias

SENSORES RESISTIVOS

%s una clase de sensores moduladores$ Son aquellos que #ar&an una resistencia en funcin de la

#aria!le a medir$ +os sensores que se !asan en la #ariacin de la resistencia elctrica de un

dispositi#o son seguramente los m-s a!undantes$ %sto se de!e a que son muc.as las magnitudes

f&sicas que afectan al #alor de la resistencia elctrica de un material$ Por lo tanto, ofrecen una

solucin #-lida para numerosos pro!lemas de medida$ %n el caso de los resistores #aria!les con la

temperatura, ofrecen tam!in un mtodo de compensacin trmica aplica!le en los sistemas demedidas de otras magnitudes$

/ Potencimetros

/ 0algas extensiomtricas

/ 1etectores de *emperatura Resisti#os 2R*1


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/ *ermi resistencias

/ (otorresistencias

/ 4igrmetros resisti#os

Potencimeto

Son resistencias #aria!les mec-nicamente$ +os potencimetros tienen 3 terminales$ +a

conexin de los terminales exteriores .ace que funcione como una resistencia fi5a con un

#alor igual al m-ximo que puede alcanar el potencimetro$ %l terminal del medio con el de

un extremo .ace que funcione como #aria!le al .acer girar una peque"a ruleta$ Se presenta

' tipos diferentes, pero que funcionan de la misma forma:

(uente:Fig 3. Resistencias variables

%l potencimetro es un sensor utiliado para medir la #aria!le mec-nica desplaamiento, y consiste

de un dispositi#o con dos partes y tres terminales$ 6na de las partes es una resistencia fi5a

descu!ierta la cual puede ser de car!n o de .ilo arrollado$ +a otra parte es un contacto m#il que

se desplaa por la resistencia fi5a$ %n la figura siguiente se muestra el modelo de un potencimetro$

Si se denomina x a la distancia recorrida por el curso, la resistencia o!tenida ser-:


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+a resistencia medida ser-:Rm=

A(lx )

A=Seccin del conductor 2constante

= Resisti#idad del conductor$ 2P$%5emplo: cobre=0,018mm2/m

7= desplaamiento del cursor$

*am!in existe para mo#imientos angulares$

%l pro!lema de este tipo de sensor es:

a$ Var&a con la temperatura$

!$ Var&a con la deformacin de la seccin trans#ersal, causada por la presin o fueras e5ercidas

so!re el$

c$ %l contacto del cursor origina desgaste, modificando la seccin trans#ersal$

AMPLIFICADOR OPERACIONAL

Se trata de un dispositi#o electrnico 2normalmente se presenta como circuito integrado

que tiene dos entradas y una salida$ +a salida es la diferencia de las dos entradas

multiplicada por un factor 20 2gananciael m-s conocido y com8nmente aplicado es el

6A9) o +;9)$


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%n el cap&tulo de circuitos elctricos uno se .a aprendido a utiliar potencimetros,

amplificadores, resistencias, etc$ +os cuales .an ser#ido para iniciar con el desarrollo del

proyecto$

Referente a la gran ayuda del amplificador operacional, el concepto de retroalimentacin es

crucial en el entendimiento de los circuitos de AO$ +a retroalimentacin es una conexinentre la salida y la entrada$ +a ran entre el #olta5e de salida al #olta5e de entrada se la

conoce como ganancia de lao cerrado$

6na limitacin pr-ctica del AO es la magnitud de su #olta5e de salida, el cual no puede

exceder el #olta5e de polariacin$ %n otras pala!ras, el #olta5e de salida es dependiente o

est- limitado por la fuente de suministro$

+os tres par-metros importantes del AO son el #olta5e de saturacin, #sat, la corriente de

saturacin, isat, y la #elocidad de cam!io de #olta5e$ %n nuestro caso si el uA441 es

polariado usando fuentes de alimentacin de


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Potencimetro de )? CDB

Amplificador A9)

(uentes de ) VB

;ult&metro

Ia!les

SOLUCIN

Primero se inici con un circuito con el cual se utilia directamente la fuente inicial de 3VB

6na #e que funcion perfectamente nuestro circuito fue necesario incluir un

potencimetro para poner en pr-ctica lo terico y #ariar el #olta5e de entrada Vf de la

siguiente manera:

Se comenar- por armar y determinar a partir del #olta5e de )> VB un circuito que nos

pueda dar la #ariacin de #olta5e de ?VB a 3VB$

As& determinaremos nuestra resistencia R para nuestro circuito:

Si nuestro Potencimetro est- en la m&nima resistencia tenemos que:

Rp = ? CDB


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Vf= ? VB

;ientras que si nuestro potencimetro est- en la m-xima resistencia

Rp = )? CDB

Vf= VB

%ntonces tenemos que en la resistencia R tenemos que la intensidad es:

i0=154

R[1]

+a intensidad del circuito es:

i0=; 15

R+10[2]

Jgualando ) y ' tenemos que:

15

R+10=154R

1espe5ando: R = ))?

As& tenemos que nuestra resistencia R: R = 'H CDB

Se podr- demostrar por medio de una simulacin as&:


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%l Potencimetro es el que controla la #ariacin de #olta5e de ? a 3V con )>V, por lo que al

potencimetro para demostrar lo anterior se #ariar&a de ? a )?K$ %n este caso el #olta5e que

se da est- en mV, moti#o por el cual existen errores de las resistencias, ya que se

aproximar&a al cero$

Ion esto se puede afirmar que aunque #ar&e el potencimetro no de!e so!repasarme el

#olta5e ni la corriente de saturacin del amplificador$

TABLA DE DATOS:

Se tom los siguientes datos para demostrar el proyecto tanto terico como pr-ctico$

VoltajedeEntrada

Valorterico (V)

ValorPrctico(V) %Error

0% 3,137 3,0791,8489002

2

25% 2,625 2,6070,6857142

9

50% 1,978 1,9670,5561172

9

75% 1,138 1,1370,0878734

6

100%5,23203E

075,29003E

07

1,10855633

Voltajede !alida


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VoltajedeEntrada

Voltajede !alida

3,137 11,621

2,625 9,726

1,978 7,3361,138 4,226

5,232E07 0,01787

0 0+5 1 1+5 2 2+5 3 3+50

10

20

Valores Tericos

Voltaje de Entrada

Voltaje de Salida

$a%ica &

Valore" Prctico"Voltaje

de

Entrada

Voltaje

de !alida3,079 11,65

2,607 9,91

1,967 7,43

1,137 4,3

5,29E07 0,0174

0 0+5 1 1+5 2 2+5 3 3+50

10

20

Valores Prcticos

Voltaje de Entrada

Voltaje de salida


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$a%ica '

*anto en la 0rafica ) como en la 0rafica ' podemos o!ser#ar como se genera para am!os

casos dos rectas donde el #olta5e de entrada es proporcional al #olta5e de salida,

demostrando que el porcenta5e de error que existe entre lo pr-ctico y lo terico no impide a

que se cumpla la relacin esta!lecida$

1onde el porcenta5e de error que se genera es producido se de!en tanto a error de

instrumentacin como as& mismo al del propio ser .umano$

CONCLUSIONES:

%l Volta5e %ntrada se Amplifica de manera Proporcional al #olta5e de salida

generando una recta donde se demuestra el funcionamiento del Amplificador

Operacional$

0racias a las !ases tericas aprendidas en clase se pudo lograr poner en pr-ctica y

e5ecutarlo al proyecto$

(ue de gran utilidad la ta!la de datos para compro!ar lo terico y lo pr-ctico,

o!teniendo porcenta5es de errores menor al >M$

Ioncluimos que el Amplificador Operacional Puente cumple con las

especificaciones del amplificador 6A9) tanto como la condicin de Volta5e como

la de Iorriente$

%ste proyecto sir#i de manera eficiente para demostrar la #ariacin que se genera

en el #olta5e de entrada y su amplificacin en el Volta5e de Salida$

Se puede generar soluciones a retos que se proponen en la #ida real,demostrando

que los #alores pr-cticos o!tenidos pueden aseme5arse o ser iguales a los #alores

tericos$

BIBLIO$RAF(A:

))* 1orf, S#o!oda$ Iircuitos %lctricos J, Sexta %dicin$

'B SadiCu, Alexander$ (undamentos de Iircuitos %lctricos, *ercera %dicin$

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