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Sensores: Circuitos acondicionadores de sensores

Tema 14 - 1

E.T.S. de Ingenieros de Telecomunicación de Vigo

Departamento de Tecnología Electrónica

SENSORES Y ACONDICIONADORES

TEMA 15

CIRCUITOS ACONDICIONADORES DE SENSORES ANALÓGICOS (3)

CIRCUITOS ACONDICIONADORES REALES

Profesores: Enrique Mandado Pérez

Antonio Murillo Roldan


Tema 14 - 2




Los circuitos acondicionadores están en la práctica, formados en general

por dos o más de los tipos de los circuitos analizados en los apartados

anteriores. Por otra parte, la señal de salida del acondicionador se tiene , en la

mayoría de los casos, que transmitir a un procesador digital.

Existen numerosas variantes que dificultan su análisis sistemático, pero

resulta conveniente tratar de clasificarlas en función del tipo de señal generada

por el elemento sensor (y el excitador asociado con él en su caso).

INTRODUCCIÓN


Tema 14 - 3




CIRCUITOS ACONDICIONADORES ENTRE SENSORES DE SALIDA ANALÓGICAY UN PROCESADOR DIGITAL


Tema 14 - 4



Señal digital Puertoparalelo

PROCESADORDIGITAL

Señal temporal todo-nada INTERFAZ DIGITAL

(Temporizador/Contador)

PROCESADORDIGITAL

n

CONVERTIDORTEMPORAL/ANALÓGICO

PROCESADOR O VISUALIZADOR

ANALÓGICO


CIRCUITOS ACONDICIONADORES ENTRE SENSORES DE SALIDA DIGITAL Y UN PROCESADOR DIGITAL

CIRCUITOS ACONDICIONADORES ENTRE SENSORES DE SALIDA TEMPORAL TODO-NADA Y UN PROCESADOR


Tema 14 - 5



Muchos de los elementos de las figuras anteriores constituyen bloques funcionales que han sido realizados en circuitos integrados monolíticos. Las combinaciones de varios de ellos constituyen a su vez bloques funcionales más complejos, entre los que cabe destacar los sistemas de adquisición de datos.

Variable no

eléctricaElemento

sensor

AMPLIF

ConvertidorANAL/DIGlT

ConvertidorTENS/CORR

ConvertidorTEMP/ANAL

Canal CAD

ConvertidorCORR/TENS

Canal CAD

PR

OC

ES

AD

OR

DIG

ITA

L

Muestreo yretención

Circuitoadaptador

Señal analógica

Modulador Demo-dulador

Canal CAD

Señal senoidal

Visualizador

Visualizador

SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS

ConvertidorANAL/TEMPO

todo/nada



Tema 14 - 6



Sistema electrónico que convierte corrientes o tensiones analógicas en digitales para aplicarlas a un procesador digital.

Para ello realiza las siguientes funciones:

- Adaptación de la señal analógica, amplificación y filtrado.

- Almacenamiento de la señal: circuito de muestreo y retención

(Sample & hold).

- Conversión de variables analógicas en digitales.


SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS(DATA ACQUISITION SYSTEM)

[PERE 04, pag. 707]


Tema 14 - 7



Esquema básico de un sistema de adquisición de datos

CIRCUITO DE ACONDICIONAMIENTO

FILTRADOMUESTREO YRETENCIÓN

CONVERTIDORA/D

AMP

Señalanalógica

n

Combinacióndigital




Tema 14 - 8



Esquema con varias señales analógicas y un DAC por cada una




Tema 14 - 9



Esquema con varias señales analógicas y un multiplexor analógico




Tema 14 - 10



Esquema con múltiples señales analógicas, multiplexor analógico y IA

Señalanalógica

MUESTREO YRETENCIÓN

CONVERTIDORA/D

Señalanalógica

Señalanalógica

n

MU

LT

IPL

EX

OR

AN

AL

ÓG

ICO

IA-

+

Selección deganancia




Tema 14 - 11



SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS (DATA ACQUISITION SYSTEM)

2,5VREF.

MODULADORSIGMA-DELTA

FILTRODIGITAL

GENERADORDE RELOJ

G = 1 - 128

PGAMPX

INTERFAZ SERIE

REGISTRO DECONTROL

REGISTRO DESALIDA

AD7710

AGND DGND VSS RFS TFS MODE SDATA SCLK DRDY A0

MCLKIN

MCLKOUT

SYNC

DIGITAL+5V

VBIASDVDDAVDD

R

R

GALGA

GALGA

I

R1

REF IN+

REF IN-

AIN1+

AIN1-

+9V

CONVERTIDOR A/D



Tema 14 - 12



Resonador ultrasónico piezoeléctrico



Tema 14 - 13




El circuito está formado por una parte analógica y una parte digital.

La parte analógica contiene:

- Una fuente de tensión de referencia (LH0070)

- Un generador de impulsos A1 (LF347)

- Un circuito de espejo de corriente del que forman parte los dos

transistores del circuito 2N3810

La parte digital está realizada con biestables y monoestables pero puede ser

sustituida con ventaja por un microcontrolador.



Tema 14 - 14






Tema 14 - 15



Sensor de posición realizado con una LVDT

Es un ejemplo de circuito acondicionador que utiliza un oscilador senoidal y un

procesador analógico que proporciona a su salida una señal analógica continua

proporcional al desplazamiento del núcleo de un transformador diferencial.



Tema 14 - 16






Tema 14 - 17






Tema 14 - 18



NE/SE5520: CI de acondicionamiento de señal de una LVDT (Standard ASIC)



Tema 14 - 19



Circuito de aplicación del circuito integrado NE/SE5520



Tema 14 - 20



Sistema de control de temperatura que genera una señal PWM

Diagrama de bloques

GENERADOR DEONDAS

TRIANGULARESCOMPARADOR

RELÉ DE ESTADO SÓLIDO

SENSOR Y ACONDICIO-NADOR DE

TEMPERATURA RESTADOR

Señal de

consigna

AMPLIFICADOR

RED

Resistencia calefactora

Señal

analógica

Horno



Tema 14 - 21



Implementación del sistema de control de temperatura que genera una señal PWM



Tema 14 - 22



Sistema de medida de la distancia con un sensor de ultrasonidos y un microcontrolador. Principio de funcionamiento (a). Esquema general (b).

Sensor

Tx

Sensor

Rx

d

Ts

d: Distancia

Ts: Tiempo de retorno

Vs: Velocidad del sonido (344m/s)

VsTsd2

1=

(a)

Sensor

Rx

Amplificador

Comparador

Microcontrolador

VisualizadorSensor

Tx

Amplificador

(b)



Tema 14 - 23



Implementación del sistema de medida de distancia con un sensor de ultrasonidos y un microcontrolador

Circuito

transmisor

Circuito receptor


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