Práctica No. 5 Acondicionamiento de señal PDF

Preview

Summary

Acondicionamiento de señal...

Description

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Unidad de aprendizaje: Laboratorio de Adquisición de datos Docente: M.C. Antonio Cayetano Lozano García

Práctica No. 5: “Acondicionamiento de señal”

Gpo: 001

Periodo: Agosto-Enero, 2020-2021

Aula:2202 Hora: M4 Alumno: Erick Alejandro Esquivias Reséndez #1590105 Carrera: IMTC

Índice OBJETIVO. .......................................................................................................... 3 MARCO TEÓRICO. ............................................................................................. 3 DESARROLLO .................................................................................................... 6 IMPLEMENTACIÓN DEL CIRCUITO .................................................................. 8 ANÁLISIS DEL CIRCUITO EN SIMULACIÓN ..................................................... 9 REPORTE DE RESULTADOS .......................................................................... 10 REFERENCIAS ................................................................................................. 10 CONCLUSIÓN ................................................................................................... 11

OBJETIVO. Que el estudiante conozca diferentes tipos de acondicionamiento, y logre diseñar acondicionamientos eficientes para aprovechar de una manera eficaz los parámetros de su sistema de adquisición

MARCO TEÓRICO. Los acondicionadores de señal pueden ser divididos tanto en analógicos como digitales, para realizar un acondicionamiento adecuado es necesario conocer las características de entrada o salida requerida para nuestro sistema, una aplicación para este proceso de acondicionamiento podría ser para adecuar una señal a la entrada analógica de una tarjeta, o para adecuar los parámetros a la salida del sistema. Acondicionadores analógicos Acondicionador

cambiador

de

escala. Este

es

simplemente

una

etapa

amplificadora. Su misión es cambiar de escala entre entrada y salida, basa su funcionamiento en multiplicar el voltaje que es entregado por el sensor (o algún otro elemento) por una constante; para realizar dicha acción es posible recurrir a un amplificador operacional, por ejemplo, en configuración de amplificador inversor, solamente es necesario recordar que la salida tendrá un desfase de 180° respecto a la entrada.

Acondicionador Integrador. También llamado Convertidor de frecuencia-tensión. Se puede demostrar que el circuito realiza la operación de integración, la entrada no tiene por qué ser senoidal; puede ser cualquier onda que evolucione en función del tiempo y que pueda representarse por v= v (t). Esa tensión en función del tiempo más el fenómeno de carga del capacitor C generarán una i= i (t). A partir de lo anterior es posible expresar lo siguiente:

Recordando que i = Vs/R según el circuito equivalente:

La tensión de salida Vo ha resultado igual a la integral de la tensión de entrada.

Acondicionador convertidor de voltaje a corriente. Para ello se utilizará un circuito amplificador inversor, sin embargo F será ambiada por la entrada del equipo que se desea alimentar con cierta corriente. Se simbolizará con ZL al actuador que reemplazará a F. Esta configuración se basa en que toda la corriente que circula por la resistencia R circulará por la impedancia del dispositivo conectado.

En esta configuración la impedancia de entrada no es muy alta, por lo tanto la fuente debe estar en condiciones de suministrar la corriente iL.

Acondicionador Convertidor de corriente a voltaje. En la práctica muchos de los sensores que se usan con sistemas DAQ tienen salidas de corriente 0 a 20 mA o 4 a 20 mA. Por otro lado, las DAQ tienen entradas de tensión. De aquí se deduce que será necesario colocar un acondicionador de señal que convierta la corriente de un sensor en tensión para ingresar a la DAQ. En la figura 5.7 se muestra un OPAMP empleado como convertidor de corriente a tensión. A la entrada del mismo se ha conectado el sensor que tiene salida de corriente Is en paralelo con la resistencia Rs.

Como consecuencia de la tierra virtual a la entrada del terminal inversor del OPAMP la corriente de la resistencia Rs es 0 e Is circula completamente por F. corriente a voltaje. Como la terminal inversora se encuentra en tierra virtual se puede decir que la tensión Vo es igual a la caída de voltaje en F pero con signo contrario.

DESARROLLO Sección 1: Acondicionamiento de una señal analógica. En esta sección el alumno realizará un acondicionamiento para una mejor lectura de un sensor, a lo largo del desarrollo de la sección el alumno observará el funcionamiento de algunas de las configuraciones que fueron expuestas a lo largo del marco teórico.

IMPLEMENTACIÓN DEL CIRCUITO

Valor inicial Valor final Respuesta 27.08 53.98 Regular

Valor inicial Valor final Respuesta 37.05 62.73 Buena

Valor inicial Valor final Respuesta 42.86 65.22 Regular

Temp en °C 27 29.9 30.82

1.69 1.91

31.7 35.6

2 2.2

37.75 41

2.56 2.98

42.8 46.88

3.09 3.23

51.32 55.9

3.61

59.77

3.68

64.02

3.73 4.21

67.25 75.21

4.58 4.63

84.23 87.85

4.73 4.84

91.25 94.81

5

97.53

Dispersión 120 100 Temperatura

Volts 1.25 1.42 1.5

80 60 40 20 0 0

1

2

ANÁLISIS DEL CIRCUITO EN SIMULACIÓN

3 Voltaje

4

5

6

𝑦 −𝑦

𝑚 = 𝑥2−𝑥1 = 2

𝐴𝑣 =

1

75.21−67.25 4.21−3.73

= 16.5833

16.5833 = 𝐾 = 1.3819 12

REPORTE DE RESULTADOS Cuando la temperatura decrementa (y el voltaje también) hay un retardo de 10 s y el cambio de temperatura es 3 ºC/s. Esto significa que debido al retardo, la temperatura puede estar 30 ºC más frío que lo que se está sensando en determinado momento. Cuando la temperatura aumenta, el retardo también es 10 s, pero el cambio de temperatura disminuye a 1.5 ºC/s. Entonces debido al retardo, la temperatura puede estar 15 ºC más caliente que lo que se está percibiendo en determinado momento. Estos rangos de temperatura que pueden aumentar después de 10 segundos en que se detienen el cambio de temperatura, no deben ser ignorados en los límites superior e inferior de lectura de voltaje, ya que si nuestro sistema de adquisición de datos no está acondicionado para manejar tal estado no previsto en el diseño, puede provocarse un malfuncionamiento.

REFERENCIAS •

https://www.investigacionyciencia.es/blogs/tecnologia/20/posts/muestreando-sealesprimera-parte-10461

CONCLUSIÓN Las señales entregadas por los sensores deben ser procesadas de una forma adecuada para que el proceso general de adquisición de datos se lleve a cabo con éxito. Tal vez la señal es demasiada pequeña y tenga que amplificarse, podría contener interferencias que eliminar, ser no lineal y requerir linealización; ser analógica y requerir digitalización; ser digital y convertirse en analógica, etcétera....