Restador

Trabajo Práctico N°7

Demostración Práctica :

El presente trabajo práctico tiene como objetivo central , implementar mediante un restador un adaptador de escala en corriente continua.

Para utilizar nuestro amplificador operacional en configuración de restador , utilizaremos un A.O LM741

Circuito a utilizar

 

Nota 1: Se obrserva que para armar  dicho circuito en el protoboard , es necesario previamente calcular los  valores correspondientes de R1 y Rf ( recordando que Rf es la resistencia de realimentación de nuestro amplificador operacional )

Nota 2:  La Rtd que se encuentra en el circuito es una simulada , con 2 resistores y un potenciómetro

Lista de componentes

•     2 Capacitores electrolíticos de 10 uF x 25 V
•     2 Capacitores cerámicos de 100 nF
•     1 Resistor de 33Ω y 1 resistor de 330Ω
•     1 Resistor de 120Ω
•     2 Resistores de 1KΩ ( R calculada )
•     2 Presets o potenciometros de 1 KΩ
•     1 Circuito integrado LM741
•     1 resistor de 2K5Ω ( Rf calculada )
•     1 Potenciometro de 2K5Ω ( Rf calculada ) y 2 de 1K
•     1 resistor de 560 Ω
•     Cable o alambre para conexiónes

1) Realiza los cálculos necesarios para determinar los valores de los componentes faltantes.

En este punto del trabajo práctico lo que haremos es calcular los valores correspondientes de los resistores que estan incógnitos en nuestro circuito . Los valores a calcular serán el de Rf ( resistencia de realimentación del operacional ) y el de R1

Para despejar el valor de Rf lo que hizimos fue adaptar  R1 a un valor de 1 KΩ .

Por otra parte teniendo en cuenta las siguiente fórmula , llegamos al valor correspondiente de nuestra Rf :

Vo = Rf / R1 . ( Vc – Vref )

Teniendo en cuenta los siguientes datos :

Vc = 1V ; VO = 0V  y Vref = 1V

Vc = 3V ; VO = 5V  

Reemplazando en la formula anterior nos queda :

VO = Rf / R1 . ( 3V - 1V ) = 5V

Rf / 1 KΩ . 2V = 5 V

Rf = ( 5V / 2V ) . 1 KΩ 

 

  

Nota: Recordar que el valor de R1 es de 1 KΩ ( cumpliendo así que : Rf tiene que ser 5/2 del valor de R1 )

2) Arma el circuito con los valores calculados

En la siguiente imágen se observará el circuito armado correctamente en nuestra placa experimental o protoboard .

Cabe aclarar que en nuestro caso utilizamos potenciometros en lugar de preset ( debido a la comodidad de uso ) . Recordar que el valor sige siendo el mismo ( 1 KΩ )

Por otra parte debemos destacar que nuestro amplificador operacional se alimenta con +12 V y -12 V ( Fuente partida )

3) Con Vc = 1V , ajustamos el potenciometro R3 para lograr una tensión Vo = 0V . Esta situación simula una temperatura de 30°C .

Si ajustamos Vc = 3V, variando el potenciometro Rf, alcanzaremos una tensión  Vo = 5V. Esta situación simula una temperatura de 40ºC.

En este tramo de la práctica , lo que haremos es realizar ciertos ajustes para ver el comportamiento de nuestra RTD simulada ( detector de temperatura resistivo ) . 

Variando los valores de los correspondientes potenciometros ( R3 y Rf ) alcanzaremos distintos valores de tensión en nuestra RTD  para luego obtener nuestra gráfica con dichos valores .

4) Realiza una gráfica de Vo ( Vc )

A continuación se verá un gráfico representativo de los valores obtenidos previamente en el punto 3

Demostracion Teórica:

¿Que es una RTD?

Una RTD es un detector de temperatura resistivo , es decir , un sensor de temperatura basado en la variación de la resistencia de un conductor con la temperatura .

La variación de resistencia se expresa mediante la siguiente fórmula :

 

Donde:

• Ro es la resistencia a la temperatura de referencia To
• " Delta T " es la desviación de temperatura respecto a To
•  Alfa es el coeficiente de temperatura a 0°C

Los materiales empleados para la construcción de sensores RTD suelen ser conductores tales como el cobre , el níquel , o el platino.

Ventajas y desventajas de las RTD

Ventajas:

• Margen de temperatura bastante amplio.

• Proporciona las medidas de temperatura con mayor exactitud y repetitividad

• El valor de resistencia del RTD puede ser ajustado con gran exactitud por el fabricante  de manera que su tolerancia sea mínima

• Los RTD son lo más estables con el tiempo , presentando derivas en la medida del orden de 0.1 °C/año.

• La relación entre la temperatura y la resistencia es la más lineal.

• Los sensores RTD tienen una sensibilidad mayor que los termopares . La tensión debida a cambios de temperatura puede ser unas diez veces mayor .

• A diferencia de los termopares, no son necesarios cables de interconexión especiales ni compensación de la unión de referencia .

Desventajas:

• El tamaño y la masa de una RTD será también mayor que el de un termopar o un termistor, limitando además su velocidad de reacción.

• Los RTD se ven afectados por el autocalentamiento.

• Los RTD no son tan durables como los termopares ante vibraciones o golpes

¿Que es un amplificador operacional ?

Un amplificador operacional es un circuito electrónico ( normalmente se presenta como circuito integrado ) que tiene dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G) ( ganancia ) .

Por otra parte el A.O. ideal tiene una ganancia infinita , una impedancia de entrada infinita , un ancho de banda también infinito , una impedancia de salida nula , un tiempo de respuesta nulo y no posee ningún ruido .

Símbolo del amplificador operacional :

• V₊: Entrada no inversora
• V_-: Entrada inversora
• V_OUT: Salida
• V_S+: Alimentación positiva
• V_S-: Alimentación negativa

Cabe recordar que los amplificadores operacionales se pueden adaptar a diferentes configuraciones entre las cuales las mas conocidas son : Configuración Inversor , No inversor y Restador entre otros .

Estructura interna del LM741:

Datasheet del amplificador operacional LM741 : 

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm741.pdf

Bibliografia

Para la realización del presente trabajo práctico , utilizamos las páginas y textos que daremos a conocer a continuación :

•     Pagina de Internet : http://es.wikipedia.org
•     Pagina de Internet : http://www.unicrom.com
•     Revista / Fascìculo Electrónica enciclopedia práctica

Conclusiones

En este trabajo práctico observamos el funcionamiento / caracterízticas de un circuito restador y medimos / verificamos sus parámetros .

Para realizar las debidas mediciones utilizamos el instrumental del laboratorio ( Osciloscopio digital y fuente de alimentación )

Por otra parte conocimos / aprendimos las caracterízticas y funcionamiento del LM741 ( recordando que lo utilizamos como restador en este caso )