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GUIA PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO.

CÓDIGO: SGC.DI.505 VERSIÓN: 2.0 FECHA ULTIMA REVISIÓN: 12/04/2019

DEPARTAMENTO DE ENERGIA Y MECANICA CARRERA DE INGENIERIA MECATRONICA

ELECTRONICA FUNDAMENTAL AUTORES: HENRY PURUNCAJAS DOCENTE: ING. PATRICIA CONSTANTE MECATRONICA BASICA LATACUNGA 2019

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GUIA DE SEGURIDAD Y SALUD PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO LABORATORIO:

Mecatrónica

PERIODO VIGENCIA:

SEPTIEMBRE 2019 – FEBRERO 2020

DOCENRE:

Ing. Patricia Constante

CAMPUS:

Latacunga

LABORATORIO DONDE SE DESARROLLARÁ LA PRÁCTICA: MECATRÓNICA TEMA DE LA Acondicionamiento de Sensores. PRÁCTICA: INTRODUCCIÓN: Mediante el acondicionamiento de los sensores, se puede establecer una salida estandar y regulada para una mejor adquisición de datos, en los cuales se puede utilizar corcuitos como el puente de wheatstone y tambien los amplificadores operacionales permiten amplificar voltaje o corriente. OBJETIVOS:

I. Simular y medir circutos de acondicionamiento de señal MATERIALES:

 

Computador Cuenta en Tinkercad

EQUIPOS:

o PC o Software de diseńo de circutos electrónicos ACTIVIDADES POR DESARROLLAR: o Realizar un circuito de acondicionamiento para una fotoresistencia, utilizando un divisor de tensión. o Utilizar el sensor de temperatura presente en el simulador, acoplarlo a un ammplificador operacional para obtener una salida estandar de 5V. Finalmente tomando la salida como una entrada analogica en un Arduino e incluir la programación para mostrar la temperatura en el monitor Serial. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

Normalmente, la señal obtenida del sensor no puede aplicarse directamente al dispositivo de salida (computador, multímetro, entre otros). La señal eléctrica proveniente de los sensores normalmente necesita de un proceso de acondicionamiento (amplificación, filtrado, linealización, aislamiento, entre otros) para poder ser tratada o presentada. El acondicionamiento de una señal consiste en la manipulación electrónica de dicha señal, con los dispositivos adecuados, para obtener rangos de voltajes o corrientes adecuados a las características del diseño. Esté resulta conveniente al momento de realizar una instrumentación ya que al tener una señal proveniente de cualquier sensor con rangos de voltaje más amplio, se puede obtener mayor resolución en la medición, además de presentar mayor inmunidad al ruido ambiente de la medición. Por ejemplo, para compensar los errores de medida debidos a posibles ruidos aleatorios puede realizarse un promediado de la señal. Los siguientes son algunos de los procesos que se pueden presentar en el acondicionamiento de una señal. 1. Protección para evitar el daño al siguiente elemento. 2. Convertir una señal en otro tipo de señal. Sería el caso cuando es necesario convertir una señal a un voltaje de corriente directa, a una corriente o presión.

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3. Obtener un nivel adecuado de la señal. En muchos casos es necesario amplificar una señal para que esta pueda ser leída. 4. Eliminación o reducción de ruido. La forma más común es utilizando filtros. 5. Manipulación de la señal. Por ejemplo, convertir una variable en una función lineal.

Acondicionamiento de sensores generadores. Los circuitos más utilizado en el acondicionamiento de una señal proveniente de un sensor generador, se realiza a través de los amplificadores operacionales (AO) y los amplificadores industriales; a parte de estos están el puente de Wheatstone, atenuadores, filtros paso-bajo, fuente de corriente entre otros Amplificadores Operacionales Los amplificadores para sensores generadores están basados en el uso de amplificadores operacionales. En un amplificador operacional (AO) real la tensión de salida no es nula cuando lo son en las entrada, es preciso someter a las entradas a una determinada diferencia de tensión (tensión de offset VOS) para anular la tensión de salida. Las corrientes de entrada no son nulas y además son diferentes, a la diferencia se le llama corriente de offset o de desequilibrio IOS. Además, en estos desequilibrios, se producen derivas con el tiempo y la temperatura. CALCULOS:

Divisor de Tensión en fotoresistencia 𝐿𝐷𝑅 𝑅𝑚𝑖𝑛 = 500 Ω 𝑅𝑚𝑎𝑥 = 180 𝑘Ω 𝑃𝑚𝑎𝑥 = 90 𝑚𝑊 𝑃 =𝑉∗𝑖 90𝑚𝑊 = 5 𝑉 ∗ 𝑖 𝑖 = 18 𝑚𝐴 𝑚𝑎𝑥

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𝑖=

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𝑉 𝑅

𝑖 (𝑅 + 500) = 5 𝑅=

5 − 500 𝑖

𝑅 = 500 Ω

Utilizando los valores de potencia maximos que soporta el LDR, se calcula una intensidad maxima a la que puede trabajar, con esto se escoge un valor de intensidad bajo con el cual se encuentre la resistencia para conectar en serie y no sobrepasar la intensidad recomendada.

Gráfico No 1: Circuito LDR a 50% de luminosidad

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Gráfico No 2: Circuito LDR a 0% de luminosidad

Gráfico No 3: Circuito LDR a 100% de luminosidad

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Sensor LM35 Para la utilización del LM35 se acondiciona la señal mediante un amplificador operacional, que de una salida máxima de 5V en el valor máximo de grados que puede leer el sensor, el cual es a 125 C. La señal de salida del amplificador operacional se conecta a una entrada analógica del arcuino, el cual leerá valores desde 0 a 1024, mediante la programación convirte estos a la medida de voltaje y estos a su vez en temperatura.

Gráfico No 4: Circuito LM35 25 C

Gráfico No 5: Circuito LM35 25 C

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Gráfico No 6: Circuito LM35 20 C

Gráfico No 7: Circuito LM35 77 C

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CONCLUSIONES:  El amplificador no inversor, permite dar una salida amplificada e invertida. En este caso mediante la simulación

se verifico la amplificación con ganancia de 2.3 para obtener una salida de 5V ya que la salida maxima del sensor de temperatura es de 1.75V. Con lo cual se verifico que los calculos realizados son correctos. Con una resistencia de entrada de 1 𝐾Ω y una Resistencia de 2.8 𝐾Ω. RECOMENDACIONES:

  

Se recomienda revisar anteriormente la información de los componentes utilizados. Como la información, nombre y especificaciones del LDR y del sensor LM35. Tener una buena conexión a internet para evitar tener problemas a la hora de realizar tanto el montaje como la simulación del circuito. Verficiar los calculos y conexiones necesarias para el funcionamiento del circuito, principalmente los valores maximos permitidos, como la potencia maxima del LDR y los voltajes de salida en en sensor de temperatura para realizar una amplificación adecuada y no superar los 5V maximo de entrada al arduino. FIRMAS

F: ……………………………………………. Nombre: Ing. Patricia Constante DOCENTE

F: ………………………………………………. Nombre: Ing. Marcelo Silva COORDINADOR DE ÁREA DE CONOCIMIENTO

F: …………………………………………………… Nombre: Ing. Mayra Erazo COORDINADOR/JEFE DE LABORATORIO