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• Miguel Ramos

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Objetivo Construir un voltímetro luminoso basado en amplificadores operacionales, este deberá tener un rango de medición de voltajes de entrada de 0-10 Vcd.

Material utilizado          

Fuente de Cd. Protoboard 4 LED’s 4 diodos 4 Opam 741 2 potenciómetros de 10k 4 resistencias 1kΩ 4 resistencias 220Ω Cable Multimetro

Introducción El voltímetro de columna luminosa muestra una columna de luz cuyos leds irán encendiendo conforme aumente de manera proporcional (específicamente cada 2.5v) el voltaje. Los fabricantes de equipos para audio y de aplicaciones medicas entre otros, pueden reemplazar los tables de los medidores analógicos con voltímetros gráficos luminosos debido a que es más fácil leer estos a distancia [Coughlin, et. al.,1999].

Marco Teórico El término amplificador operacional ó "op-amp" (del inglés operational-amplifier), se refiere a la clase de amplificadores acoplados DC de alta ganancia, con dos entradas y una simple salida. El amplificador diferencial más común y famoso es el mA741C o exactamente el 741, que viene en formato de mini-DIP de 8 patillas. El circuito integrado contiene 20 transistores y 11 resistencias.

Teoría de operación del voltímetro de columna luminosa. En base al circuito de la Imagen 1, se va a construir un voltímetro luminoso, los voltajes de referencia de cada amplificador operacional se encuentran a 1 V de diferencia. A medida que el voltaje de entrada (𝐸𝑖 ) aumente de 0 a 10 V, los Leds del 1 al 10 se iluminaran en secuencia, 𝑅1 y 𝑅10 son resistencias de 1KΩ, los amplificadores operacionales son Opam 741 de 8 terminales. Para el caso de esta practica se adecuo el circuito para que los led’s enciendan de manera secuencial cada 2.5 Vcd, debido a que se usaron únicamente 4 amplificadores operacionales. Cuando 𝐸𝑖 sea igual a 0 o menor que 1 V, la salida de todos los amplificadores operacionales se encuentran en −𝑉𝑠𝑎𝑡 , por lo tanto, los diodos que se encuentran conectados a la salida de estos Opam protegen a los Led’s contra un voltaje excesivo de polarización inversa. Al aumentar 𝐸𝑖 , hasta que alcance un valor entre 1 y 2.5 V, solo la salida del amplificador 1 se vuelve positiva y enciende el Led 1. Se puede observar que la corriente de salida del amplificador queda automáticamente limitada a su valor de corto circuito, la cual es de unos 20mA. Las resistencias de salida de 220Ω disipan parte del calor del amplificador operacional. Conforme va aumentando 𝐸𝑖 , los Led’s se iluminarán por orden numérico.

Imagen 1. Esquema eléctrico para voltímetro de columna luminosa de 0-10V.

Metodología El voltímetro luminoso se construye con el circuito de la Imagen 1 que se muestra a continuación, el Potenciómetro se ajusta de modo que fluya 1 mA a través del circuito divisor con resistencias iguales R1 a R4. Se establecen 10 voltajes de referencia separados en pasos de V desde 0V hasta 10V.

Imagen 2. Circuito de Voltímetro luminoso armado y alimentado con los 10 Vcd.

Imagen 3. Circuito de voltímetro luminoso armado.

Imagen 4. Simulación del circuito desarrollado para el Voltímetro luminoso con ayuda del software Proteus.