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SENSORES Y ACTUADORES – PRACTICA 1

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Sensores y Actuadores – Práctica 1
Fabián Fonseca Aponte, Daniel Roncancio Rubiano
Bogotá D.C, Universidad Nacional de Colombia

Resumen—

I. INTRODUCCIÓN
En el presente documento se pretende exponer una
aplicación muy concreta de los amplificadores
operacionales en el mundo de los sistemas de
medida, en ellos, los sensores. Se expondrá una
implementación enel campo del sensado de
temperatura, acondicionamiento de señal y
presentación del resultado en grados Celsius y
Fahrenheit. Se hará una descripción detallada del
proceso donde se involucra la matemática y el diseño
propio para hacer los cálculos y consideraciones del
uso correcto y pertinente de diferentes tipos de
amplificadores para lograr el objetivo.
II. CÁLCULOS Y CONSIDERACIONES
Para lapresente práctica, el objetivo era obtener los
datos de temperatura por medio de un sensor de
temperatura LM35 y con los datos recibidos por parte
del sensor, hacerles un tratamiento por medio de
amplificadores operacionales y así conseguir los
valores para cada lectura en grados Fahrenheit y
Celsius.
El procedimiento empleado consistió en recibir los
datos de entrada y convertirlos a Fahrenheit.Posteriormente esta medición se convirtió a Celsius.
Aunque el sensor arrojara datos principalmente en
Celsius (ya que su sensibilidad estaba dada en
10mV/°C), se debió hacer acondicionamiento de
señal para reducir sensibilidad al ruido y obtener una
medición fiable.
El montaje realizado corresponde, en grandes rasgos,
a la siguiente figura:

Figura 1. Configuración empleada.

La utilización demúltiples seguidores de voltaje fue
útil y necesaria, ya que su alta impedancia de entrada,
en cierto punto aísla la entrada del seguidor de su
salida, asegurando que posibles perturbaciones no
vayan a afectar el resultado.
Es pertinente agregar en este punto que se trabajó con
un voltaje de 5V y -5V, para alimentar los
amplificadores, el sensor y el resto del circuito.
A. Sensor a Grados Fahrenheit
Enla sección “General Amplifier Configuración 1”,
a la salida del primer seguidor se conectó (en serie,
evidentemente), un amplificador inversor y un
sumador-restador universal.
Dichos dos amplificadores se usaron siguiendo la
lógica de que existe un factor de conversión
matemático entre la temperatura en Celsius y en
Fahrenheit. Dicha conversión, de Celsius a
Fahrenheit es de:
𝑇(𝑥) = 1,8𝑥 + 0,32°𝐹
Por ende a los datos recibidos del sensor (en Celsius)
se le debe multiplicar un 1,8 y sumar un valor de
0,32V.
Este valor constante de 0,32V fue lo que se le sumó
a la señal de entrada en el sumador-restador. Ahora
bien, para lograr una amplificación de voltaje
(recordamos que debe ser de 1,8) sobre la señal de

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entrada, recurrimos a la parte inversora delsumadorinversor universal, debido a que con una simple
relación de resistencias (1 a 1,8) se logra el objetivo.
Pero claro, si entra en el terminal inversor, al final se
obtendrá −1,8𝑥 en vez de 1,8𝑥. Es por ello que se
usa la etapa previa de amplificador inversor para que
la señal negada, al entrar por el terminal negativo, se
convierta en positiva.
A continuación el amplificador inversor, en suesquema utilizado:

2

𝑉𝑜𝑢𝑡 𝑝𝑜𝑟 𝑉𝑜− = −𝑉𝑠𝑒𝑛 (−

18𝐾
) = 1,8𝑥
10𝑘

Desarollar el sumador fue una parte un poco más
complicada. Para obtener el Va deseado en la figura
anterior, fue necesario hacer un divisor de tensión
sobre el voltaje de alimentación de +5V. Esto se
logró a traves de repetidas iteraciones para conseguir
un valor de 𝑉𝑎 ~0,32𝑉.
Al final se hizo un montaje de divisor de tensión:

Figura5. Divisor de tensión.
Figura 3. Amplificador inversor.

Debido a su configuración, es posible obtener
ganancias, sin embargo esto no nos interesa, por ende
trabajamos con resistencias iguales. Siguiendo el
estándar recomendado utilizamos 𝑅 = 10𝑘Ω.
Para el sumador-inversor universal, como decíamos,
se implementó el siguiente montaje:

Para la figura 5 se tomó finalmente 𝑅1 =
15𝑘 𝑦 𝑅2 = 1𝑘....