acondicionadores de señales ETN

Páginas: 20 (5000 palabras) Publicado: 21 de enero de 2016
3.- Acondicionamiento de señales
Difícilmente un diseñador conecta un transductor directamente y la parte de procesamiento o de despliegue de
un sistema, ya que la señal que nos envía nuestro transductor por lo general es muy débil o contiene ruido y
componentes que no deseamos, por eso realizamos etapas de acondicionamiento de señales.

Circuito de
acondicionamiento

Transductor

Procesamientode señal

Importante: El circuito de acondicionamiento puede proporcionar una impedancia de entrada adecuada para no
demandar mucha corriente al transductor.
CIRCUITOS PUENTE
Puente Wheatstone utilizado para medición de resistencia
a
I1

R1
E

c

I2

G

R3

R2

Si Vcb = Vdb el puente se encuentra en equilibrio

d

Si si

R1 R2
=
R3 R4

R4
b

Vcd = Vac − Vad = I 1 R1 − I 2 R2
donde I1 =

E
R1 + R3y

I2 =

E
R2 + R4

Sacando equivalentes de thévenin sin galvanómetro
 R1
R2 
 Voltaje del generador Thévenin
Vcd = E 

 R1 + R3 R2 + R4 
R1

R2

a

como Rb es casi 0
c

R3

RTH =

d

Rb

R1 R3
RR
+ 2 4
R1 + R3 R2 + R4

b

R4

Resistencia de Thévenin

Cuando nuestro detector de cero o galvanómetro se conecta en las terminales cd, la corriente del
galvanómetro es:
Ig = corriente degalvanómetro
Rg = Resistencia del galvanómetro
VTH
Ig =
RTH + Rg

1

Ejemplo: E = 5 v, Sensibilidad del galvanómetro = 10 mm/µA, Resistencia interna Rg = 100 Ω
Calcular la deflexión del galvanómetro causada por la variación de Resistencia de la rama BC de 5 Ω en el
siguiente circuito:

100

1000
 100

VTH = 5


100
+
200
1000
+
2005



1000

VTH = 2.77 mV

5V

G
200

RTH =

2005

100 × 200 1000 ×2005
+
300
3005

RTH = 734 Ω

Ig =

VTH
2.77mV
=
= 3.32 µA
RTH + Rg 734Ω + 100Ω

La deflexión del galvanómetro es d = 3.32 µA ×

10mm
= 33.2mm
1µA

PUENTE MAXWELL
Utilizado para medición de inductancias.

C1

Z1 Z 2
=
Z3 Z X

R2

R1

ZX =

detector
LX

Z 2 Z3
Z1

Z X 1 = Z 2 Z 3Y1

R3
RX

Z2 = R2

Z3 = R3

y

Y1 =

1
+ jωC1
R1

ya que Z C =

1
jωC1

1

Z X = RX + jωLX = R2 R3  + jωC1 
 R1
Separando términos reales e imaginarios:
RX =

R2 R3
R1

L = R2 R3C1

2

PUENTE SCHERING
Se usa ampliamente en la medición de capacitancias.

C1

R2

R1

Z X = Z 2 Z 3Y1
Z X = RX −

D
CX

Z 2 = R2

RX

Z3 =

C3



RX −

 − j  1

j
 + jωC1 
= R2 
ωC X
 ωC3  R1


RX −

j
RC
jR2
= 2 1−
ωC X
C3
ωC 3 R1

−j
ωC 3

j
ωC X

Y1 =

1
+ jωC1
R1

Al igualar términos reales e imaginarios:
R X= R2

C1
C3

C X = C3

R1
R2

3

AMPLIFICADORES DE INSTRUMENTACIÓN
Por lo general las señales que recibimos de un transductor deben ser amplificadas a gran escala y no pueden
pasar mucha corriente para este fin, por eso se utilizan los opamp, ya que tienen las siguientes características:


Resistencia de entrada alta (orden de cientos de MΩ)



Resistencia de salida baja (debajo de 1Ω)

•Grande ganancia de lazo abierto (orden de 104 a 106)



Grande CMRR (common mode rejection ratio)



Buen rango de frecuencias de operación



Baja sensibilidad a las variaciones de la fuente de alimentación



Gran estabilidad al cambio de temperatura en el ambiente

Gd
Gc

AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACIÓN
V3 10k

V1

190k
R4

R3
10k

R2
Salida

1k

R1

10k

R2

V2

 2R  R
A = 1 + 1  3
R4 R2

10k

V4

R3

R4 190k

Opamp ideal
R0

V1
Rd
V2

±

A(V2-V1)

Vo

A=∞
V1-V2 = 0
Rd = ∞
R0 = 0
Ancho de banda = ∞

Reglas

1.- Para que el opam esté en zona linear, V1 debe ser igual a V2

gracias A=∞

Reglas

2.- No fluye corriente hacia el interior de opamp por ninguna de sus terminales.

4

INVERSORES
iRi

i R1 =

iRf

Ri

Vi

Por regla 1

Rf

Vo

Vi
Ri

i R1 = i R 2 = i

∴ Vo = −iR f = −A=

Por regla 2

Vi
Rf
Ri

Rf
Vo
=−
Vi
Ri

SEGUIDOR
Por regla 1, Vi está en la terminal (-) del opam asi:
Vo = Vi

Vo

Vi

Aplicación: Sirve como bufer, ya que proporciona buena corriente de salida y alta impedancia a la entrada.
NO – INVERSORES
iRf
Rf

iRi
Ri

Regla 1
Vo

Vi



i=

Regla 2

Vi
Ri

Vo = i ( R f + Ri )

i( R f + Ri ) R f + Ri
Vo
= A=
=
Vi
iRi
Ri

Amplificador diferencial de 1...
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