INSTITUTO TECNLÓGICO DE QUERÉTARO

Profesor:Martín Vega Terrazas

Instrumentación

“Detector de cruce por cero”

Alumnos:Ortiz Sotelo Karla RocíoGonzález Rivera Adrián

Puga Ramírez José Carlos

Grupo: 0A

Ingeniería Mecatrónica

Miércoles 20 de mayo de 2009.

DETECTOR DE PASAJE POR CERO.

Introducción.

Un Amplificador Operacional puede ser utilizado para determinar cual de dos señales en sus entradas es mayor. Basta con que una de estas señales sea ligeramente mayor para que cause que la salida del amplificador operacional sea máxima, ya sea positiva (+Vsat) o negativa (-Vsat).

Esto se debe a que el operacional se utiliza en lazo abierto (tiene ganancia máxima)La ganancia real de un amplificador operacional es de 200,000 o más y la fórmula de la señal de salida es:

Vout = AOL (V1 – V2)Donde: - Vout = tensión de salida - AOL = ganancia de amplificador operacional en lazo abierto (200,000 o más) - V1 y V2 = tensiones de entrada (las que se comparan).

Objetivo.

Verificar el funcionamiento del detector de cruce por cero, discutir sobre las diferentes aplicaciones que se pueden dar en el área de la instrumentación.

Material.

Comparador 339 Resistencias 1K Generador de funciones Osciloscopio

Desarrollo.

Detector de cruce por cero no inversor.En la siguiente figura, se muestra el circuito de detección de cruce por cero no inversor .

U1

COMPARATOR_VIRTUAL

XFG1

R11kΩ

0

XSC1

A B

Ext Trig+

+

_

_ + _

200

1

El voltaje de la entrada no inversora se compara con el voltaje de referencia en la entrada inversora (en este caso, está conectada a tierra ó 0 volts), cuando el voltaje en la entrada es más positivo que 0V, el voltaje de salida será igual al voltaje de saturación del amplificador operacional, esto es un poco menor que el voltaje de polarización VCC.

Cuando el voltaje en la entrada es más negativo que el voltaje de referencia, entonces el voltaje de salida será igual al voltaje de saturación negativo –VSAT.

De la misma forma, cuando el voltaje de entrada es mayor que el voltaje de referncia, el voltaje de salida +Vsat.

Esto se puede apreciar con mayor claridad en la siguiente gráfica.

En la figura, se muestra la señal de salida que se obtiene cuando se aplica una señal triangular de 100 Hz.

Como se puede observar, durante el ciclo positivo de la señal de entrada Vi, la señal de salida Vo será igual al voltaje de saturación positivo VSAT; por otra parte, cuando el la señal de entrada se encuentra en su ciclo negativo, el voltaje de salida Vo será igual al voltaje de saturación negativo -VSAT del amplificador operacional.

Detector de cruce por cero inversorAhora se procede con el detector inversor de la siguiente figura.

U1

COMPARATOR_VIRTUAL

XFG1

0

0

R11kΩ

XSC1

Tektronix

1 2 3 4 T

G

P

2

0

1

En el detector de cruce por cero inversor, el voltaje de salida será –VSAT cuando el voltaje de entrada es más positivo que el voltaje de referencia (0V) y cuando el voltaje de entrada es más negativo que el voltaje de referencia, la salida será Vsat.

De la misma manera se puede, apreciar con mayor claridad en la figura siguiente.

Se observa que la señal de salida Vo se encuentra invertida a la señal de entrada, debido a que la configuración del circuito es inversora. Asimismo, se puede ver que durante el ciclo positivo de la señal de entrada Vi, el voltaje de la señal de salida será -VSAT y, cuando la señal de entrada se encuentra en su ciclo negativo, la señal de salida será VSAT.

Conclusiones:

Los circuitos detectores de cruce por cero, son sumamente sencillos en su construcción, y altamente útiles. Tienen un amplio campo de aplicación, que va desde comparar señales, como se hizo en esta práctica, hasta aplicaciones más complejas en las que se combinan con elementos mecánicos y neumáticos, para formar indicadores de nivel.Dada a su fácil construcción es importante tenerlos en cuenta al momento de realizar un trabajo de instrumentación. Se debe hacer mención que se tuvieron algunos problemas con el 339, ya que necesita una resistencia de pull-up para poder visualizar la señal de salida.