Practica No. 1 Detector de Ventana Ejemplo

Universidad de Guadalajara

Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías

Licenciatura en Ingeniería Biomédica

Práctica No. 1: Detector de Ventana

Ingeniería de Control

Prof. Ing. René Armando De la Peña Salazar

Integrantes del equipo:

Flores Ambriz Elizabeth

AnahíFlores Fafutis

MerizaGonzález Guillén Teresita del

Niño Jesús Hernández González Iván Mendoza Torres Yesica

NoemíMorales Zuno Carmen

Yomara A Fecha: 15 de

octubre de 2010.




Detector de Ventana

Objetivo: Implementar mediante el uso de amplificadores operacionales un circuito detector de ventana que active una alarma baja o una alarma alta cuando el valor de la señal de entrada se encuentre fuera del rango establecido.

Material:

Cantidad Descripción

2 CI LM741

2 Resistencia de 220

2 Diodo LED

2 Resistencia variable de 50k

1 Alambre para protoboard

1 Protoboard

1 Pinzas de punta y de corte

1 Fuente variable

1 Multímetro

Ingeniería de ControlPráctica No 1

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Marco teórico:

Un amplificador operacional es un circuito electrónico conformado básicamente por tres etapas acopladas directamente de manera que funciona como un amplificador de voltaje diferencial demuy alta ganancia capaz de operar desde DC:

Primera etapa consiste en un amplificador diferencial.Segunda etapa proporciona una alta ganancia de voltaje y un desplazamiento de nivel adecuado.Tercera etapa presenta baja impedancia de salida.

Físicamente, un amplificador operacional es un circuito electrónico que cuenta con dos entradas y una salida (Ver ilustración 1).

Ilustración 1 Símbolo del amplificador operacional.

En la tabla 1 se presentan las características de operación de un amplificador ideal vs las características de un amplificador operacional comercial (real).

Tabla 1 Características de operación del amplificador ideal vs amplificador real.

Ideal

RealAncho de

banda(Bw)

∞ 500 KHzImpedancia de

entrada(Zi)

∞ 50k

Impedancia de salida(Zo)

0 50

Ganancia en lazo abierto

(Avo)

∞ VSAT

Vin=0

Vin=0


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V2 0V

V2 VSAT

V2 VSAT




C onfigur ación en lazo abier to

Cuando no existe retroalimentación a la salida del amplificador, el voltaje de salida resulta de la diferencia de ambas entradas multiplicadas por un factor de ganancia (comercialmente 0.9 V+).

Analizando el funcionamiento de un amplificador operacional en lazo abierto tenemos las siguientes condiciones:

V1 VOUT

V1 VOUT

V1 VOUT

Para el desarrollo de esta práctica se trabajó el amplificador operacional en la configuración de detector de ventana, con la finalidad de determinar si una señal se encuentra dentro de un rango especificado.

Desarrollo:

D iagr ama a bloques

Señal de entrada(Voltaje

)

Detector de

Ventana

Alarma Alta

Alarma Baja

E specif icaciones técn icas

El detector de ventana deberá trabajar en el rango de 2 a 4 volts (Ver ilustración 2). Mediante un divisor de tensión en la entrada no inversora del primer amplificador se fijará un voltaje de 2V. Así mismo, mediante el mismo principio del divisor del voltaje, a la entrada inversora del segundo amplificador se le aplicará 4V. Ambas señales constituyen nuestro voltaje de referencia el cual se comparará con la señal de entrada para activar la alarma baja (<2 Volts) y la alarma alta (> 4 Volts).

Las alarmas serán simuladas mediante 2 diodos LED.

Zona de trabajo

Alarma baja 2V Alarma alta 4V

Ilustración 2 Zona de trabajo para el detector de ventana propuesto.


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D i ag r ama d e con e x i on e s

Simu lación

Ilustración 3 Detector de Ventana. La señal de entrada es menor al límite inferior (1V < 2V) por lo que el primer amplificador operacional entra en saturación positiva y el LED que indica la alarma baja enciende.


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Ilustración 4 Detector de Ventana. La señal de entrada se encuentra dentro del rango especificado (2V < 3V < 4V) por lo que ambos amplificadores se encuentran en saturación

negativa y ninguna de las alarmas enciende.

Ilustración 5 Detector de Ventana. La señal de entrada es mayor al límite superior (5V > 4V) por lo que el segundo amplificador operacional entra en saturación positiva y el LED que

indica la alarma alta enciende.


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Ilustración 6 Circuito armado en el protoboard.

Conclusiones:

Un detector o comparador de ventana es una configuración que se puede implementar mediante el uso de amplificadores operacionales con la finalidad de determinar si una señal se encuentra dentro de un rango especificado.

En la implementación de esta práctica se recurrió al uso de dos diodos LEDS para indicar, respectivamente, una alarma baja cuando la señal de entrada se encontraba por debajo del límite inferior establecido, así como una alarma alta cuando dicho valor rebasaba el límite superior.

Bibliografía:

Unicrom, E. (s.f.). Comparador de ventana con dos Amplificadores Operacionales. Recuperado el08 de Octubre de 2010, de h tt p : // www. u n i c r om.com / t ut_co m p_ v e n t an a .asp

Wikipedia. (s.f.). Amplificador operacional. Recuperado el 08 de Octubre de 2010, de h tt p : //e s .w i k i pe d i a.o r g/w i k i / A m p l i f i cador_o p e r ac i onal

http://www.unicrom.com/tut_comp_ventana.asp

http://es.wikipedia.org/wiki/Amplificador_operacional


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