Voltimetro Luminoso

5/20/2018 Voltimetro Luminoso

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ndice

Practica 1|Volmetro Luminoso.1. Objetivo

2. Fundamentos tericos

3. Desarrollo

4. Resultados

5. Conclusiones

6. Bibliografa


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1. Objetivo de la prctica.

Que el alumno conozca aplicaciones comunes de los detectores de nivel de

voltaje.

2. Fundamentos tericos.

2.1 Amplificador operacional.

Un amplificador operacional. Es un amplificador diferencial con una ganancia

muy alta, con una elevada impedancia de entrada y una impedancia de salida

baja. Los usos ms tpicos del amplificador operacional son proporcionar

cambios de amplitud de voltaje (amplitud y polaridad), osciladores, circuitos de

filtros y muchos otros tipos de circuitos de instrumentacin.

Es capaz de comparar dos seales de entrada y variar la salida en funcin de

cul es mayor.

Como todo amplificador operacional, un comparador estar alimentado por dos

fuentes de corriente continua (+Vcc, -Vcc). El comparador hace que, si la

tensin de entrada en el borne positivo, es mayor que la tensin conectada al

borne negativo, la salida (Vout) ser igual a +Vcc. En caso contrario, la salida

tendr una tensin -Vcc.

Figura 2.1.

La tensin de las entradas no puede salir se del rango fijado por la

alimentacin. A la entrada V- se le conoce como entrada inversora y a la

entrada V+ se le conoce como entrada no inversora, por ltimo a Vs se leconoce como terminal de salida.

2.2 Voltaje de referencia ajustable.

Figura 2.2. Circuito de voltaje ajustable


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Se puede obtener un voltaje de referencia variable empleando la fuente bipolar

del amplificador operacional. Junto con una red divisora de voltaje. (Nota:

cualquier fluctuacin en la fuente de alimentacin producir cambios en Vref, de

aqu la necesidad de utilizar en un sistema un voltaje muy estable o preciso.En la figura 2 se muestra cmo hacer que un voltaje de referencia sea

ajustable. Dos resistencias de 10k y un potencimetro de 10Kg estn

conectados en serie para obtener un divisor de voltaje a travs del cual circule

1mA. Cada kilo-ohm de la resistencia corresponde a una cada de voltaje de 1

V. El Vrefse puede fijar con cualquier valor que est entre -5 y +5 V. Si se quita

la conexin -V en la parte inferior de la resistencia de 10k y se sustituye por

tierra, se tiene entonces un divisor de 0.5mA y el se puede ajustar de 5 a 10 V.

2.3 Datasheet y caracterstica del circuito integrado LM324

Figura 2.3. Estructura interna del circuito integrado LM324

Caractersticas:

No. de amplificadores operacionales: 4

No requiere fuente dual (Sin embargo con fuente sencilla no es posible

que la salida obtenga voltajes negativos)

Voltaje de alimentacin: 3V a 32V fuente sencilla (1.5V a 16V fuente

dual)

Bajo consumo de potencia Ancho de banda tpico: 1 MHz

Compensado en frecuencia internamente

Alta ganancia

Compatible con todas las formas de lgica

Encapsulado: DIP 14 pines


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3. Material y equipo utilizado

Material:

3 Integrados LM324

1 Potencimetro de 10 K

10 resistencias de 1 K

10 resistencias de 5 K

10 diodos led

10 diodos IN4007

Equipo:

1 fuente bipolar de 15 V

1 fuente de 15 V

Multmetro

Pinzas de punta Pinzas de corte

Pinzas de electricista

Protoboard

4. Desarrollo

Una vez entendido el funcionamiento del amplificador, dado un voltaje de

referencia y un voltaje variable en cada una de sus terminales, su identificacin

en el circuito integrado, se procede a pasar el siguiente diagrama a fsico.


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Figura 4.1. Diagrama elctrico del Voltimetro luminoso

Tericamente, dado el arreglo de resistencias en serie, stas tienen la funcin

de establecer el voltaje de referencia, es decir, cada una tendr un voltaje de 1

a 10 V respectivamente, el potencimetro tiene como funcin entregar al

circuito una corriente de 1mA, para ello, ser calibrado aproximadamente a un

valor de 5k (debido a que la alimentacin es de 15V ver Ecu 1), para

satisfacer la condicin.

Donde


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El voltaje variable ser el punto comn de las entradas del amplificador, cuando

la fuente no entrega voltaje a la salida se obtendr -15V, por lo que ningn Ledencender y como proteccin ante un voltaje de saturacin inversa se

conectaran diodos en serie (4001) a cada Led.

Sin embargo cuando la fuente d un voltaje de entre 1V y 2V, el primer Led se

encender dado que a la salida se tendrn +15, esto debido a que la seal de

entrada es mayor a la referencia.

Este ser tambin el principio que seguirn los dems Led para encender.

A continuacin se muestra el proceso de realizacin de la prctica.

1) Se establece la respectiva alimentacin en las fuentes (-15V y 15V),

para ello se deben poner en serie y ajustar con las manivelas, la terminal

comn entre estas ser GND.

Figura 4.2. Configuracin serie de las fuentes

2) Se preparan las terminales de otra fuente, las cuales fungirn como el

voltaje variable.

Puntocomn.

Terminal

positiva

(+15V)

Terminal

negativa

(-15V)


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Figura 4.3. Fuente variable.

3) Se arma el circuito del Voltimetro luminoso como se mencionoanteriormente, (ste es uno de los pasos ms importantes de la prctica),

finalmente las terminales de alimentacin y fuente variable (Ei) se conectan

respectivamente.

Figura 4.4. Circuito fsico.

4) Se realizan las pruebas correspondientes al circuito, iniciando en un

voltaje Ei = 0V, donde dada la explicacin anterior ningn Led debe de

funcionar.


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Figura 4.5.Comportmiento del circuito con Ei=0V

5) Al tener un Ei = 2V, el primer Led se enciendo como se ve en la

siguiente imagen.


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6) A continuacin se muestra el circuito cuando Ei= 5V


7) Finalmente se lleva la fuente a un Ei= 10V en donde los diez Leds

estn encendidos.


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5. Resultados

Al final se obtuvo un voltmetro digital, al cual se le regula la escala con el

potencimetro, en este caso se ajust para que censara los cambios por cada

volt que vari; obteniendo los siguientes resultados:

Voltaje en lafuente (Ei)

Medicin obtenida con el voltmetro digital

Ei=0V

Ei= 2V


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Ei= 5V

Ei= 10V

6. Conclusiones

Olea Hernndez Guillermo

Al trmino de esta prctica pude observar la gran diferencia que existe en

seales digitales y analgicas, ya que en el multmetro analgico podamos ver

un valor en cualquier punto en e digital solo podamos apreciar un cambio cada

volt que variaba.


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Adema pude ver un uso del amplificador operacional en lazo abierto, as como

un circuito muy prctico basado en dicha conexin, aprovechando lo que vimos

en clase que mientras la entrada no inversora (+) sea ms positiva que la

entrada inversora (-) el voltaje de sala (V0) ser positivo.

Prez Bravo Agustn

Al termino de la presente practica concluyo, es importante considerar la

tolerancia de las resistencias, ya que de ello cambia el valor terico que debe

calibrarse en el potencimetro para cumplir con la condicin de corriente y el

voltaje de referencia que ira al amplificador operacional, sin embargo, se

aprecio prcticamente el funcionamiento como voltmetro, pues al ir variando la

fuente de alimentacin E1 de 1 a 10 V, los Leds prendan tal como se esperaba

de uno en uno y estos eran corroboradas dados los voltimetros de la fuente.

Finalmente concluyo que esta aplicacin del amplificador es una de muchas,

pero de ello se deriva entender su funcionamiento primero terico para tener un

panorama de confiabilidad de la aplicacin y despus la estructura interna del

integrado a utilizar.

Texis Loaiza Oscar

La conclusin que obtuve al realizar la prctica del voltimetro luminoso, es que

un amplificador operacional tiene una amplia variedad de aplicaciones y cada

una de ellas depende de la forma en cmo se realiza la conexin. En este casoocupamos el amplificador operacional para hacer prender Leds dependiendo

de la tensin que se administrara. Para lograr esto estudiamos como logar un

voltaje de referencia ajustable mediante la conexin de un potencimetro,

resistencias, un amplificador operacional y aplicando clculos de divisor de

tencin para obtener en qu momento se prenderan los Leds

7. Bibliografa

Robert F. Coughlin, Frederick F. Driscoll. Amplificadores Operacionales

y Circuitos Integrados Lineales. Prentice Hall, Mxico, 1998.

Robert L. Boylestad, Louis Nashelsky. Electrnica: Teora de Circuitos.

Sexta edicin. Prentice Hall, Mxico, 1997.

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