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INSTRUMENTACIN ELECTRNICA - GRADO ING. DE TECNOLOGAS DE TELECOMUNICACIN RELACIN DE PROBLEMAS TEMA 5

1. Especifique la ganancia del amplificador de instrumentacin para lograr una seal de salida en el margen de 0 a 5 V si la temperatura medida por la RTD utilizada est

entre 0 y 80 C. Utilize una referencia de corriente tipo REF200 y conexin de 4

hilos. Datos de la RTD: Cu, R0 = 100 y = 0.00421 K-1

.

2. Suponga un puente alimentado con 5 V formado por cuatro galgas de 160.0 y K=2.00

a. Si una de las galgas est soportando una traccin y va ha soportar una elongacin mxima de 5000 . Calcule el margen de tensin de salida

b. Si ahora estn activas dos galgas con esa misma elongacin mxima Cul es ahora su margen de tensiones de salida?

c. Se desea amplificar las seales procedentes de los apartados anteriores Cules seran las especificaciones del amplificador para conseguir que su

tensin de salida estuviera entre 0 y 10 V?

d. Qu impedancia de salida tiene ese puente de galas en reposo?

3. Se desea medir una temperatura en el margen de 0C a 100C, de tal forma que se obtenga una tensin entre 0 y 3.3 V, con un error inferior al 2% del fondo de escala.

La tensin de alimentacin para toda la circuitera es 3.3 V.

a. Se dispone de una PT100 con 100 a 0C, coeficiente de temperatura 0.004/K y coeficiente de disipacin trmica de 5 mW/K en las condiciones

de medida. Se pretende utilizar un puente de medida alimentado con tensin

y una etapa amplificadora conectada a su salida. Se pide:

1. Calcular las resistencias del puente para cumplir las condiciones impuestas, considerado el amplificador ideal.

2. Compruebe el error por autocalentamiento 3. Calcular la sensibilidad terica del puente y la ganancia necesaria

en el amplificador.

b. Tambin se dispone de una NTC con B = 3600 K, R0 = 100 k a 25 C, = 10 mW/C.

1. Obtenga el modelo linealizado y disee el circuito de acondicionamiento.

2. Compruebe si es posible un error inferior al 2 % en los extremos del rango de medida tal y como se pide.

4. Disee un sistema de alarma de temperatura utilizando una NTC. Deber activase

cuando la temperatura ascienda por encima de 100 C con una precisin de 1 C

(Datos: B = 3600 K, R0 = 100 k a 25 C, = 10 mW/C y alimentacin 5 V).

5. Dada una LDR con = 1.2 y R0 = 20 k a 20 lux, disee un sistema de medida con la mxima sensibilidad en el rango de 15 a 55 lux. La salida se introduce a un ADC

de entrada 0-5 V y 100 k de resistencia de entrada.

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6. Empleando el puente de Schering (busque su arquitectura) determine: a. El valor del condensador desconocido CxRx, cuando el puente est

equilibrado

b. La tangente de prdidas de dicho condensador

7. Un sensor de fuerza de tipo piezoelctrico tiene una sensibilidad de 3.0 pC/N y una capacidad paralelo de 500 pF, siendo capaz de trabajar entre 10 y 10000 Hz.

a. Qu salida proporciona el sensor ante la aplicacin de una fuerza constante de 20 kg?

b. Considere el apartado anterior con el sensor cargado con una resistencia de 1G, dibujando la evolucin temporal de la salida

c. Ahora, el sensor est sometido a una fuerza vibratoria de 100 Hz y 100 N de valor mximo. Qu salida produce el sensor en vaco?Y cuando est

cargado con 1 G? d. Cul es la salida producida si se emplea un amplificador de ganancia 10

cuyo equivalente a la entrada es una resistencia de 1 G y se conecta con un cable de 12 pF?

8. Sobre un fotodiodo incide una onda cuadrada de luz procedente de un LED de 870 nm cuya frecuencia es de 1 kHz y sus niveles 0 y 1 W. El fotodiodo tiene una capacidad de 100 pF a 0 V y la sensibilidad es de 0.5 A/W a 870 nm. Disee el

acondicionamiento que convierta la luz de entrada en una seal cuadrada entre 0 y 1

V. Cul debera de ser el ancho de banda a ganancia unidad del amplificador

operacional?

9. Disee un circuito de tal forma que cuando el campo magntico est comprendido entre 1500 y 2000 G, la salida del mismo est a nivel alto ON. La sensibilidad del

sensor Hall es de 1.3 mV/G y la alimentacin de 5 V

10. Se dispone de un sensor de hidrgeno cuya resistencia en vara con la concentracin en ppm segn la siguiente ecuacin:

6.04106.1

CR C a 20 C.

Disee un sistema de alarma que se active cuando la concentracin de hidrgeno

sobrepase 100 ppm, por lo que la resistencia de carga ser de 1 k, suponiendo que el circuito se alimenta a 5 V: