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DEPARTAMENTO DE CIENCIAS Y ENERGA DE MECNICA
PROYECTO FINAL
CIRCUITOS ELCTRICOS I
PROFESOR: ING.CARLOS RODRGUEZ
INTEGRANTES: ANDREA ROBALINO
FABRICIO QUINALUISA
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TEMA: AMPLIFICADOR DE PUENTE CON UNA FUENTE VARIABLE
OBJETIVOS:
Simular y Amplificar la entrada de un sensor de deformacin, mediante un
Amplificador Operacional de Puente para que se cumpla la aproximadamente lasiguiente relacin:
Vsal=3 Vf
Reforar todos los conocimientos de circuitos y dar solucin a un pro!lema de
dise"o de la #ida real$
MARCO TERICO:
Resistencia
Siempre tienen el mismo #alor$ Su #alor terico #iene determinado por un cdigo de
colores$ Se usan para limitar o impedir el paso de la corriente por una ona de un circuito$
%l s&m!olo utiliado para los circuitos, en este caso, pueden ser ' diferentes, son los
siguientes:
(ig )$ S&m!olo de resistencia (ig '$ *ipos de resistencias
SENSORES RESISTIVOS
%s una clase de sensores moduladores$ Son aquellos que #ar&an una resistencia en funcin de la
#aria!le a medir$ +os sensores que se !asan en la #ariacin de la resistencia elctrica de un
dispositi#o son seguramente los m-s a!undantes$ %sto se de!e a que son muc.as las magnitudes
f&sicas que afectan al #alor de la resistencia elctrica de un material$ Por lo tanto, ofrecen una
solucin #-lida para numerosos pro!lemas de medida$ %n el caso de los resistores #aria!les con la
temperatura, ofrecen tam!in un mtodo de compensacin trmica aplica!le en los sistemas demedidas de otras magnitudes$
/ Potencimetros
/ 0algas extensiomtricas
/ 1etectores de *emperatura Resisti#os 2R*1
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/ *ermi resistencias
/ (otorresistencias
/ 4igrmetros resisti#os
Potencimeto
Son resistencias #aria!les mec-nicamente$ +os potencimetros tienen 3 terminales$ +a
conexin de los terminales exteriores .ace que funcione como una resistencia fi5a con un
#alor igual al m-ximo que puede alcanar el potencimetro$ %l terminal del medio con el de
un extremo .ace que funcione como #aria!le al .acer girar una peque"a ruleta$ Se presenta
' tipos diferentes, pero que funcionan de la misma forma:
(uente:Fig 3. Resistencias variables
%l potencimetro es un sensor utiliado para medir la #aria!le mec-nica desplaamiento, y consiste
de un dispositi#o con dos partes y tres terminales$ 6na de las partes es una resistencia fi5a
descu!ierta la cual puede ser de car!n o de .ilo arrollado$ +a otra parte es un contacto m#il que
se desplaa por la resistencia fi5a$ %n la figura siguiente se muestra el modelo de un potencimetro$
Si se denomina x a la distancia recorrida por el curso, la resistencia o!tenida ser-:
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+a resistencia medida ser-:Rm=
A(lx )
A=Seccin del conductor 2constante
= Resisti#idad del conductor$ 2P$%5emplo: cobre=0,018mm2/m
7= desplaamiento del cursor$
*am!in existe para mo#imientos angulares$
%l pro!lema de este tipo de sensor es:
a$ Var&a con la temperatura$
!$ Var&a con la deformacin de la seccin trans#ersal, causada por la presin o fueras e5ercidas
so!re el$
c$ %l contacto del cursor origina desgaste, modificando la seccin trans#ersal$
AMPLIFICADOR OPERACIONAL
Se trata de un dispositi#o electrnico 2normalmente se presenta como circuito integrado
que tiene dos entradas y una salida$ +a salida es la diferencia de las dos entradas
multiplicada por un factor 20 2gananciael m-s conocido y com8nmente aplicado es el
6A9) o +;9)$
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%n el cap&tulo de circuitos elctricos uno se .a aprendido a utiliar potencimetros,
amplificadores, resistencias, etc$ +os cuales .an ser#ido para iniciar con el desarrollo del
proyecto$
Referente a la gran ayuda del amplificador operacional, el concepto de retroalimentacin es
crucial en el entendimiento de los circuitos de AO$ +a retroalimentacin es una conexinentre la salida y la entrada$ +a ran entre el #olta5e de salida al #olta5e de entrada se la
conoce como ganancia de lao cerrado$
6na limitacin pr-ctica del AO es la magnitud de su #olta5e de salida, el cual no puede
exceder el #olta5e de polariacin$ %n otras pala!ras, el #olta5e de salida es dependiente o
est- limitado por la fuente de suministro$
+os tres par-metros importantes del AO son el #olta5e de saturacin, #sat, la corriente de
saturacin, isat, y la #elocidad de cam!io de #olta5e$ %n nuestro caso si el uA441 es
polariado usando fuentes de alimentacin de
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Potencimetro de )? CDB
Amplificador A9)
(uentes de ) VB
;ult&metro
Ia!les
SOLUCIN
Primero se inici con un circuito con el cual se utilia directamente la fuente inicial de 3VB
6na #e que funcion perfectamente nuestro circuito fue necesario incluir un
potencimetro para poner en pr-ctica lo terico y #ariar el #olta5e de entrada Vf de la
siguiente manera:
Se comenar- por armar y determinar a partir del #olta5e de )> VB un circuito que nos
pueda dar la #ariacin de #olta5e de ?VB a 3VB$
As& determinaremos nuestra resistencia R para nuestro circuito:
Si nuestro Potencimetro est- en la m&nima resistencia tenemos que:
Rp = ? CDB
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Vf= ? VB
;ientras que si nuestro potencimetro est- en la m-xima resistencia
Rp = )? CDB
Vf= VB
%ntonces tenemos que en la resistencia R tenemos que la intensidad es:
i0=154
R[1]
+a intensidad del circuito es:
i0=; 15
R+10[2]
Jgualando ) y ' tenemos que:
15
R+10=154R
1espe5ando: R = ))?
As& tenemos que nuestra resistencia R: R = 'H CDB
Se podr- demostrar por medio de una simulacin as&:
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%l Potencimetro es el que controla la #ariacin de #olta5e de ? a 3V con )>V, por lo que al
potencimetro para demostrar lo anterior se #ariar&a de ? a )?K$ %n este caso el #olta5e que
se da est- en mV, moti#o por el cual existen errores de las resistencias, ya que se
aproximar&a al cero$
Ion esto se puede afirmar que aunque #ar&e el potencimetro no de!e so!repasarme el
#olta5e ni la corriente de saturacin del amplificador$
TABLA DE DATOS:
Se tom los siguientes datos para demostrar el proyecto tanto terico como pr-ctico$
VoltajedeEntrada
Valorterico (V)
ValorPrctico(V) %Error
0% 3,137 3,0791,8489002
2
25% 2,625 2,6070,6857142
9
50% 1,978 1,9670,5561172
9
75% 1,138 1,1370,0878734
6
100%5,23203E
075,29003E
07
1,10855633
Voltajede !alida
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VoltajedeEntrada
Voltajede !alida
3,137 11,621
2,625 9,726
1,978 7,3361,138 4,226
5,232E07 0,01787
0 0+5 1 1+5 2 2+5 3 3+50
10
20
Valores Tericos
Voltaje de Entrada
Voltaje de Salida
$a%ica &
Valore" Prctico"Voltaje
de
Entrada
Voltaje
de !alida3,079 11,65
2,607 9,91
1,967 7,43
1,137 4,3
5,29E07 0,0174
0 0+5 1 1+5 2 2+5 3 3+50
10
20
Valores Prcticos
Voltaje de Entrada
Voltaje de salida
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$a%ica '
*anto en la 0rafica ) como en la 0rafica ' podemos o!ser#ar como se genera para am!os
casos dos rectas donde el #olta5e de entrada es proporcional al #olta5e de salida,
demostrando que el porcenta5e de error que existe entre lo pr-ctico y lo terico no impide a
que se cumpla la relacin esta!lecida$
1onde el porcenta5e de error que se genera es producido se de!en tanto a error de
instrumentacin como as& mismo al del propio ser .umano$
CONCLUSIONES:
%l Volta5e %ntrada se Amplifica de manera Proporcional al #olta5e de salida
generando una recta donde se demuestra el funcionamiento del Amplificador
Operacional$
0racias a las !ases tericas aprendidas en clase se pudo lograr poner en pr-ctica y
e5ecutarlo al proyecto$
(ue de gran utilidad la ta!la de datos para compro!ar lo terico y lo pr-ctico,
o!teniendo porcenta5es de errores menor al >M$
Ioncluimos que el Amplificador Operacional Puente cumple con las
especificaciones del amplificador 6A9) tanto como la condicin de Volta5e como
la de Iorriente$
%ste proyecto sir#i de manera eficiente para demostrar la #ariacin que se genera
en el #olta5e de entrada y su amplificacin en el Volta5e de Salida$
Se puede generar soluciones a retos que se proponen en la #ida real,demostrando
que los #alores pr-cticos o!tenidos pueden aseme5arse o ser iguales a los #alores
tericos$
BIBLIO$RAF(A:
))* 1orf, S#o!oda$ Iircuitos %lctricos J, Sexta %dicin$
'B SadiCu, Alexander$ (undamentos de Iircuitos %lctricos, *ercera %dicin$