Diseño de un Transductor

[ottoretto]

Tengo el proteus 8.0... veré que puedo hacer para eso... oigan... para armar un opamp, que sea un transformador de voltaje (disculpe mi ignorancia), es decir que de 3v, convierta a 4v (como ejemplo), cual me recomendarian?

 

[AG-1]

Podrias utlizar un PIC con CAD. Con el mismo PIC podrias visualizar la informacion en los 3 displays de 7 segmentos.

 

[MrCarlos]

Hola ottoretto

Un amplificador operacional que le metas 3V y te entregue 4V.
Sería calcular uno para que tenga una ganancia de 4 / 3 = 1.333.

Así que si le conectas en la entrada una Rin de 1 (Lo que sea), Rf sería de 1.333.

Habría que saber, también, si lo requieres que invierta o no.
Si es inversor: le metes +V y te entrega –1.
Si no inversor: le metes +V y te entrega +V.

Hay que tener en cuenta también la aplicación donde se va a utilizar, si es en DC hasta el viejo 741 te sirve.

Y sí, podrías utilizar un PIC, pero. . . tienes que saber algún lenguaje de programación, desarrollar el código, compilarlo, tener un programador para PIC’s, o saber de algún lugar donde te puedan programar tu PIC.

saludos
a sus ordenes

 

[ottoretto]

AG-1, nunca he trabajado con CAD por lo que no se como hacerlo, pero intentare corregir el problema y ver si puedo simularlo.

MrCarlos, no necesito que sea inversor, y el sensor trabaja con DC, por lo que no es nada complicado... Lo que quiero realizar con el amplificador es lo siguiente, se fijas en la grafica del sensor Ver el archivo adjunto 94141
no tiene un comportamiento lineal, pero poseo uno que si trabaja casi lineal, solo en señales bajas es en donde se forma la parabola, por lo que se puede aplificar la señal de manera lineal para el diseño.

Lo que muestra la gráfica es que a 0v hay 0 CFM (en la gráfica sale Kg/h, pero con una simple conversión se obtiene el valor CFM), a 2,375v hay 152,5 CFM, 4,75v hay 307,4 CFM. Lo que se puede hacer es lo siguiente, entran 2,375v y salen 1,525v, entran 4,75v y salen 3,074v, se pueden usar los 4 digitos y correr los decimales. Estoy en lo correcto?

 

[MrCarlos]

Hola ottoretto

¡ Exacto !, el sensor no tiene un comportamiento lineal y ese es el problema pues el circuito que te adjunté en mi mensaje #18 si es lineal.

Lo que requieres es diseñar, con un amplificador operacional, con una ganancia logarítmica igual a la curva de tu sensor.
En pocas palabras requieres un amplificador logarítmico.

Ahora bien, dices en tu mensaje:

Lo que muestra la gráfica es que a:
0.000v hay 000.0 Kg/h.
2,375v hay 152,5 Kg/h.
4,750v hay 307,4 Kg/h.

Lo que se puede hacer es:
Entran 2,375v y salen 1,525v, -(Pregunto: a donde entran. Por donde salen)
Entran 4,750v y salen 3,074v, -(Pregunto: a donde entran. Por donde salen)

usar los 4 dígitos y correr los decimales.
Estoy en lo correcto?

Aquí si creo entenderlo; tratas de mover el punto decimal, en aquel circuito, si se podría hacer.

saludos
a sus ordenes

 

[ottoretto]

Hola MrCarlos

Es lo que quería explicar, Entran 2,375v al amplificador y salen de él 1,525v hacia al ICL7170, de ese modo el display mostrara 1525 (si se colocan los 4 digitos) y solo se hace es colocar el decimal como se necesite.

Ahora bien... que tan difícil es trabajar y simular el amplificador logarítmico?...

Por otra parte, en este momento estoy trabajando en los cálculos del caudalimetro, ya que me adelantaron la fecha de entrega y estoy atrasado... en este momento he dejado de lado la electronica para poder estar de lleno en lo que es la medicion de flujo de aire y estoy algo ahogado jeje... solo pido opiniones y algo de ayuda jeje, ya me la han prestado bastante =)

 

[MrCarlos]

Hola ottoretto

Esto que dices es relativamente fácil.
Aplicar 2.375 V a un Op. Amp. Y que salgan 1.525 V.
Necesitaríamos un amplificador con una ganancia de: 1.525 / 2.375 = 0.53
Sería un atenuador.
Para no batallarle mucho sería como el que se ve en la imagen adjunta.
Pero a ese circuito si le aplicas el doble de voltaje dará tambien el doble es su salida.

Estuve viendo unos circuitos amplificadores logarítmicos en el ISIS de Proteus pero parece que éste no los entiende.
O no lo sé utilizar.

Con un amplificador no inversor conecté en la retroalimentación un diodo.
Esperaba ver en el osciloscopio algo entendible pero no entendí nada.
Supongo que cuando el diodo está polarizado en sentido de conducción debería haber en sus terminales una caída de voltaje de alrededor de 0.7 Volts. Pero se ve más que eso.

Fíjate en la segunda imagen. Las señales del osciloscopio como que no corresponden.

saludos
a sus ordenes.
PD: te adjunto unos documentos .PDF donde vienen las diferentes configuraciones.

 

[ottoretto]

Hola MrCarlos

Por lo que veo en el osciloscopio es que la función logarítmica aplicada se ve afectada por el diodo, es decir, según leí la información que me suministraste, el diodo no solo hace la parábola, sino que interfiere en la señal de salida, lo que veo es que el diodo genera la parábola, pero disminuye mucho el voltaje. OJO... eso es para mi ojo inexperto, solo tengo conocimiento mínimo en osciloscopio y solo interpreto lo que dice la gráfica.

Tomando en cuenta que "Fíjate en la segunda imagen. Las señales del osciloscopio como que no corresponden.", es probable que el amplificador no posea una programación adecuada para trabajar de forma logarítmica.

Disculpe mi ignorancia en la electrónica, no hay excusa para ello

 

[ottoretto]

Estaba leyendo acerca del amplificador en paralelo y dice que el logaritmo de la pendiente viene dado en una relación entre el voltaje y la intensidad, en ese caso... como emularía la parábola que entrega la gráfica que mostré anteriormente?

 

[MrCarlos]

Hola ottoretto

Básicamente todo lo que hace un amplificador operacional es cambiar el nivel de voltaje de su salida al sentir una diferencia de voltaje en sus entradas. Teóricamente si en sus entradas no hay diferencia de potencial su salida dará cero volts.

Según como sea esa diferencia de potencial en sus entradas será la polaridad del voltaje que dará en su salida.
Si la entrada negativa es negativa con respecto a su entrada positiva, la salida subirá el voltaje Positiva.

Si de su salida a su entrada negativa conectamos una resistencia de 100K(RF) y en esa entrada conectamos una resistencia de 10K(Rin). Luego, su entrada positiva la conectamos a GND(Tierra Masa). Tendremos un circuito con una ganancia de 10. simplemente porque la ganancia se calcula por esta formula RF / Rin = A, 100K / 10K = 10.

Ahora bien: si le aplicamos 1VDC por la resistencia de 10K y GND el Amp. Oper. Siente esa diferencia en sus entradas y sube el voltaje en su salida para contrarrestar esa diferencia en su entrada.

La resistencia RF y Rin se juntan en la entrada negativa del Amp. Oper. A ese punto, nodo, se le llama tierra virtual.
Como le estamos aplicando 1VCD atraves de 10K por esta resistencia circulará una corriente de 1 / 10K = 100 microAmpers. El operacional subirá el voltaje negativamente hasta contrarrestar esa corriente. A qué nivel de voltaje subirá su salida ??. igual con las fórmulas de la Ley de Ohm sacamos ese valor: 0.000100 x 100000 = 10VCD.
O sea que si le metemos:
1.0 salen -10
0.5 salen -5
Porque tiene una ganancia de 10

Si RF y Rin son iguales en valor tendríamos un amplificador con ganancia de 1.
Si le metemos 1 salen –1
Si le metemos 2 salen –2
Si le metemos 3 salen –3 Etc.

Todo esto es lineal porque estamos utilizando dispositivos lineales. Pero que pasa si en RF o en Rin le conectamos un dispositivo que sea NO lineal, por ejemplo un capacitor, un diodo, un transistor ??.

Pues que obtenemos un amplificador con una ganancia logarítmica, esto es: NO lineal.
Esto es lo que requieres para simular tu sensor.

Pero ocurre que un diodo con un voltaje de 0.5 no conduce, así que primero debemos subir la escala de tu sensor, digamos, que el voltaje sean 2V cuando el sensor da 0.5.

Así que necesitas un circuito con un Amp. Oper con una ganancia de ???
2.0 / 0.5 = 4. así que necesitas que Rin sea 4 veces más chica que RF.
Visto del otro lado que RF sea 4 veces más grande que Rin.

Pero no sabemos que corriente puede proporcionar tu sensor. Porque de él sacaremos esa corriente para este Amp. Oper.
Arbitrariamente escogemos una resistencia Rin = 15K. RF sería de 15K x 4 = 60K; de este modo ya tenemos nuestro operacional con una ganancia de 4.

En seguida de este circuito ya se puede conectar el amplificador logarítmico.
Pero con qué dispositivo ??. . . necesitamos uno que nos de una curva muy similar a la que da tu sensor.
Hay que experimentar pero no en el simulador pues este tiene sus problemas, no es exacto como en la realidad.
SI, por supuesto, nos puede dar una idea del comportamiento de un circuito pero todos los simuladores tienen sus limitaciones.

Hay otra cosa: si tenemos un operacional con una ganancia de 4, cuando el sensor de 5V la salida debería dar 4 x 5 20VDC. Así que requerimos una de dos: bajar la ganancia del operacional o utilizar uno que se pueda polarizar con +/- 24VDC.

Creo que mejor bajamos la ganancia del circuito a 3; cuando tenga 5 en su entrada nos dará en su salida 15VDC.

Ahora, puedes “Jugar” un rato con el circuito que te adjunto.
Verás que no es lineal su salida: si, por medio del Selector de Voltaje, seleccionas 0 = 0.5V, V Out = 607mV y si seleccionas 1 = 1V no da V Out X 2 = 1.214V sino 645mV. Esto es porque el Diodo en la retroalimentación del operacional hace la ganancia logarítmica.

saludos
a sus ordenes.

 

[ottoretto]

Hola ottoretto

Básicamente todo lo que hace un amplificador operacional es cambiar el nivel de voltaje de su salida al sentir una diferencia de voltaje en sus entradas. Teóricamente si en sus entradas no hay diferencia de potencial su salida dará cero volts.

Según como sea esa diferencia de potencial en sus entradas será la polaridad del voltaje que dará en su salida.
Si la entrada negativa es negativa con respecto a su entrada positiva, la salida subirá el voltaje Positiva.

Si de su salida a su entrada negativa conectamos una resistencia de 100K(RF) y en esa entrada conectamos una resistencia de 10K(Rin). Luego, su entrada positiva la conectamos a GND(Tierra Masa). Tendremos un circuito con una ganancia de 10. simplemente porque la ganancia se calcula por esta formula RF / Rin = A, 100K / 10K = 10.

Ahora bien: si le aplicamos 1VDC por la resistencia de 10K y GND el Amp. Oper. Siente esa diferencia en sus entradas y sube el voltaje en su salida para contrarrestar esa diferencia en su entrada.

La resistencia RF y Rin se juntan en la entrada negativa del Amp. Oper. A ese punto, nodo, se le llama tierra virtual.
Como le estamos aplicando 1VCD atraves de 10K por esta resistencia circulará una corriente de 1 / 10K = 100 microAmpers. El operacional subirá el voltaje negativamente hasta contrarrestar esa corriente. A qué nivel de voltaje subirá su salida ??. igual con las fórmulas de la Ley de Ohm sacamos ese valor: 0.000100 x 100000 = 10VCD.
O sea que si le metemos:
1.0 salen -10
0.5 salen -5
Porque tiene una ganancia de 10

Si RF y Rin son iguales en valor tendríamos un amplificador con ganancia de 1.
Si le metemos 1 salen –1
Si le metemos 2 salen –2
Si le metemos 3 salen –3 Etc.

Estas aclaratorias son cosas que me hacían falta jeje, lo que se de electrónica lo he aprendido leyendo pero nunca había tenido explicaciones.

Todo esto es lineal porque estamos utilizando dispositivos lineales. Pero que pasa si en RF o en Rin le conectamos un dispositivo que sea NO lineal, por ejemplo un capacitor, un diodo, un transistor ??.

Pues que obtenemos un amplificador con una ganancia logarítmica, esto es: NO lineal.
Esto es lo que requieres para simular tu sensor.

Pero ocurre que un diodo con un voltaje de 0.5 no conduce, así que primero debemos subir la escala de tu sensor, digamos, que el voltaje sean 2V cuando el sensor da 0.5.

Así que necesitas un circuito con un Amp. Oper con una ganancia de ???
2.0 / 0.5 = 4. así que necesitas que Rin sea 4 veces más chica que RF.
Visto del otro lado que RF sea 4 veces más grande que Rin.

Pero no sabemos que corriente puede proporcionar tu sensor. Porque de él sacaremos esa corriente para este Amp. Oper.
Arbitrariamente escogemos una resistencia Rin = 15K. RF sería de 15K x 4 = 60K; de este modo ya tenemos nuestro operacional con una ganancia de 4.

En seguida de este circuito ya se puede conectar el amplificador logarítmico.
Pero con qué dispositivo ??. . . necesitamos uno que nos de una curva muy similar a la que da tu sensor.
Hay que experimentar pero no en el simulador pues este tiene sus problemas, no es exacto como en la realidad.
SI, por supuesto, nos puede dar una idea del comportamiento de un circuito pero todos los simuladores tienen sus limitaciones.

Hay otra cosa: si tenemos un operacional con una ganancia de 4, cuando el sensor de 5V la salida debería dar 4 x 5 20VDC. Así que requerimos una de dos: bajar la ganancia del operacional o utilizar uno que se pueda polarizar con +/- 24VDC.

Creo que mejor bajamos la ganancia del circuito a 3; cuando tenga 5 en su entrada nos dará en su salida 15VDC.

Ahora, puedes “Jugar” un rato con el circuito que te adjunto.
Verás que no es lineal su salida: si, por medio del Selector de Voltaje, seleccionas 0 = 0.5V, V Out = 607mV y si seleccionas 1 = 1V no da V Out X 2 = 1.214V sino 645mV. Esto es porque el Diodo en la retroalimentación del operacional hace la ganancia logarítmica.

saludos
a sus ordenes.

Ahora, bien... como no se sabe la intensidad que proporciona el sensor, al ser amplificado el voltaje, no afecta directamente la intensidad?... me explico, al amplificar la señal con el opamp, este no proporciona una intensidad definida?

Se que los opamp se usan también para generar señales mas fuertes de sensores o circuitos con baja intensidad (tengo un diseño para otro sistema de medición), por lo que al aplicar la ganacia que antes mencionaste (3), no se puede calcular la intensidad?, de ese modo, se usa un amplificador para generar la señal que necesitamos y otro para generar la curva logarítmica.

No necesito que sea 100%, lo que necesito es demostrar que el sistema puede funcionar, no importa si la curva no es exactamente idéntica a la del sensor, pero si se puede generar una similar... Mi tutor me ha dado un poco de flexibilidad en este aspecto, ya que es un diseño totalmente nuevo, no es una modificación o algo parecido, es un diseño generado de cero.

Disculpen amigos mi falta de conocimientos en electrónica, como ustedes me han prestado ayuda, yo les presto la mía en lo que son motores a combustión interna, automóviles, puesta a punto, información sobre PCM o ECU, estoy a la orden

 

[MrCarlos]

Hola ottoretto

Dices: Ahora, bien... como no se sabe la intensidad que proporciona el sensor, al ser amplificado el voltaje, no afecta directamente la intensidad?... me explico, al amplificar la señal con el opamp, este no proporciona una intensidad definida?

La intensidad de corriente que puede proporcionar un OpAmp viene definida en sus hojas de datos.
Las cuales puedes bajar de aquí: [/COLOR]http://www.alldatasheet.com/

La intensidad de corriente que requiere el OpAmp en su entrada la toma del sensor. Si éste proporciona menos corriente entonces su voltaje bajará.

Dices: No necesito que sea 100%, lo que necesito es demostrar que el sistema puede funcionar, no importa si la curva no es exactamente idéntica a la del sensor

Entonces tienes que avanzar en tu diseño con el material que te he proporcionado.

saludos
a sus ordenes

 

[ottoretto]

Hola MrCarlos

Con respecto al sensor, se puede asumir que este proporciona la intensidad suficiente para que no se vea afectado el opmap, ya que he trabajado con este tipo de sensores y estoy seguro de ello, solo que el valor de intensidad lo desconozco totalmente.

Por otra parte, si estoy avanzando con el material que me has dado, muchas gracias por la ayuda.

tengo una duda, como puedo determinar la forma de la parabola que me puede ofrecer el opamp al trabajar de forma logaritmica?

 

[MrCarlos]

Hola ottoretto

En los documentos que te adjunté en mi mensaje #27 están las formulas para determinar la forma de la parábola.
En la sección nombrada +/- amplificador logarítmico.

También puedes hacer una simulación en el ISIS de proteus más o menos como se ve en la imagen adjunta.
La trazo amarillo en un voltaje de más o menos 14 VDC hasta 0 VDC. Rampa de bajada.
El Trazo azul es la respuesta del amplificador operacional U2:B.
Se ve que ese trazo azul no es lineal como el trazo amarillo.

saludos
a sus ordenes

 

[ottoretto]

Hola MrCarlos

Pondré manos a la obra luego que termine las ecuaciones que necesito para mi tesis... en este momento siento que moriré jaja!... llevo 4 días durmiendo solo unas horas para adelantar todo y gracias por ayudarme con esta idea loca... no se que haría sin su ayuda =)

 

[ottoretto]

Buenas tardes a todos!

Luego de estar al menos un mes fuera de linea vuelvo acá, dando gracias de nuevo por su ayuda, estoy ya en la etapa final del mi tesis, estoy terminando todo, haciendo redacciones y aplicando ecuaciones que hemos reformulado... no me gusta estar fuera de linea, pero debido al poco plazo que tengo y a las actividades que debo realizar se me ha complicado un poco