PRACTICAS DE INSTRUMENTACION
NOTA:
Para ver las características de los elementos, ver APUNTES DE
INTRODUCCIÓN A LA INSTRUMENTACIÓN.
PRACTICA CONTROL DE TEMPERATURA CON TERMISTOR
En la figura se indica primero como tener un voltaje de referencia ajustable de O a 100
mV. Se escoje un potenciómetro de 10 KΏ, una resistencia de 5 KΏ y una fuente de
+15 V, a fin de generar un voltaje ajustable en un rango entre O y 10 V. A continuación
conecte un divisor de voltaje de 100:1 (aproximadamente) que divida el rango de 0-10 V
hasta el voltaje de referencia deseado de O a 100 mV. Nota: escójase la resistencia
grande del divisor de 100 KΏ que sea 10 veces mayor que la resistencia del
potenciómetro; con ello se evitan las caídas por carga en el ajuste de 0-10 V. En el
circuito es posible realizar diseños para los voltajes de referencia muy rápido.
Una aplicación práctica que utiliza un detector de nivel positivo es el interruptor
activado por temperatura sonido que aparece en la figura. La fuente de señal Ei es un
Termistor de disco y un circuito de alarma está conectado a la salida. El procedimiento
para activar el interruptor de temperatura es:
1. Abra el interruptor de restablecimiento para pagar el SCR y la alarma.
2. En un ambiente a temperatura inicial, ajuste el control de sensibilidad hasta que Vo
alcance — Vsat.
3. Cierre el interruptor de restablecimiento. La alarma debe permanecer apagada.
Al incrementar la temperatura en el medio, se generará un voltaje de ca y será
captado por la entrada. La primera variación positiva de Ei arriba de Vref impulsará el
Vo hasta + Vsat El diodo conduce ahora un pulso de corriente próximo a 1 mA, a la
compuerta (G) del rectificador controlado de silicio (SCR). En forma normal, las
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terminales A, ánodo del SCR y K,
cátodo, actúan como interruptor abierto, sin embargo, el pulso de corriente en la
compuerta propicia que el SCR se encienda, y entonces las terminales de ánodo y
cátodo actúan como interruptor cerrado.
PRACTICA SENSOR FOTOTRANSISTOR TIPO HERRADURA
Tensión De alimentación 6 a 12 V.
Un LED emisor infrarrojo es alimentado con la tensión de la fuente directamente,
Emitiendo radiación sobre un fototransistor, la salida del fototransistor es llevada vía
potenciómetro de ajuste a un amplificador operacional 741 montado en la forma de
comparación de tensión. La tensión de referencia esta dada por el divisor de
resistencias R3 y R2, y el ajuste de ganancia esta dado por R4.
Cuando el fototransistor esta iluminado, la tensión en el cursor del potenciómetro
debe estar por encima de la tensión de referencia en el pin2 del circuito integrado.
Si el haz de radiación infrarroja fuera interrumpido, con el pasaje de un objeto, la
tensión en el cursor del potenciómetro se reduce a un valor por debajo
de la tensión de referencia y con esto la tensión de salida del operacional caes
prácticamente a cero.
El resultado es que el transistor Q2 es llevado prácticamente a saturación
energizando la bobina del rele.
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PRACTICA SENSOR DE LUZ CON FOTORRESISTENCIA
Implementación a sistema de display
Sistema automático de iluminación
Objetivo:
Es implementar un sistema de iluminación automático que dependiendo de
la intensidad de luz detectada este se active. con la ventaja de que el
usuario podrá calibrar el sistema para que este varié con la intensidad de
luz necesaria para el lugar de operación.
Material:
LM324
5 Resistores 1 Preset 1 Amp. Op 741
1 Condensador cerámico
1 Triac de potencia 1 Watt.
1 Foto resistor 1 Transistor efecto de campo NPN
1 Optó acoplador con Triac, 1 Preset 5 K, 1 Fotorresistencia
Funcionamiento:
El sistema detecta la intensidad de iluminación por medio de un foto resistor el
cual varia su resistencia interna, generando un diferencia de potencial, la cual es
comparada con un voltaje de referencia, por el amp. Op., entre mayor sea la
intensidad de luz menor será el voltaje que se compare con el voltaje de
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referencia, por el contrario entre menor sea la intensidad de luz mayor será el
voltaje a comparar.
Una vez comparado este voltaje se acondiciona la señal con un transistor de
efecto de campo, que al conducir activa el LED emisor de un opto acoplador, en
Triac, conduciendo hacia el gatillo de un Triac de mayor potencia para controlar
una lámpara o alarma de 120 VCA. El sistema del CI, 3162 y CI, 3161,
proporcionan un acoplamiento con convertidor display 7 segmentos.
Este sistema permite que una señal analógica variable, se pueda visualizar
digitalmente, suministrando la señal, al pin 11 o 10 dependiendo el
caso.
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Utilizando las características del CI oscilador, en la conexión de un disparo, atrvez de
su terminal pin 2, habilitando un reley para manejo se señales de potencia.
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PRACTICA CON SENSORES DE PRESION DE MEMBRANA
Los transductores de la serie 4100 están basados en un elemento sensor
piezorresistivo de silicio y un modulo electrónico para compensación digital y
acondicionamiento de la señal de salida. La compensación digital permite errores de +/0.1 % del fondo de escala y temperaturas de trabajo de – 25° C a + 85° C.
El circuito cuenta con Amp. OP., en la forma lazo abierto. Conectados en paralelo o
flash, que tienen una entrada en escalón por el divisor de tensión, Al incrementar la
presión en el dispositivo, aumenta su tensión de salida disparando cada escalón,
encendiendo un LED indicando la presión.
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PRACTICA CON SENSOR PIROELECTRICO “RADIACIÓN”
El piro eléctrico PIR325, al detectar radiación envía su nivel registrado hacia el CI 1A,
que funciona como un integrador. La salida del CI 1B, se filtra y es comparada por los
dos amplificadores operacionales CI 1C, y CI 1D, que están en la forma detectores de
ventana.
Realizada la comparación de ventana habilitan el pin 4 del IC 2.
El IC 2 Doble multivibrador monoestable de precisión CD4538, .Su salida del pin 6 Q,
habilita al transistor Q1 para activar un reley para manejar etapas de potencia grande.
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PRACTICA ADAPTADOR PARA CONVERTIDOR ANÁLOGO / DIGITAL 0804
Si bien su nombre lo muestra como algo complicado este dispositivo no es mas que un
termómetro.
El transistor 2N2222 hace las veces de sensor de temperatura. El amplificador
operacional hace las veces de amplificador de instrumentación. El funcionamiento de
este circuito se basa en los cambios de resistencia que un transistor presenta ante la
temperatura. Para ajustar el circuito basta con medir dos temperaturas extremas
conocidas y ajustar las resistencias variables hasta lograr la medición correcta. No es
conveniente alejar mucho el transistor / sensor del circuito principal, para evitar que el
sistema capte ruidos que puedan perturbar la medición.
El amplificador operacional tiene conexión de comparador, el divisor de tensión
compuesto por 3K9, 10K variable y 47 K, proporcionan el ajuste del control de la
temperatura. La salida del Amp. Op., es acoplada a un convertidor análogo / digital cuyo
voltaje máximo de entrada análogo es 2.5 V.
La salida digital se conecta a convertidor de 7 segmentos para colocar un display.
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Con la Vref/2 (pin9) sin energía, la tensión que se obtiene de referencia en el
interior del conversor es Vcc/2 los que no permite hacer un ajuste de escala fondo.
El amplificador operacional tiene una relación de ganancia de 10, formada por
Av = 10K 1K = 10
Para conseguir una conversión en continuo CS y RD deben de estar a 0.,
La patita INTR conectada a la entrada de WR. Esta INTR/WR conexión fuerza a
0 la patita de WR y asegura la operación del circuito
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Pin
1
2
4
5
6
Nombre
CS- Chip Select
RD- Salida
autorizada
WR- Start
conversion
CLKIN
INTR
Vlts +
Entrada de reloj
Indicador fin conversión
Señal positiva analógica
7
8
9
10
11/18
19
20
Vlts A GND
Vref/2
D GND
DB7 a DB0
CLK R
Vcc
Señal negativa analógica
Tierra analógica
1/2 máximo del Pin 6
Tierra digital
Salidas digitales
Salidas reloj interno
Alimentación
3
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Función
Habilita el chip
Lee la información
Logica
I/0
I/0
Iniciar conversión
I/0
I/0
0,3/16V
0
0
I/0
hasta
6,5V
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PRACTICA DE ALARMA DE FALTA DE LUZ
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PRACTICA DETECTOR DE FIERRO – ALUMINIO
Detector de latas de aluminio o de fierro en un sistema automático de recuperación de
aluminio. El circuito se basa en la operación de los osciladores, ya que es capas de
generar señales senoidales cuyas frecuencias y amplitudes se ajustan.
Ing. Carlos M. Ruvalcaba B.
PRACTICA COMUNICACIÓN POR MEDIO DE LASER
Objetivo. Establecer comunicación por medio de luz visible (láser).
La tecnología del láser trata con la centracion de luz en rayos muy pequeños y
poderosos. La palabra láser es un acrónimo que se seleccionó para nombrar esa
tecnología cuando hubo un cambio de microondas a ondas de luz. (LIGHT AMPLIFICA
TION BY STIMULA TED EMISSION OF RADIA TION ).
Aplicaciones del láser. Los láseres han sido dispositivos comúnmente usados
para aplicaciones comerciales e industriales. Los láseres se usan en las
comunicaciones electrónicas, holografía, medicina, búsqueda de direcciones y
fabricación.
En las comunicaciones electrónicas, los láseres son usados en audio, radio y
transmisión de televisión. Los rayos del láser tienen un ancho de banda muy angosto y
son altamente direccionales.
Una vez construidos los circuitos con los componentes adecuados para que se
establezca el enlace, tenemos que variar los presistores hasta lograr la mayor claridad
en el momento de transmitir y recibir voz. Alejando el transmisor, en el caso del láser
pueden lograrse algunas decenas de metros. Para lograr distancias de kilómetros se
utiliza fibra óptica entre el transmisor y el receptor.
La señal es recogida por el Micrófono y enviada por el LED emisor haciendo el circuito
transmisor, utilizando un simple CI Amp. Op., 741 en su forma de amplificador inversor.
Nótese que el resistor variable de 100K es para ajustar la ganancia a enviar al LED.
La señal que recibe el circuito receptor compuesto por el fototransistor, también utiliza
un Amp. Op., en su forma de inversor, para la ganancia de la señal recibida, Nótese
que se utiliza un CI de Amp. Op., LM386 para hacer la amplificación del altavoz o
bocina.
OBJETIVO.Diseñar un detector de latas de fierro o aluminio por medio de un detector de ventana y
un transductor inductivo.
Ing. Carlos M. Ruvalcaba B.
MATERIAL.-
• 2 Capacitores de 82pF
• 1 Capacitor de 10nF, 22nF, 15 nF
• 1I Bobina de 120 mH
• Resistencias 100K, 8.2K, 10K,
• 1 Cl LM324J 1 CI LM741
• 1 Res. Variable
• 1 buzzer
TEORÍA.- Osciladores. Los osciladores tienen cientos de aplicaciones. Muy pocos osciladores son lineales,
pero muchos se pueden aproximar mediante ecuaciones lineales, para ciertos valores
restringidos de los parámetros del sistema. Por ello los modelos lineales son tan
populares y tan utilizados para representar procesos físicos reales. Sin embargo, los
osciladores lineales son bastante aburridos.
Los osciladores no lineales, por otra parte, constituyen modelos mucho más realistas, y
su comportamiento puede ser sorprendentemente complejo en muchos casos. La
descripción de osciladores no lineales requiere dos ecuaciones diferenciales de primer
orden, o bien una ecuación diferencial de segundo orden.
Los osciladores son elementos que generan señales de salida senoidales. La mayor
parte de los osciladores son capaces de generar señales senoidales cuyas frecuencias
y amplitudes son ajustables dentro de rangos específicos. Sin embargo también existen
osciladores de frecuencias fijas.
Un oscilador también produce un voltaje de salida cuya magnitud va y viene entre
valores positivos y negativos; la frecuencia de oscilación esta controlada por los valores
de los componentes eléctricos que forman la parte oscilatoria del circuito. La oscilación
natural del voltaje se amplifica mediante un amplificador eléctrico, y la señal amplificada
resultante se utiliza como salida del oscilador. Pero una pequeña parte de la salida
amplificada es desviada y regresa a la parte oscilatoria del circuito (retroalimentación).
Ing. Carlos M. Ruvalcaba B.
Ing. Carlos M. Ruvalcaba B.
Ing. Carlos M. Ruvalcaba B.
a) Los seguidores /li y ^2 aumentan la resistencia de entrada del amplificah)
Ganancia ajustable agregada al circuito de la figura 11.24a dor A diferencia! de
Ing. Carlos M. Ruvalcaba B.
entrada (sumador-restador)
Figura 11.24 Circuito amplificador de instrumentación.
a) Los seguidores /li y ^2 aumentan
la resistencia de entrada del
amplifica- h) Ganancia ajustable
agregada al circuito de la figura
11.24a dor A diferencia! de
entrada (sumador-restador)
Figura 11.24 Circuito amplificador
de instrumentación.
Cabe destacar el hecho de que no siempre es necesario estar ventilando con
toda la potencia del motor un equipo ya que hay climas muy variados que van de muy
frios a muy calientes, sobre todo en nuestro pais.
Ing. Carlos M. Ruvalcaba B.
Ya estando a estas alturas nos podemos dar cuenta de que habrá algunos otros
campos de aplicación para este sistema como puede ser el control de la temperatura de
una habitación de no importándole tamaño de esta siempre y cuando se hagan los
calculos pertinentes y claro se adapte el sistema para que pueda usar motores mas
grandes o bien utilicen un equipo adecuado para ventilar bien una habitación,
controlado por este dispositivo.
Aunque para hacer mas prácticos lo ideal, seria colocarlo a un ventilador de
pedestal o instalarlo a un ventilador de techo para que este solo se encienda por el
nombre y regule su temperatura de acuerdo a la temperatura de la habitación.
PROCEDIMIENTO.
El circuito mantendrá una temperatura adecuada valiéndose de un Termistor,
que no es otra cosa más que una resistencia que varia su valor deacuerdo a la
temperatura a la que esta se encuentre. El principio es simple si la temperatura sube
entonces el ventilador o el motor contrarresta esto girando mas rápido esto lo hacve por
que si la temperatura sube, el arreglo del circuito aumenta el voltaje.
Habrá que cuidar de que la temperatura no tenga siempre al ventilador al
máximo, esto es posible controlarlo o calibrarlo variando una resistencia de 2.7 kohm
que ya se verá mas adelante.
Ing. Carlos M. Ruvalcaba B.
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PRACTICAS DE INSTRUMENTACION

Objetivos Aprender a calcular un circuito con un Amplificador Operacional. •

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ElectrónicaTabla de VerdadMaterialesPulsadoresEsquemasMétodo operativoInterruptoresOperaciones binariasSímbolosCronograma

Multiplexores

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Circuitos integradosTabla de VerdadCircuito integrado 74LS151, 74LS00Mapas de Karnaugh

El Amplificador operacional

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Electrónica. Circuito: sumadoramplificador y diferenciadorIntegrador

Oscilador senoidal doble T

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Generador de frecuenciasOsciloscopioAmplitud y frecuenciaResistenciasAmplificador operacionalCircuitosTécnica de LissajouseSeñal salida