Amplificador de Instrumentacion
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Instrumentación Ingeniería Mecatrónica Práctica #6 Amplificador de instrumentación Ing. Mario Alberto Camarillo Ramos 1 Práctica 6 Amplificador de instrumentación Objetivo de la práctica Analizar el comportamiento de un amplificador de instrumentación Al terminar esta práctica, el discente será capaz de: Crear un amplificador de instrumentación. Establecer sus características principales. Realizar una aplicación con un amplificador de instrumentación Material: Resistencia de 1k Resistencia de 100 Resistencia de 10k (8) Amplificadores Operacionales (3) Fuente de voltaje variable (2) Multímetro Introducción En la instrumentación se requieren mediciones de variables físicas, las cuales son convertidas en señales eléctricas o son transformadas a otras en magnitud. Dichas mediciones son realizadas directamente en los elementos propios de la variable. Normalmente la información que proporciona el elemento de la variable es muy pequeña en magnitud y, para propósitos de procesamiento no es lo adecuado. Por ejemplo, el voltaje producido por un termopar puede estar en el orden de los 50μ volts por cada grado en temperatura.
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Instrumentacin Ingeniera Mecatrnica
Prctica #6 Amplificador de instrumentacin Ing. Mario Alberto Camarillo Ramos
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Prctica 6 Amplificador de instrumentacin
Objetivo de la prctica
Analizar el comportamiento de un amplificador de instrumentacin
Al terminar esta prctica, el discente ser capaz de:
Crear un amplificador de instrumentacin. Establecer sus caractersticas principales. Realizar una aplicacin con un amplificador de
instrumentacin Material:
Resistencia de 1k Resistencia de 100 Resistencia de 10k(8) Amplificadores Operacionales (3) Fuente de voltaje variable (2) Multmetro
Introduccin En la instrumentacin se requieren mediciones de variables fsicas, las cuales son convertidas en seales elctricas o son transformadas a otras en magnitud. Dichas mediciones son realizadas directamente en los elementos propios de la variable. Normalmente la informacin que proporciona el elemento de la variable es muy pequea en magnitud y, para propsitos de procesamiento no es lo adecuado. Por ejemplo, el voltaje producido por un termopar puede estar en el orden de los 50 volts por cada grado en temperatura.
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El voltaje en cuestin no solo debe ser amplificado para contar con informacin que los instrumentos sean capaces de procesar, adems, se debe tener especial atencin en el efecto de carga; si el voltaje es muy pequeo y por alguna razn el circuito de procesamiento carga al elemento, la variacin de seal ser considerable y, la informacin obtenida no podr ser confiable.
Es aqu donde se introduce el amplificador de
instrumentacin, que presenta un CMRR muy alto, una Zi muy elevada (M G) y una impedancia de salida casi cero. Este dispositivo permite no solo aislar la seal del elemento a medir, adems proporciona amplificacin diferencial en su etapa final.
En primer trmino se observar el fenmeno del CMRR. Antes
de continuar con ello ser recomendable establecer la Zi de un amplificador diferencial, que es la ltima etapa en un amplificador de instrumentacin.
Figura 1.- Amplificador diferencial
Analizando para Zi, si R1=R2=R y R3=R4=Rf, se concluye que
2iZ R . Debido a esto se establece que la Zi del circuito no es elevada y sera complicado aislar y amplificar alguna seal.
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Desarrollo P1.- Realice el circuito de la figura 2. Recuerde que puede utilizar fuentes de voltaje duales o dos variables.
Figura 2.- Configuracin para amplificador diferencial con ganancia unitaria
Mida el voltaje de salida cuando ambas terminales de entrada cuenten con el mismo voltaje de entrada. Registre el resultado.
P2.- Reemplace R3 y R4 de la figura 2 por resistencias de 100k cada una y realice la medicin de nuevo. Registre el resultado.
P3.- En este apartado se construir un amplificador de instrumentacin mediante amplificadores operacionales (741, 324 o equivalentes) y se evaluar su desempeo. Realice el circuito de la figura 3. No interesa en este momento si las resistencias son de 0.1%, 1%, 5% o 10% de tolerancia; cuando se adquiera un amplificador de instrumentacin, los dispositivos tendrn el mismo valor con la misma tolerancia, adems de ser iguales los amplificadores operacionales.
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La funcin de transferencia del circuito de la figura 3 es 4 2
2 1 3
2outG
V R RV V R R
1 . Si R3=R4 entonces la ganancia del circuito
est dada por 22 1
2 1outG
V RV V R
Figura 3.- Amplificador de instrumentacin
Realice y registre mediciones de voltaje en Vout y en RG. Observe que tanto V1 y V2 son iguales (igual que la figura 2). P4.- Aumente el valor de V1, de 1 volt a 1.1 volts; realice las mediciones del apartado P3. P5.- Disminuya el valor de V1, de 1.1 volts a 0.9 volts; realice las mediciones del apartado P3. P6.- Modifique RG de 10k a 1k y registre las mediciones de nuevo (apartado P3).
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P7.- Responda lo siguiente: Qu diferencias encuentra en Vout de la parte P1 y P3?
Explique. La funcin de transferencia se cumple para P3, P4, P5 y
P6? Por qu? Deduzca analticamente la funcin de transferencia de la
figura 3. De acuerdo con la informacin recabada durante la prctica, redacte una conclusin de lo que obtuvo de la misma, haciendo nfasis en el comportamiento del CMRR y de la Zi del amplificador de instrumentacin. Para qu sirve un amplificador de instrumentacin?
