Circuitos Puente. Circuitos Puente

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Ignacio Moreno Redondo
hace 6 años
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1 Circuitos Puente Acondicionadores de Señales, Sensores Típicamente un sensor no puede ser conectado directamente a instrumentos de medición, debido a incompatibilidad en el nivel de la señal o por que es muy débil o muy ruidosa. La señal debe ser Acondicionada, esto es amplificada, darle un formato compatible del nivel de voltaje o corriente y filtrada. Circuitos Puente Acondicionadores de Señales, Sensores Los elementos resistivos son un tipo común de sensores. Producen un pequeño porcentaje de cambio en la resistencia como respuesta a un cambio de una variable física, tal como temperatura o fuerza. alga Extensiométrica Celdas de Carga Sensor de Presión Humedad Relativa RTD Termistor 0 Ω, 0 Ω, 00Ω 0 Ω 00Ω 0 Ω 00Ω 00KΩ 0MΩ 00Ω, 000Ω 00Ω 0MΩ

2 Circuitos Puente Acondicionadores de Señales, Sensores Convierten variaciones de Impedancia en variaciones de voltaje. Los Puentes pueden ser diseñados de forma tal que voltaje producido varíe alrededor de cero. La Amplificación puede utilizarse para incrementar el nivel de voltaje para aumentar la sensibilidad a las variaciones de impedancia. El es el circuito puente más utilizado.

3 V Va = R + R VR Vb = R + R V V = R + R R V = V (R + R VR R + R V = 0 cuando R R = R R R )(R + R V a D b R ) c V = Va Vb = Desvío (offset).8kohm.8kohm.8kohm.8kohm V= V V= V= V.kOhm.kOhm R.kOhm.kOhm R Voltage Dividers Wheatstone Bridge El consiste de dos divisores de voltaje conectados en paralelo.

4 .8kOhm V=.kOhm e e Para encontrar la caída de voltaje en y, se aplica el divisor de voltaje: V x e= + V x e = + Reemplace valores en las ecuaciones y calcule: e y e.8kohm V= e Solución: V x.8k e = =.V.8K +.K.kOhm e V x.k e = =.8V.8K +.K

5 .8kOhm V= V e Obteniendo e y e..kohm R e Solución:.8kOhm V= V.kOhm R e e V x e = + R V x.8k e = =.V.8K +.K V x R e = + R V x.k e = =.8V.8K +.K

6 e=.v.8kohm.8kohm e=.v V V= e=.8v.kohm.kohm R e=.8v El galvanómetro permite medir la corriente entre los nodos y V. No fluye corriente a través del galvanómetro porque los voltajes son iguales. e = e y e = e e=.v.8kohm.8kohm e=.v V V= e=.8v.kohm.kohm R e=.8v Calculando las relaciones / y /R:.8K.8K = =. = =..K R.K = R Esta relación ocurre cuando el está equilibrado.

7 e kohm 00 Ohm e V V e kohm R e Ejercicio: Determine R para equilibrar el Puente de Wheatstone. e kohm 00 Ohm e V V= e kohm 00 Ohm R e Solución: Dado = R luego x K x 00Ω R = = = 00Ω K

8 e kohm 00 Ohm e V V= e kohm 00 Ohm R e Ejercicio: Determine cuando: Recuerde que: = V = e e. R = 00 Ω.. R = 0 Ω.. R = 80 Ω. e kohm 00 Ohm e V V= e kohm 00 Ohm R e Solución con R = 00 Ω. V x V x K e = V x R V x 00Ω = = V e = = = + k + K + R 00Ω + 00Ω V Luego: = e e = V V = 0 8

9 e kohm 00 Ohm e V V= e kohm 0 Ohm R e Solución con R = 0 Ω. V x V x K e = = = V + k + K V x R V x 0Ω e = = =.V + R 00Ω + 0Ω Luego: = e e =.V V = 0.V e kohm 00 Ohm e V V= e kohm 80 Ohm R e Solución con R = 80 Ω. V x V x K e = V x R V x 80Ω = = V e = = = + k + K + R 00Ω + 80Ω.V Luego: = e e =.V V = 0.8V 9

10 En resumen: Cuando R = 00 Ω entonces = 0 Cuando R = 0 Ω entonces = 0.V Cuando R = 80 Ω entonces = 0.8V Note que cuando se varía R, el no está equilibrado (nulo); por lo tanto, el voltaje varía. Se concluye que el convierte las variaciones de resistencia en variaciones de voltaje correspondientemente. kohm 00 Ohm V V= kohm LDR LDR En el circuito, R es reemplazado por un LDR (Light Dependent Resistor), que convierte variaciones de luz en variaciones de resistencia. El circuito convierte variaciones de luz en variaciones de voltaje. 0

11 kohm 00 Ohm V V= kohm TH Thermistor El circuito convierte variaciones de temperatura en variaciones de voltaje. Acondicionando el voltaje del La variación óhmica del RTD puede ser muy pequeña (% del rango) por lo que la variación también pequeña del voltaje debe se amplificada y acondicionada. Offset output Power supply V Compensation lines Differential amplifier RTD

12 Etapas: Diagrama de Bloques Acondicionador de Señal con... Seguidor de Voltaje (Buffer).. Amplificador Diferencial.. Amplificador Inversor (opcional). Puente de Wheatstone Seguidor de Voltaje o Buffer Seguidor de Voltaje o Buffer Amplificador Diferencial Amplificador Inversor Puente de Wheatstone Seguidores de Voltaje o Buffers 0ohm.kOhm V 0 % Key = A 00 Ohm - U U - V Buffer Buffer Se utilizan dos buffers U y U, en las salidas y V del Puente de Wheatstone. Los Buffers sirven como acople de impedancia para no cargar el voltaje de salida del Puente de Wheatstone.

13 Buffer Puente de Wheatstone 0ohm.kOhm V 0 % Key = A 00 Ohm Amplificador Diferencial - U U - Buffer R R R - U C 0.uF C 0.uF Amplificador Diferencial Vo = (V )Av Las salidas de los dos buffers son aplicadas al amplificador Diferencial. Circuito Acondicionador completo - 0ohm.kOhm V 0 % Key = A 00 Ohm Puente de Wheatstone - U U Seguidor de Voltaje o Buffer R R R - U C 0.uF C 0.uF Amplificador Diferencial R - R8 U.kOhm R9 0kOhm Amplificador Inversor

14 Acondicionador de Señal del con Amplificador de Instrumentación Otros Puentes de Wheatstone En algunas aplicaciones pueden haber dos o hasta cuatro elementos que varían su resistencia.

15 - Ejercicio :.kohm V 0ohm U - U R R - 0.uF U R C.kOhm_%.kOhm_% C 0.uF R - U Vo R8.kOhm_% 0 0% Key = A 00 Ohm Calcule Vo para el siguiente circuito R9 0kOhm

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