practica 5
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO Título de la práctica: Convertidores de tensión a corriente Asignatura: Dispos itivos Analógicos Fecha de inicio: Práctica #:5 Unidad temática: Unidad 2 Fecha de entrega: Grupo:E-78 No. de participantes recomendados: 3 por equipo Elaboró: Jorge C. Guas Noriega (coord.) Duración: 2 hrs. Lugar: Laboratorio de Electrónica Revisó: Academia de Electrónica Alumno: Cruz Rojas Miguel Ángel A3 Alumno: A4 OBJETIVO(S): Se aplicó la teoría sobre conversión de Tensión a corriente según el estándar ANSI 4-20 mA Current Loop. Se construyó un convertidor de Tensión a Corriente con carga diferencial y otro con carga aterrizada. INTRODUCCIÓN En esta práctica se aplicaron conocimientos de cálculos, armado y también lógica y razonamiento para el armado idóneo para esta práctica asi como la búsqueda de varios artículos y textos no solo en libro sino en internet para darnos ideas pero la mayor parte fue en los libros los cuales nos mostraban ejemplos. CARRERA: MECATRÓNICA
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO
Título de la práctica: Convertidores de tensión a corrienteAsignatura: Dispositivos Analógicos Fecha de inicio: Práctica #:5Unidad temática: Unidad 2 Fecha de entrega: Grupo:E-78No. de participantes recomendados: 3 por equipo Elaboró: Jorge C. Guas Noriega (coord.)Duración: 2 hrs. Lugar: Laboratorio de Electrónica Revisó: Academia de Electrónica
Alumno: Cruz Rojas Miguel Ángel A3
Alumno: A4
OBJETIVO(S):
Se aplicó la teoría sobre conversión de Tensión a corriente según el estándar ANSI 4-20 mA
Current Loop.
Se construyó un convertidor de Tensión a Corriente con carga diferencial y otro con carga
aterrizada.
INTRODUCCIÓN
En esta práctica se aplicaron conocimientos de cálculos, armado y también lógica y razonamiento
para el armado idóneo para esta práctica asi como la búsqueda de varios artículos y textos no solo
en libro sino en internet para darnos ideas pero la mayor parte fue en los libros los cuales nos
mostraban ejemplos.
CARRERA: MECATRÓNICA
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MARCO TEÓRICO
El lazo de corriente de 4-20 mA se utiliza para las comunicaciones entre equipos industriales,siendo una alternativa más entre la gran cantidad de protocolos existentes, pero su sencillez la hamantenido vigente y por lo mismo debemos conocer sus componentes que completan el lazo, lostipos de lazo, rangos de funcionamientos y cables recomendados.
Palabras clave: Lazo de corriente 4-20 mA, transmisor, loop current 4-20 mA.En un sistema de control de lazo cerrado, podemos encontrar que la entrada de este correspondeal valor deseado de la variable que se quiere controlar, ya sea temperatura, nivel de líquido,velocidad, etc. La salida será el actuador que afectara el estado de la variable que se estácontrolando, y como retroalimentación será común encontrar sensores, que tomen el estado actualde la variable a controlar en el sistema.Las señales analógicas provenientes de estos sensores son susceptibles a ruidos, por lo que nopueden transmitir su señal a distancias remotas a algún controlador, PLC o actuador, esto seresuelve colocando transmisores de lazo de corriente de 4-20 mA.
Puesta a tierra significa el aterramiento físico o la conexión de un equipo a través de un conductorhacia tierra. La tierra está compuesta por muchos materiales, los cuales pueden ser buenos omalos conductores de la electricidad, pero, la tierra como todos es considerada como un buenconductor. Por esta razón y como punto de referencia, al potencial de tierra se le asume cero. Laresistencia de un electrodo de tierra, medido en ohmios, determina que tan rápido, y a quepotencial, la energía se equipara. De esta manera, la puesta a tierra es necesaria para mantener elpotencial de los objetos al mismo nivel de tierra.
La resistencia de tierra es la resistencia eléctrica del suelo al flujo de la corriente AC y DC. Launidad de medida usada más frecuentemente es el ohmio-metro, el cual se refiere a la resistenciamedida entre caras opuestas de un metro cúbico de suelo. Teóricamente, la resistencia de unsistema aterrizado R puede ser calculada usando la formula general de resistencia:
Amperímetro compuesto. Instrumentos de medición de hoy (DVM, de analógico a digital,convertidores, etc) son principalmente los voltímetros. Si hay una necesidad de medir unacorriente, un simple de corriente a tensión del convertidor (una resistencia de derivación) estáconectado antes de que el voltímetro (Fig. 8). Este amperímetro es un dispositivo compuestoformado por dos componentes:
Amperímetro compuesto = corriente a tensión del convertidor + voltímetro
La resistencia de derivación de un amperímetro compuesto actúa como un convertidor de corrientea voltaje.
Aunque la versión activa es la solución perfecta medición de corriente, el popular multímetrosutilizar la versión pasiva para medir grandes corrientes (véase la sección sobre consideraciones de
poder más adelante).
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[ editar ] I a V del convertidor como parte de la retroalimentación negativa V-me a los convertidores
La retroalimentación negativa sistemas tienen la propiedad única de invertir la causalidad en losconvertidores electrónicos conectados en el circuito de retroalimentación. Ejemplos: unamplificador operacional no inversor del amplificador es en realidad un invertido divisor de voltaje ,
un amplificador operacional integrador es un invertido diferenciador y viceversa, un amplificadoroperacional conversor logarítmica inversa es un conversor de antilogarítmicos y viceversa, etc,
Del mismo modo, un amplificador de voltaje a corriente del convertidor (un voltaje controlado porfuente de corriente constante ), construido mediante el uso de una retroalimentación negativa es enrealidad una corriente inversa a la tensión del convertidor.
DESARROLLO
Actividades previas. Se trajo armado en el protoboard el circuito del convertidor de V a I concarga diferencial. Apoyándose en la figura 1.
Figura 1. Convertidor de V a I con carga diferencial.
Nota: R3 y R7 son resistores de precisión.
Experimento1: Convertidor de V-I con carga diferencial.
Se realizó la simulación en MultiSim del convertidor V a I representado en la figura 1. Se muestraen el reporte de la práctica las imágenes de los casos cuando Vin=0V y cuando Vin=1V. La imagencontiene el circuito electrónico y los instrumentos de medición mostrando las magnitudes detensión y corriente correspondientes a cada caso.
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Se armó el circuito de la figura 1, usando los valores de resistencias calculados y ajustados en lasesión de simulación.
Se calculó Rz para que a través de los leds pase una corriente de 10 mA aproximadamente. Sesugiere usar leds rojos estándares. El objetivo es tener una referencia de tensión desde casi 0Vhasta 1V para ajustar el circuito del convertidor.
Se uso el mismo procedimiento para crear la fuente de referencia de entrada Vin y poder regularladesde 0V hasta 1V.
Se compruebo que el circuito del convertidor funcione correctamente en los límites Vin=0V yVin=1V, lo cual debe darnos a la salida una corriente de 4 mA y 20 mA respectivamente.
Se completó la tabla 1 y luego construyo una gráfica que reflejo el cambio del nivel de la tensión deentrada vs la corriente en la carga diferencial del convertidor.
Tabla 1
Vin Iout0V 3.926mA50 mV 4.672 mA100 mV 5.417mA150 mV 6.163 mA200 mV 6.909 mA250 mV 7.655 mA300 mV 8.400 mA
350 mV 9.146 mA400 mV 9.892 mA450 mV .011 A500 mV .011 A550 mV .012 A600 mV .013 A650 mV .014 A700 mV .014 A750 mV .015 A800 mV .016 A850 mV .017 A900 mV .017 A950 mV .018 A
1000 mV .019 A
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Experimento2: Convertidor de V- I con carga aterrizada.
Se realizó la simulación en MultiSim del convertidor V a I representado en la página 1 de la hoja dedatos del circuito XTR115. Aquí se muestra las imágenes de los casos cuando Vin=0V y cuandoVin=1V. La imagen contiene el circuito electrónico y los instrumentos de medición mostrando lasmagnitudes de tensión y corriente correspondientes a cada caso.
Se armó en el protoboard el circuito del convertidor simulado en el punto anterior.
Se compruebo que el circuito funciona correctamente en los límites Vin=0V y Vin=1V, lo cual debedarnos a la salida una corriente de 4 mA y 20 mA respectivamente.
Se completó la tabla 2 y luego construyo una gráfica que refleje el cambio del nivel de la tensión deentrada vs la corriente en la carga aterrizada del convertidor.
En el ejercicio dos debido a que no se pudo conseguir el circuito XTR115. Realice elsiguiente circuito, el cual cumple con las especificaciones las cuales son que en 0v=4mA yen 1v=20mA el circuito se muestra a continuación:
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Tabla 2
Vin Iout0V 4.863 mA50 mV 5.560 mA100 mV 6.266 mA150 mV 6.973 mA200 mV 7.679 mA
250 mV 8.386 mA300 mV 9.093 mA350 mV 9.799 mA400 mV .011 A450 mV .011 A500 mV .012 A550 mV .013 A600 mV .013 A650 mV .014 A700 mV .015 A750 mV .015 A800 mV .016 A850 mV .017 A
900 mV .018 A950 mV .018 A1000 mV .019 A
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Conclusiones:
En est apractica puede observar que es muy dificil trabajar con pot en lugar de resistecias de
presicion ya que los potenciometros con cualquier movimiento se les generaba una bariacion
muy grande lo cual nos genero muchos problemas ala hora de armar los circuitos .
