PRACTICAS

SISTEMAS DE MEDICIÓN

Se denomina sistema a la combinación de dos o más elementos, subconjuntos y partes necesarias para realizar una o varias funciones. En los sistemas de medidas, esta función es la asignación objetiva y empírica de un numero de propiedades o cualidad de un objeto o evento, de tal forma que lo describa. Es decir, el resultado de la medida debe ser: independiente del observador, basada en la experimentación y de tal forma que exista una correspondencia entre las relaciones numéricas y las relaciones  entre las propiedades descriptiva. (Para un concepto más amplio sobre sistemas de medición ver: http://www.investigacion.frc.utn.edu.ar/sensores/Tutorial/TECNO1.pdf)

PRACTICA PUENTE DE WHEATSTONE

El puente de Wheatstone es un circuito diseñado para encontrar la resistencia de un componente sabiendo la de otros tres componentes. El diseño (Fig. 1) del puente de Wheatstone muestra las cuatro resistencias, R1, R2, R3 y Rx, la idea es "equilibrar" el puente buscando un valor de la resistencia variable Rx con el cual la diferencia de potencial entre los nodos A y B sea cero.

Fig.1

si asumimos que R1=R2=R3, entonces el voltaje de  Vb= Vdc/2, por lo tanto Vo=Va-Vb  

Tener en cuenta que las mediciones obtenidas presentan un margen de error al ser llevadas a la practica, debido a los instrumentos utilizados para medir las variables, la resistencia del cable, la capacitancia de la protoboard hasta la toma errónea de los datos. Por estos motivos es mejor tener presente el margen de error de las mediciones. La ecuación que representa este error es:

                                                    Err=(Vm - Vcal)/ Vcal

donde 
          
                  Err= Error relativo
                  Vm= Valor medido
                  Vcal= Valor calculado
    

Una aplicación muy interesante del puente Wheatstone en la industria es como sensor de temperatura, presión, etc. (dispositivos que varían el valor de sus resistencia de acuerdo a la variación de las variables antes mencionadas).

También se utiliza en los sistemas de distribución de energía eléctrica donde se lo utiliza para detectar roturas o fallas en la líneas de distribución.

PRACTICA AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACIÓN

Un amplificador de instrumentación es un dispositivo creado a partir de amplificadores operacionales. Está diseñado para tener una alta impedancia de entrada y un alto rechazo al modo común (CMRR). Se puede construir a base de componentes discretos o se puede encontrar encapsulado (por ejemplo el INA122 (Fig. 2) por cuestión de simulación). La operación que realiza es la resta de sus dos entradas multiplicada por un factor. Su utilización es común en aparatos que trabajan con señales muy débiles, tales como equipos médicos (por ejemplo, el electrocardiograma), para minimizar el error de medida. Para esta practica uniremos el puente de Weatston con el amp. de instrumentación (Fig. 3) (para determinar la ganancia del amp. de instrumentación tendremos en cuenta el datasheet ya que la ecuación característica es dada por el fabricante). 

Fig. 2

Simulacion de puente de Wheatstone y INA122 

El montaje se realizo para una ganancia de 20 en el INA122, por lo tanto, de la ecuación de ganancia obtenemos una resistencia de ganancia de 13.3KOhm 

Rg= 200KOhm/(G-5) 

Rg=200KOhm/(20-5)    =>  Rg=13.3KOhm

Recordemos que la única forma que el voltaje en Vo sea cero es que Rx debe ser igual a R1, R2 y R3. Si Rx es menor que R1, R2 y R3 el voltaje de salida va hacer negativo. En caso de Rx sea mayor el voltaje sera positivo.

practica ADC

La conversión analógica-digital o digitalización consiste en la transcripción de señales analógicas en señales digitales, con el propósito de facilitar su procesamiento (codificación, comprensión, etc.) y hacer la señal resultante (la digital) más inmune al ruido y otras interferencias a las que son más sensibles las señales analógicas.

Usaremos el pic 16F887A para realizar la conversión ADC y poder visualizar el Voltaje y Resistencia en el circuito de la practica anterior.

codigo para el ADC en PIC C Compiler

#include <16F877A.h>                      //pic a utilizar       
#device adc=10
#fuses XT,NOWDT,NOPROTECT,NOLVP
#use delay (clock=4000000)                                      
#byte porta=0x05
#byte trisa=0x85
#define use_portb_lcd TRUE 
#include <lcd.c>                           

void main(){
  int16 A;
 float N,M;
   int con=0;  
 bit_set (trisa,2);  
 setup_adc_ports(RA0_RA1_RA3_analog);     
 setup_adc(adc_clock_internal);  
 lcd_init();

 set_adc_channel(0);     
 delay_us (20); 
     
 A =read_adc();           
 N = (1.5 * (A/512.0))*(80384/465);     
 M= 0.5*(A/1024.0)*(124/256);   
            
printf(lcd_putc,"\nVOL: %01.2fV",N);     
printf(lcd_putc,"RES: %1u Ohm",M);             
delay_ms(100);
   }

Simulación con ADC