Puentes Ac 6z2v14

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA CARRERA DE INGENIERIA EN ELECTRÓNICA E INSTRUMENTACIÓN

INSTRUMENTACIÓN Y SENSORES UNIDAD I TEMA:  PUENTES Y AMPLIFICADORES AC  AMPIFLICADORES DE PORTADORA Y DE DETECCIÓN COHERENTE NOMBRE: ALEX TIPANTUÑA

FECHA DE ENTREGA: 29/05/2015 Instrumentación y Sensores

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PUENTES PARA ACAC PUENTE DE MAXWELL Nos permite medir una inductancia desconocida en términos de una capacitancia conocida

Zx (impedancia de la rama desconocida) se obtiene:

Al escribir utilizando la itancia Y1:

Se obtiene que:

Para hallar la parte real Rx e imaginaria Lx, tenemos:

PUENTE DE HAY Es un circuito puente que generalmente se utiliza para la medida de inductancia en términos de capacitancia, resistencia y frecuencia con su resistencia asociada. El puente Hay es más conveniente para mediciones de bobinas de Q alto. A primera vista este puente no difiere demasiado de su equivalente de Maxwell, salvo que en esta ocasión el capacitor C1 se conecta en serie con la resistencia R1, por lo tanto para ángulos de fase grandes la resistencia R1 debe tener un valor muy bajo. Es esta pequeña diferencia constructiva la que permite su utilización para la medición de bobinas de Q alto (Q>10).

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Valores de impedancias de las ramas del puente en la ecuación general de equilibrio de los puentes de CA, se obtiene:

Entonces:

Podemos hallar la inductancia en función de factor de calidad Q.

Para Q>10, el término (1/Q2) <1/100, por lo tanto:

PUENTE DE OWEN El puente Owen es ampliamente utilizado para la medición de inductores, más precisamente para aquellas inductancias con factor de calidad bajos (Q<1).

Como se puede ver de las ecuaciones, el equilibrio del puente es independiente de la frecuencia, y como el término C1R2 es conocido, dicho equilibrio depende exclusivamente de los elementos ajustables C3 y R3. PUENTE DE SCHERING El puente de Schering se utiliza para la medición de capacitores, siendo de suma utilidad para la medición de algunas de las propiedades de aislamiento (tan ɸ), con ángulos de fase muy cercanos a 90°.

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AMPLIFICADORES DE ALTERNA Estos amplificadores permiten amplificar las señales de hasta 10MHz con ganancias de hasta 10 en una sola etapa. La salida del amplificador es independiente de las impedancias parásitas que quedan en paralelo con los terminales de salida del puente Zp. La tensión amplificada depende de V y Zs pues la salida es:

Nos da como resultado una dependencia no lineal respecto a la variable a medir, aun cuando sea lineal. La configuración no inversora presenta las características contrarias, es decir las impedancias parásitas influyen en la señal amplificada,

En un amplificador no inversor para amplificar la tensión alterna pero no continua z1 suele consistir en una resistencia en serie con un condensador de valor elevado. Trabajar en alterna obligada a mencionar algunos parámetros que limita seriamente las prestaciones de los amplificadores operacionales. AMPLIFICADORES DE PORTADORA Y DETECCIÓN COHERENTE Todos los sensores cuya salida sea una señal alterna modulada en amplitud y que incluyan el cero dentro de su margen de valores (por lo tanto con un cambio de signo de la magnitud medida) requieren un amplificador de portadora. Sucede asi para los transformadores diferenciales (LVDT), y todos aquellos sensores montados en un divisor de tensión o un puente de alterna. Los divisores de tensión o puentes resistivos también se pueden alimentar en alterna. Se denomina amplificador de portadora, al circuito que realiza las funciones de amplificación de alterna demodulación (o detección) y filtro de pasa bajo, incluyendo el oscilador Figura a.

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Figura a. Estructura de un amplificador de portadora. La modulación de amplitud en los sensores de alterna surge del producto entre la tensión de alimentación y la variable a medir. Así, por ejemplo para un puente que incorpore un único sensor (lineal) en uno de sus brazos, la señal de salida es:

Donde se ha supuesto que la impedancia nominal de los cuatro brazos del puente de las misma x<1. Si la tensión de alimentación del puente, v(t) es la que ofrece un oscilador, v(t)=Vo coswot y la variable a medir, x(t) es en un principio armónico pura x(t)=A cos(cosw2t + φ), se tiene:

Corresponde a una modulación de amplitud con supresión de portadora, figura b, se deduce que Vo debe ser estable, pues de lo contrario sus fluctuaciones se interpretarían como variaciones de x, de modo que el ancho de banda deber ser por lo menos 5 o 10 veces inferior a wo para que la demodulación sea sencilla. De no ser así, los filtros de pasa bajo necesarios para rechazar los posibles restos de portadora y frecuencias armónicas deberían ser de orden muy elevado. El ancho de bando del amplificador de alterna debe ser al menos de 0.2 wo.

Figura b. Modulación de amplitud con y sin supresión de portadora: forma de onda y espectros correspondientes al caso de una moduladora y una portadora que sean senoides puras

En sensores inductivos, para la portadora son habituales las frecuencias de 5 y 10 khz mientras que el ancho de banda de la moduladora como máximo es, en general, de 0 a 500 o 1500 khz. Instrumentación y Sensores

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La demodulación síncrona o coherente se obtiene al multiplicar la señal modulada por la tensión alterna de referencia, y filtrar la señal resultante con un filtro de pasa bajo tal como se ve en la figura d a la salida del multiplicador se obtiene una tensión Vm.

Figura d. Demodulación síncrono o coherente.

El filtro de pasa bajo elimina la componente de alta frecuencia, de forma que a su salida se obtiene:

La fase de x queda pues preservada en la señal desmodulada. Otra ventaja de la detección coherente es su gran capacidad de rechazar las interferencias superpuestas a la señal de entrada rechazo del modo serie SMRR.

Resumen Los puentes para ac a diferencia de los puentes para dc no utilizan únicamente resistencias utilizan también bobinas y capacitores q son utilizadas para equilibrar el puente mediante la frecuencia de la corriente alterna que ingresa al circuito, en estos circuitos parece un nuevo factor como es el factor de calidad Q que se toma muy encienta al momento de realizar los puentes. BIBLIOGRAFÍA:  Disponible en: http://www.iuma.ulpgc.es/s/montiel/stas/slides/ftp/0506/05slide-stas.pdf  Disponible en: http://es.slideshare.net/jahmoises/sensores-y-acondicionadoresde-seal-ramon-pallas-areny  Disponible en: http://unicrom.com/Tut_opamp2.asp Instrumentación y Sensores

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