Aplicacion lineal AOP

INFORME DE LABORATORIO APLICACION LINEAL AMPLIFICADOR OPERACION

Circuito lineal

• Planteamiento del problema      

Se requiere diseñar un sistema automático de alarma que funcione en la noche (con una baja iluminación). Entonces, dependiendo de la cantidad de iluminación que haya en el ambiente el circuito funcionará o no. También, se pide que cuando el circuito esté funcionando, un buzzer suene en función de tres sensores que detectan si hay presencia de una persona.

Por otro lado, se dice que el sistema será implementado en un banco en el que solo hay tres posibles entradas y que hay un celador dentro del banco, entonces, el objetivo del circuito es colocar un sensor en cada una de las entradas, y de este modo alertar al guardia, además de  ayudar a proteger el banco en las horas que no son laborales.

• Criterios del diseño

• La referencia de los sensores de entrada será PIR HC-SR501, se utilizara esta referencia debido a sus características:

1. Son sensores de calor.

1. Estos sensores entregan una salida de 0V o de 3.3V no entregan valores intermedios.

1. Su rango de detección es de 7 m.

1. Estos sensores tienen dos modos de funcionamiento, el modo que se va a utilizar es el modo no repetible debido a que el tiempo de activación se puede variar con un potenciómetro que trae el propio sensor entonces se puede colocar que cuando el sensor deje de detectar la persona se siga manteniendo activo por un tiempo determinado por la persona en nuestro caso utilizaremos 10 s. Por otro lado, se tiene el modo repetible que en esta ocasión no se tendrá en cuenta.

• Se utilizaran amplificadores operacionales debido a sus muchos usos.  

• El circuito sirve de noche o en ambientes oscuros, ya que tiene un  funcionamiento en un rango de 20 a 0.1 lux, esto se logrará con una fotoresistencia.

• La salida del circuito propuesto debe ser entre 3V y 5V cuando el circuito esté activo, debido a que el buzzer utilizado funciona en este rango.

• Además de cumplir con los requisitos establecidos en el planteamiento del problema se agregara un diodo que funcione con la alarma.

• Desarrollo

Ya con los criterios de diseño establecidos se inicia con el diseño del circuito.

1 etapa

En la primera etapa se decidió diseñar un sumador no inversor y se usa para tomar el voltaje de salida de cualquier de los sensores y además amplificarlo para que supere los 5V de salida mínimos que se necesitan para la otra etapa.

Su funcionamiento es, si un sensor o más se activan, se tendrá una salida mínima de 5V y máxima de 9V.

[pic 1]

Figura 1. Sumador no inversor.

Vx = corto circuito virtual

I1=I2

IT=I2+I3+I4

I1 = [pic 2]

I2 = [pic 3]

 = [pic 4][pic 5]

Vout =  Vx+Vx = Vx(+1)[pic 6][pic 7]

IT =   [pic 8]

I3 = [pic 9]

I4 = [pic 10]

I5 = [pic 11]

 =  +  + [pic 12][pic 13][pic 14][pic 15]

Consideremos que R6=R3=R4=R5=R

R() = ( +  + )R[pic 16][pic 17][pic 18][pic 19]

Vx = V1+V2+V3-3Vx

Suponemos R=1K

Vx+Vx3 = V1+V2+V3

Vx(1+3) = V1+V2+V3

Vx = ()[pic 20][pic 21]

Los voltajes de salida de los sensores varían entre 3,3 - 0 V. Se requiere una ganancia de al menos 8 para que cuando un sensor esté activo en 3,3 V haya una salida de 5V. (Se debe tener en cuenta que los sensores estarían detectando a una persona cuando su salida sea 3,3V).

• Ganancia

AVf = [pic 22]

AVf = 8

Suponemos R2 = 14K

[pic 23]

[pic 24]

[pic 25]

 [pic 26]

R1 = 2K

Usamos  9V de polarización para evitar la saturación del AOP pero limitando que el voltaje de salida sea de 9V.[pic 27]

Usamos un diodo zener de 4.7V para regular el voltaje de entrada de la etapa diferencial.

[pic 28]

Figura 2. circuito del diodo zener.

R7 = Resistencia de polarización.

Calculamos R7 teniendo en cuenta que Vin = 9V máximo y que la corriente de operación del zener es 53mA.

La corriente a través de RL es 0

R7 = [pic 29]

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