DISEÑO Y CONTRUCCION DE UNA FUENTE DE CORRIENTE CONSTANTE

LABORATORIO DE INTERFACES INDUSTRIALES

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                                    PRÁCTICA N.

TEMA:

  DISEÑO Y CONTRUCCION DE UNA FUENTE DE CORRIENTE CONSTANTE

NIVEL:

GRUPO N.

 Séptimo Semestre

1 

REALIZADO POR:

Javier Villegas  

FECHA DE REALIZACIÓN:

FECHA DE ENTREGA:

 02-09-2019

OBSERVACIONES DEL DOCENTE:

RECIBIDO POR:

NOTA PREPARATORIO:

NOTA COLOQUIO:

NOTA PRÁCTICA:

NOTA INFORME:

NOTA /100 PUNTOS

TEMA DE LA PRÁCTICA:

DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UNA FUENTE DE CORRIENTE CONSTANTE

OBJETIVO:

• Realizar una fuente de corriente constante que no varié a pesar de existir cambios en el valor de la resistencia y voltaje de carga.
• Diseño del circuito de una fuente de corriente para que tenga una variación de corriente de 4 a 20 Ma.

MARCO TEÓRICO:

Un transmisor de corriente 4 – 20 mA es un dispositivo muy empleado en la industria para transmitir en forma análoga la magnitud de variables físicas. Este dispositivo convierte las señales entregadas por los sensores a una corriente comprendida entre 4 y 20 mA (DC) que luego trasmite a grandes distancias por medio de un par de hilos.

Para que la longitud de la corrida física desde el transmisor hasta el receptor no afecte el valor de la

variable física, debido a la atenuación de voltaje, se cambió de método de transmisión de la información: en vez de hacerlo por voltaje se pasó a hacerlo por corriente. Esta corriente se obtiene desde una fuente de corriente constante para evitar que cambios en la longitud del cable, carga o voltaje de alimentación modifiquen el valor de la corriente transmitida. La característica fundamental del transmisor es que su corriente de salida solo debe variar de acuerdo a cómo varía la variable física. La corriente debe mantenerse en su valor independientemente de la longitud de la corrida y de las características internas del receptor como la resistencia de carga. En la práctica, a los trasmisores comerciales se los construye para cargas que varíen entre los 100 hasta los 10 KOhmios.

En la figura a continuación se muestra una representación esquemática del transmisor. La fuente de corriente constante constituye el transmisor de corriente. Note que el receptor está identificado en forma general como un Sistema de Control Distribuido. Este bien puede ser un controlador, un registrador, un PLC o incluso una fuente de DC. La carga típica que tienen estos dispositivos suele ser de 250 Ohmios.

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PREGUNTAS PROPUESTAS:

1.- Consultar, diseñar y simular en el Proteus el circuito de una fuente de corriente constante de cuatro hilos (dos hilos para alimentar al circuito y dos hilos para enviar la información). Su diseño deberá ser tal que mantenga una corriente constante para cargas que varíen desde 250 ohmios hasta 1KOhmio y con voltajes que varíen entre 12 y 20 Voltios.

El diseño deberá hacerse tomando en consideración que este circuito deberá acoplarse en la práctica siguiente con un circuito que amplificará la señal entregada por una termocupla. Al final se busca tener un transmisor de temperatura.

El diseño se realizará para generar una corriente mínima de 4 mA en base al circuito mostrado en la Figura 1.

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Figura 1. Circuito del transmisor de corriente.

La corriente de salida de la fuente es determinada por el voltaje de entrada del operacional y del valor de la resistencia en R2; conociendo el valor de la corriente mínima de 4mA en el circuito, y asumiendo un valor de entrada de voltaje en el operacional de 2V como mínimo, se procede a calcular el valor de la resistencia en R2 por medio de la ley de ohm, tomando en cuenta que el valor de entrada a R2 es el mismo valor de entrada en el operacional, teniendo de esta manera las siguientes ecuaciones:

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Se determina de esta manera que la resistencia en R2 es equivalente a 500 ohmios; para mantener esta resistencia a pesar del cambio de una corriente máxima de 20mA, se dimensiona el valor máximo de entrada en el operacional, que es el equivalente al valor máximo que entregaría un sensor; de igual manera, se calcula el valor de voltaje por medio de la ley de ohm:

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De esta manera, el transmisor de corriente se encuentra dimensionado para entregar una corriente entre 4 a 20 mA para una variación en el voltaje de entrada de 2 a 10V; para la simulación, se cambia el valor de 500 ohmios a uno de 510 que es una resistencia que se encuentra en el mercado.

2. Traer armado en un protoboard el circuito simulado.

Una vez dimensionados los componentes del circuito, se realiza la simulación para verificar su correcto funcionamiento, y de esta manera proceder a implementarlo en el protoboard. En la Figura 2 y 3 se muestran las simulaciones respectivas con la salida de corriente de 4 y 20mA.

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Figura 2. Circuito con 20mA de salida.

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Figura 3. Circuito con 4mA de salida.

BIBLIOGRAFÍA:

Nombre de la obra: Interfaces de comunicación industrial (Capítulo 1) Nombre del autor (es): Corrales Luis

Editorial: EPN, Quito Año de edición: 2018

Creus A., Instrumentación Industrial, (2010), Marcombo S.A., Barcelona Http://www.controleng.com