Actividad 4 Sensores

ACTIVIDAD 4 Diseñe un sistema que permita la variación de voltaje entre 0 y 2.5 voltios, provenientes de un potenciómetro; luego este voltaje debe ser amplificado 2 veces y por ultimo entregado a un conversor análogo digital que entrega como salida una señal compuesta por 4 dígitos binarios. 1. Plano completo del diseño 5V

R1 1k

R3

RV1

R5

10k

U2 68%

10k

U1

R2

U3

R4

5k 10k

1K+88.8

VADC

OPAMP

Volts

OPAMP OPAMP

+88.8 Volts

CLK Vcc

U4 C1 R6

150pF

10k

C2

1 2 3 4 5 8 10 9 19 6 7

100nF

CS RD WR CLK IN INTR A GND D GND VREF/2 CLK R

VCC DB0(LSB) DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7(MSB)

VIN+ VINADC0804

20 18 17 16 15 14 13 12 11

R14

R13

R12

R11

R10

R9

R8

R7

220

220

220

220

220

220

220

220

VADC

D8

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

LED-BLUELED-BLUELED-BLUELED-BLUELED-BLUELED-BLUELED-BLUELED-BLUE

Para la simulación del diseño se utilizó la suite de simulación ISIS de Proteus 7 Professional, estructurado en tres etapas: Divisor de tensión, amplificación y conversión análogo/digital. 1.1. Etapa de división de tensión: Se diseñó para una entrada de 5V y una salida de 2.5V, luego 2.5 V =

Rv 1 5V R1+ Rv 1

0.5 ( R1 + Rv1 ) =Rv1

0.5 R1+ 0.5 Rv 1=Rv 1 De aquí se puede concluir que: R1=Rv 1 Por consiguiente se asume un valor de 1kΩ para el potenciómetro y la resistencia fija. 1.2. Etapa de amplificación Para el diseño de esta etapa se tiene en cuenta que se debe duplicar el valor de voltaje proveniente del divisor, para tal fin se subdividió la etapa en 3 circuitos con amplificadores operacionales: el primero un seguidor de tensión para el acople de impedancia entre la etapa presente y la salida del divisor de voltaje, el segundo un amplificador inversor con ganancia 2, y el ultimo es otro amplificador inversor con ganancia unitaria. Para el diseño del amplificador inversor: A v= 2=

V salida =2 V entrada

Rsalida Rentrada

Rsalida =2 Rentrada Se asume un valor de 5kΩ para Rentrada y un valor de 10kΩ para Rsalida. De igual forma se diseña el amplificador inversor de ganancia unitaria con ambas resistencias de 10kΩ. 1.3. Etapa de conversión análogo/digital Se utilizó el convertidor análogo/digital ADC0804 de 8bits, cuya conexión sugerida es la siguiente:

CLK Vcc

U4 C1 R6

150pF

10k

C2

1 2 3 4 5 8 10 9 19 6 7

100nF

CS RD WR CLK IN INTR A GND D GND VREF/2 CLK R VIN+ VINADC0804

VCC DB0(LSB) DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7(MSB)

20 18 17 16 15 14 13 12 11

R14

R13

R12

R11

R10

R9

R8

R7

220

220

220

220

220

220

220

220

VADC

D8

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

LED-BLUELED-BLUELED-BLUELED-BLUELED-BLUELED-BLUELED-BLUELED-BLUE

2. Una tabla que especifique que valor binario le corresponde a cada valor de voltaje generado por el potenciómetro, si la variación se hace cada 0,5 voltios. Division=

V max 5V = =10 Variacion 0.5 V

Lo cual indica que dividirá el rango de 0 a 5V en 10 partes iguales. Dado que el convertidor ADC0804 trabaja con 8 bits, se pueden obtener 256 valores digitales desde el 0 hasta el 255; los valores a considerar se determinan dividiendo el conjunto en 10 partes iguales y aproximar los valores al entero inmediatamente menor, tal como se indica en la siguiente tabla: Voltaje (V) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

Convertidor 0 25 51 76 102 127 153 178 204 229 255

Valor binario esperado 00000000 00011001 00110011 01001100 01100110 01111111 10011001 10110010 11001100 11100101 11111111