Taller Electronicos

 

Taller primer corte. 1 Natalia Riveros Carlos Rey 1.  El esquemático de la figura 1 corresponde corr esponde a un sistema de electrocardiografía. Este está dividido en dos circuitos. El primer corresponde al canal de registro r egistro de biopotenciales, y está formado por los elementos INA326 y el e l amplificador A3, tiene como entrada los electrodos y como salida el nodo vout. El segundo circuito, llamado circuito de pierna derecha, sirve como realimentación al cuerpo cuer po para reducir las interferencias de modo común en el cuerpo, y está formado por los amplificadores A1 y A2; este circuito tiene como entrada el nodo v3 y salida el nodo v5. Las resistencias de 390KΩ conectadas a la

entrada del INA y a la salida del amplificador A2 son elementos de protección y no tienen influencia en el circuito. Las resistencias de 40 KΩ conectadas entre el INA y el nodo v3 tienen el objetivo de promediar las señales de entrada, y por tanto obtener el modo común entre las entradas v1 y v2.

Para el sistema de electrocardiografía responda re sponda los siguientes puntos.

a.)  En qué configuración se encuentran conectados los amplificadores operacionales A1, A2 y A3? A1= Buffer o seguidor A2=Configuración inversora A3=Configuración inversora b.)  Qué factor de ganancia de tensión se percibe entre los nodos v3 y v4? A1= Buffer o seguidor Y V3 está en su entrada y V4 está a su salida su ganancia es de 1 1   c.)  Qué factor de ganancia de tensión se percibe entre los nodos v4 y v5? v 5? A2=Configuración inversora 

Entonces  =

  −    =

 −3 

  = 19,5 

 

d.)  Qué factor de ganancia de tensión se percibe entre los electrodos y la salida del INA? G=5 e.)  Qué factor de ganancia de tensión se percibe entre los nodos v8 y vout? A3=Configuración inversora Entonces

 

=

  −

  −





 =

  = 200 

f.)  Cuál es la ganancia total del canal ? Se multiplica la ganancia de INA y la ganancia que nos dio en A3 5*(-200)=-1000  g.)  Cuál es la ganancia total del circuito de pierna derecha? Se multiplica la ganancia de A1 y la ganancia que nos dio en A2 5*(19,5)=-19,5

2.  Diseñe un circuito que permita amplificar y adecuar una señal obtenida por un sensor lineal de temperatura que registra entre -70°C y 70°C. El sensor emite una señal en mili voltios equivalentes a los grados centígrados registrados. Así, una tensión de 10mV corresponde a un temperatura de 10°C y una señal de -30mV equivale a -30°C. Esta señal será leída por un Arduino, que puede leer señales entre 0 y 5V. Diseñe e ell amplificador de forma que se aproveche todo el rango de entrada del Arduino. Recuerde que el Arduino solo registra señales positivas, entonces usted deberá hacer hace r que el punto medio (2.5V) equivalga a la temperatura 0°C, la tensión te nsión 0 equivalga a -70° y la tensión 5V equivalga a 70°C. 

 

  3. El circuito de la figura 2 utiliza un termistor para medir la temperatura de un bioreactor y activa o desactiva un calentador eléctrico para regular la temperatura. El termistor es simplemente un resistencia que varía con la temperatura. Según los datos del termistor, cuando este alcanza una temperatura de 70°F el valor de resistencia entre sus terminales es de 1.7 KΩ. También se sabe

que en la medida que aumenta la temperatura aumenta la resistencia del termistor. Para este sistema responda:

a.) Explique detalladamente cómo funciona el sistema. b.) En qué valor debe ser ajustado el potenciómetro para que el sistema desconecte el calentador cuando se superen los 70°F?

 

  4.  Diseñe un circuito que permita promediar, amplificar y adecuar las señales obtenidas por sensores lineales de temperatura que registran r egistran entre -20°C y 70°C. El sensor emite una señal en mili voltios equivalentes a los grados centígrados registrados. Así, una tensión de 10mV corresponde a una temperatura de 10°C y una señal de -30mV equivale a -30°C. Esta señal será leída por un Arduino, que puede leer le er señales entre 0 y 5V. Diseñe el amplificador de forma que se aproveche todo el e l rango de entrada del Arduino. Recuerde que el Arduino solo registra señales positivas

 

 

5.  Diseñe un circuito que permita obtener el e l promedio ponderado de 5 sensores de temperatura distribuidos en un invernadero. Se sabe que los sensores se nsores 1 y 5 están ubicados en lugares donde debe ser más crítico el control de temperatura y por tanto su registro tiene más peso en el cálculo de la ponderación. Por esto, el peso ponderado de estos sensores es 2.5 veces el e l de cualquiera de los otros 3 sensores. Estos tres sensores tienen el mismo peso entre ellos en la ponderación.

 

  6.  Un sumador ponderado está diseñado para promediar cuatro señales provenientes de sensores de presión. La resistencia Rx conectada entre la salida y el terminal no inversor es de 10KΩ. Calcule el valor de las otras resistencias del circuito 

 

7.  El circuito con sumador ponderado del punto anterior sufrió una falla en uno de los sensores. Proponga la solución con el menor número de cambios c ambios posibles para que el circuito continúe funcionando con solo 3 sensores.

8.  Dibuje la configuración inversora y no inversora y obtenga las ecuaciones ec uaciones de ganancia haciendo análisis de circuitos. Después diseñe un amplificador de ganancia -10 y uno de ganancia 35.

INVERSORA

 

 

No INVERSORA

 

9.  Se necesita realizar integración matemática de una señal de voltaje dentro de un sistema de control de una prótesis robótica para un brazo. Se requiere que la señal se ñal además sea amplificada por un factor de -10. Diseñe el circuito que podría realizar esta función.

10.  Se tiene una aplicación en la cual se tienen tiene n dos muestras de agua independientes (Muestra A y Muestra B). El nivel de contaminación del agua por cierto mineral se estima usando tiras reactivas que producen una intensidad de color en función del nivel de presencia del mineral. A más intensidad de color más presencia del mineral. Este color puede ser detectado con un sensor de color que proporciona un voltaje e en n función del color (más color más voltaje). En el experimento la muestra A es una muestra de referencia con baja contaminación y la muestra B es una muestra con agua muy contaminada con el mineral a la que se le está haciendo un proceso de descontaminación que eventualmente retirará el mineral de la misma. Diseñe un sistema basado en amplificador operacional que permita indicar cuando la concentración del contaminante en la muestra B haya llegado a valores inferiores al de la muestra de referencia. Realice un dibujo mostrando el concepto del experimento y el circuito electrónico

 

11.  Por qué son necesarios los amplificadores de instrumentación en sistema de medición de biopotenciales La función esencial de los amplificadores de biopotenciales es tomar una señal eléctrica débil de origen biológico e incrementar su amplitud para después ser procesada, grabada o desplegada; usualmente éstos son amplificadores de voltaje. Para su uso biológico todos los amplificadores de biopotenciales deben cumplir con ciertos requerimientos básicos, entre ellas, deben tener alta impedancia de entrada con el objeto de proveer carga mínima a la señal que va a ser medida me dida