1. Un sistema de control de emisiones de un motor de combustión interna con un aire-combustible de mezcla y dosificación de dispositivos para el suministro de aire proporcionado mezcla de combustible al cilindro de dicho motor de acuerdo con un bajo nivel de ruido y largo plazo deriva de compensación de la señal de corrección de errores, que comprende:un sensor de la composición de gases de escape para la detección de la concentración de una composición de las emisiones de gases de escape de dicho motor para generar un representante de la primera señal de lo sentido de concentración;
medios para generar, dijo compensada señal de corrección de errores, y
medios para controlar la relación aire-combustible de mezcla y dosificación de dispositivo en respuesta a dicha compensación de la señal de corrección de errores;
dijo compensada corrección de error de generación de la señal significa que comprende:
(a) los medios para generar una segunda señal sustancialmente representante de un valor medio de dicha señal de primera;
(b) los medios para la generación de un representante de tercera señal de la diferencia en la amplitud de dichas señales entre primero y segundo;
(c) los medios para combinar la señal de dicho tercero con un voltaje de CC predeterminada con un nivel más alto que el ruido de manera que dicha tercera señal fluctúa por encima y por debajo de dicha tensión de corriente continua, y
(d) los medios para modificar la amplitud de dicha señal combinada de conformidad con una característica de control predeterminados para generar dijo compensada señal de corrección de error.
2. Un sistema de control de emisiones según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios de tercera generación de la señal y la combinación de dichos medios comprenden un amplificador operacional con una primera y una segunda entrada conectados a través de una resistencias de primero y segundo de valores de resistencia igual a la generación de productos de dicha segunda señal medios y dijo que la composición de escape del sensor, respectivamente, dijo el primero de los cuales más de entrada conectados a través de una resistencia de tercero a la salida del mismo, y dijo segunda entrada parcialidad en dicho previamente voltaje de CC a través de una resistencia de sesiones, en donde dicha tercera y cuarta resistencias tienen valores de igual resistencia.
3. Un sistema de control de emisiones según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios de tercera generación de la señal y la combinación de dichos medios comprenden un inversor para invertir la polaridad de una de las salidas de dichos medios de generación de segundos de la señal y la composición de dicho sensor de gases de escape, una fuente de potencial DC en , dijo voltaje predeterminado, y un amplificador de la suma receptivo de dicho polaridad de la señal invertida, la otra de dichas señales, que no se invierte en la polaridad y dijo que la tensión continua.
4. Un sistema de control de emisiones según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios de tercera generación de la señal y la combinación de dichos medios comprenden un amplificador operacional con una primera y una segunda entrada conectados a través de un primer y un segundo resistencias de los valores de resistencia igual a las salidas de señal de segunda generación, dijo medios y dijo que la composición de escape del sensor, respectivamente, dijo el primero de los cuales más de entrada conectados a través de una resistencia de tercero a la salida del mismo, dijo segunda entrada parcialidad al potencial de tierra a través de una resistencia de sesiones, en donde dicha tercera y cuarta resistencias tienen valores de resistencia a la igualdad, y una suma amplificador receptor de la salida de dicho amplificador operacional y una tensión continua de dicho valor predeterminado.
5. Un sistema de control de emisiones según la reivindicación 1, donde la segunda generación de la señal significa dispone de un detector de pico conectado a la salida de dicho sensor de escape de la composición y un divisor de tensión conectado entre dicho detector de pico y la tierra, la salida de dicho divisor de tensión de estar conectado a dijo que la generación de tercera señal significa.
6. Un sistema de control de emisiones según la reivindicación 5, caracterizado porque dicho detector de pico cuenta con un diodo y una serie de condensadores conectados entre la salida de dicho sensor de escape de la composición y el suelo, el punto intermedio, dijo diodo y el condensador está conectado a dicho divisor de tensión.
7. Un sistema de control de emisiones según la reivindicación 1, que comprende además medios para la detección de parámetros de funcionamiento de un motor para generar una señal eléctrica correspondiente y los medios para variar, dijo voltaje DC de conformidad con dicho genera la señal eléctrica.
Descripción:
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere generalmente a los sistemas de control de emisiones para motores de combustión interna y, en particular a esos sistemas en los que la señal de corrección de errores fluctúa por encima y por debajo de un determinado nivel de CC que asegura un aire-combustible apropiada cuando el sensor composición de escape opera en condiciones desfavorables.
RESUMEN DE LA INVENCIÓN
Un objeto de la invención es proporcionar un sistema de control de emisiones de un motor de combustión interna con un sensor de la composición de escape, que se compone de un circuito de media para generar una señal que indica el valor medio de lo sentido composición, un equilibrio etapa de amplificador diferencial para generar una señal que representa la diferencia entre el valor instantáneo de la composición y sintió su valor promedio, y los medios para influir en el amplificador diferencial con un voltaje DC predeterminada para que la salida del amplificador diferencial fluctúa por encima y por debajo de la tensión continua.
Otro objeto de la invención es proporcionar un sistema de control de emisiones en el que la relación aire-combustible se sujeta a un valor apropiado cuando la salida del sensor es apropiado para el control de la retroalimentación.
Otro objeto de la invención es extender la vida útil del sensor de la composición de gases de escape.
Un todavía objeto adicional de la invención es proporcionar un sistema de control de emisiones que es generador de ruido en el medio ambiente prevaleciente.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
FIG. 1 es un primer ejemplo de realización de la invención;
FIG. 2 es una forma de onda de la salida del sensor de la composición de gases de escape;
FIG. 3 es una forma de onda de la salida del amplificador diferencial equilibrado;
FIG. 4 es una alternativa de realización de la invención;
FIG. 5 es una nueva alternativa de realización de la invención;
FIG. 6 es una modificación del circuito de media de la FIG. 1, y
FIG. 7 es una nueva modificación de la invención.
DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS
Haciendo ahora referencia a la figura. 1, aire-combustible, mezcla y dosificación de dispositivo 10 ofrece la mezcla aire-combustible a los cilindros del motor de combustión interna 11. La mezcla se quema y agotado a través de un convertidor catalítico de 12 dispuesto en el pasaje de escape. Una composición de escape como el sensor del sensor de oxígeno 13 es siempre en el lado aguas arriba "del convertidor catalítico para detectar la concentración del oxígeno residual en las emisiones y proporciona un representante de la salida de la concentración de oxígeno percibió a un amplificador de amortiguamiento DC 14. La salida del amplificador intermedio 14 está conectado a un circuito de media o un filtro RC 15 formado por una resistencia R1 y un condensador C1 conectado a tierra para constituir una aportación a la entrada inversora del amplificador operacional 16 a través de una resistencia R2. La salida del amplificador intermedio 14 también está conectado a la entrada no inversora del amplificador operacional 16 a la resistencia R2 tengan el mismo valor de resistencia como la resistencia R2. Al conectar la entrada inversora y la salida por medio de una resistencia R3 y la conexión de la entrada no inversora a una fuente de tensión V s a través de una resistencia R3 de resistencia igual a la resistencia R3, el amplificador operacional 16 actúa como un amplificador diferencial equilibrado. La salida del amplificador diferencial balanceada 16 se suministra con un controlador proporcional / integral 17, en que la amplitud de la señal de entrada queda modificado de conformidad con las características de control proporcional e integral para proporcionar la señal de corrección de errores a la relación aire-combustible de mezcla y dosificación de dispositivo 10.
En la operación, la relación aire-combustible es controlado por la señal de realimentación del controlador de 17 años en un valor deseado que normalmente en las proximidades de la estequiometría en el que las emisiones nocivas (CO, HC, NOx) son al mismo tiempo convertirse en productos inofensivos la eficiencia de conversión máxima por el convertidor catalítico 12.
La salida del sensor de la composición de escape 13 representa el percibido concentración de oxígeno, pero su amplitud tiende a oscilar por el tiempo que demora el sistema inherente en la respuesta a la misma entrada a pesar de que el vehículo esté estacionario de conducción normal. El oxígeno amplifica la señal representante V se filtra a través del circuito de filtro RC 15 y la tensión V A través del condensador C1 representa el promedio o valor medio de las diversas percibió la concentración de oxígeno. Este valor medio es una referencia para el amplificador diferencial de 16 a generar una salida para indicar la desviación del valor instantáneo de la concentración de oxígeno percibido de la concentración de oxígeno a la media.
Dado que la impedancia del sensor de oxígeno 13 varía en función de la temperatura del gas de escape, así como una función del tiempo durante un período considerable de uso, el valor medio de la concentración de oxígeno percibido es una indicación de tales factores que afectan el rendimiento operativo de la Sensor de 13. Por lo tanto, la tensión V A se puede utilizar para compensar los errores derivados de la realización de cambiar el sensor de modo que su rango de temperatura de funcionamiento y su tiempo de vida útil puede ser ampliado. Como se ilustra en la figura. 2, los valores de pico superior de la concentración sintió representada por V de voltaje varía en función de la temperatura del gas de escape, mientras que sus valores inferiores de pico están constantemente en el nivel cero de tensión, y por lo tanto la tensión de forma de onda V Avaría en función de los gases de escape temperatura del gas.
Consideremos ahora el detalle del amplificador diferencial de equilibrado 16. Suponga que las resistencias R2 = R2 = 'R3 = R3', entonces el amplificador operacional 16 opera como un amplificador de ganancia unitaria. Si la tensión V S es 1 / 2 de la amplitud del pico máximo de la tensión V, la salida del amplificador diferencial es 16 V D = V S+ R3/R2 (VV A) = V S + (VV A). Dado que el valor en el paréntesis que representa la diferencia entre la tensión de entrada aplicada al amplificador diferencial, la salida del amplificador V D 16 fluctúa por encima y por debajo de la constante de potencial V DC S por el importe proporcional a la diferencia (VV A) como se ilustra en FIG. 3.
FIG. 4 es una alternativa de realización de la invención en el que la salida del circuito de un promedio de 15 es de polaridad invertida por un inversor de 20 y se aplica a la entrada inversora de un amplificador suma 21. A la entrada inversora del amplificador de 21 están conectados la salida del amplificador de búfer 14 y una fuente de voltaje DC V S. La entrada no inversora del amplificador de la suma está conectado a tierra. Amplificador de 21 combina estos voltajes de entrada para generar una salida que tiene la característica de amplitud como en la encarnación anterior.
Alternativamente, el amplificador diferencial de 16 de la FIG. 1 se puede organizar como se muestra en la figura. 5, en que la entrada no está conectado al potencial de tierra en lugar de lo positivo de suministro DC V s, de modo que su producción fluctúa por encima y por debajo del nivel de potencial cero por el importe proporcional a la diferencia de tensión entre los dos de entrada y se aplica a un amplificador de la suma 23 a la que también se aplica un voltaje DC de la fuente V s. Por lo tanto, la salida del amplificador de la suma 23 es una tensión de fluctuar por encima y por debajo de la polarización de la fuente V s.
El circuito de un promedio de 15 pueden ser modificados en la figura. 6, en que el circuito 15 se muestra como que comprende detector de pico formado por un diodo D1, con su ánodo conectado a la salida de un amplificador de búfer 14 y un C2 condensador conectado al cátodo del diodo. Un divisor de voltaje formado por resistencias conectadas en serie R5 y R6 es conectado entre el cátodo de diodo D1 y la tierra. El punto intermedio de las resistencias R5, R6 está conectado al amplificador diferencial equilibrado 16 a la resistencia R2. El condensador C2 se carga a través del diodo D1, siempre que el potencial en la salida del amplificador de búfer 14 es mayor que el potencial en el condensador C2. Cuando la tensión máxima se alcanza la tensión en el condensador C2 de forma exponencial se reducirá a través de la conectadas en serie y resistencias R5, R6. El tiempo constante C2 (R5 + R6) es elegido de modo que la tensión en el condensador C2 se mantendrá prácticamente constante durante el período comprendido entre el pico de tensiones sucesivas de la percibió concentración de oxígeno. El voltaje a través del condensador C1 se reduce a un valor determinado por la relación de las dos resistencias R5, R6, de modo que la tensión en el punto intermedio del divisor de voltaje representa sustancialmente el valor medio de la concentración de oxígeno percibido.
Desde la señal de entrada al controlador 17 se dispone a fluctuar por encima y por debajo del nivel de voltaje de DC predeterminada, el punto de control se fija al nivel de la CC de la señal no válida cuando se entrega desde el sensor de la composición de escape durante sus condiciones de trabajo desfavorables, como motor frío iniciar.
Debido a la configuración del circuito equilibrado. Los componentes de ruido se cancela en la salida del amplificador diferencial.
Desde la salida del amplificador diferencial balanceada 16 es una indicación de la diferencia entre el valor medio de la percibió el contenido de oxígeno y su valor instantáneo, el error resultante de la evolución del rendimiento operativo, el sensor puede ser compensado por lo que su vida útil puede ser prolongada.
La fuente de voltaje de CC Vs. pueden ser obtenidos de un motor de funcionamiento del sensor de parámetros se muestra en la Figura 30. 7. El sensor detecta 30 diferentes parámetros de funcionamiento del motor, tales como la ingesta de vacío y la velocidad del motor y genera una señal eléctrica correspondiente, que se superpone sobre una tensión continua de una fuente DC 32. Por lo tanto, la tensión de salida Vs pueden variar de acuerdo con las condiciones del motor percibido. Si la condición de ralentí es detectado por el sensor de 30, la tensión de salida Vs variará de acuerdo a un valor que es más adecuado para tales condiciones de funcionamiento del motor. Por lo tanto, en presencia de una falla del sensor de composición 13, la tensión de salida Vs no se verá afectada por los 30 sensores y la relación aire-combustible es controlado por un valor que sólo es adecuado para tal condición no. Esto es particularmente ventajoso cuando la relación aire-combustible se desvía del valor estequiométrico, por un período prolongado de tiempo debido a la ocurrencia de perturbaciones externas, tales como la aceleración o desaceleración súbita desde los parámetros del motor se percibió que la tensión Vs polarización DC variar en llevar la fuerza de aire controlado-combustible a un valor adecuado.
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OSIRIS A. CAICEDO S. CRF
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sábado, 13 de febrero de 2010
Amplificador de Instrumentación
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Un amplificador que acepta una señal de voltaje como una entrada y produce una versión en escala lineal de esta señal en la salida, es un circuito cerrado amplificador de ganancia fija, por lo general diferencial, y tiene alta impedancia de entrada, la deriva de baja y alta común rechazo de modo en una amplia gama de frecuencias. Un especial de amplificador de uso lineal, utilizados para la amplificación de la diferencia exacta entre los dos (a menudo pequeños) las tensiones, a menudo en la presencia de voltajes de modo mucho más común, y con un par de diferencial (por lo general de alta impedancia) terminales de entrada, conectados a fuentes de in1 V y V in2; una diferencia bien definida la ganancia en modo de marcos alemanes, y una salida de tensión V a cabo, la satisfacción de la relación que figura en la ecuación de abajo.  Amplificadores de instrumentación se utilizan para interfaz de dispositivos de bajo nivel, como medidores de presión, transductores de presión y efecto Hall sensores magnéticos, en un posterior proceso de alto nivel, tales como analógico a digital. Véase el amplificador,amplificador diferencial, la presión transductor, calibrador de tensión ¿Cómo Kalipedia en su existencia? A un amigo acerca de nosotros, añadir un enlace a esta página, agregar el sitio a iGoogle, o webmaster visite la página de contenido libre diversión. Los circuitos integrados En miniatura circuitos electrónicos producidos dentro y en un solo cristal semiconductor, generalmente silicio. Los circuitos integrados varían en complejidad de los circuitos lógicos simples y amplificadores, acerca de 1 / 20 pulg (1,3 mm) cuadrados, a gran escala de circuitos integrados hasta cerca de 1 / 2 pulgada (12 mm) cuadrados. Que pueden contener millones de transistores y otros componentes que proporcionan los circuitos de memoria y subsistemas complejos tales como la lógica de microordenadores unidades de procesamiento central. Ver Semiconductor Los circuitos integrados consisten en la combinación de activos de dispositivos electrónicos tales como transistores y diodos con componentes pasivos como resistencias y condensadores, dentro y sobre un cristal semiconductor único. La construcción de estos elementos dentro de los semiconductores se logra mediante la introducción de impurezas eléctricamente activas en regiones bien definidas de los semiconductores. La fabricación de circuitos integrados implica por lo tanto los procesos como la deposición de vapor de la fase de semiconductores y aislantes, la oxidación, la difusión en estado sólido, la implantación de iones, el depósito vacío, y la pulverización. En general, los reemplazos, los circuitos integrados no son pura y simple de circuitos electrónicos ensamblados con componentes discretos. Ellos representan una extensión de la tecnología por la cual se hacen los transistores plano de silicio. Debido a esto, los transistores o las modificaciones de las estructuras de transistor son los dispositivos principales de los circuitos integrados. Los métodos de fabricación de resistencias de buena calidad y condensadores que se han ideado, pero el tercer tipo importante de componentes pasivos, inductores, se simularán con circuitos complejos o añadidos a los circuitos integrados como componentes discretos. Véase transistor Los circuitos integrados se pueden clasificar en dos grupos en función del tipo de transistores que emplean: bipolar, circuitos integrados, en el que el elemento principal es el transistor de unión bipolar, y semiconductores de óxido metálico (MOS) de circuitos integrados, en la que el principal elemento es el transistor MOS. Ambos dependen de la construcción de un modelo deseado de impurezas actividad eléctrica en el cuerpo de los semiconductores, y en la formación de una estructura de interconexión de las películas de metal en la superficie del semiconductor. Circuitos bipolar generalmente se utiliza cuando se requiere mayor velocidad de la lógica, y MOS para la integración a escala mayor o menor disipación de energía. De alto rendimiento de los transistores bipolares y MOS complementario (CMOS), los transistores se han combinado en el mismo chip (BiCMOS) para obtener la combinación de circuitos de alta velocidad y alta densidad. Bipolar circuitos integradosLa tendencia hacia una mayor complejidad está determinada por la economía de la fabricación de circuitos integrados. Debido a la naturaleza de este proceso de fabricación, todos los circuitos en una rebanada se fabrican juntos. En consecuencia, el circuito más cabida en un segmento, el más barato de los circuitos se convierte. Dado que las pruebas y el embalaje coste dependerá del número de fichas, es conveniente, a fin de mantener los costos bajos, a gente más circuitos en un chip dada, más que para aumentar el número de chips por oblea. Los circuitos integrados basados en amplificadores son llamados amplificadores lineales, porque por lo general presentan una respuesta lineal proporcional a las variaciones de la señal de entrada. Sin embargo, la categoría incluye amplificadores sentido de la memoria, las combinaciones de las funciones de procesamiento analógico y digital, y otros circuitos con características no lineales. Algunas combinaciones digitales y analógicas incluyen analógico-digital converters, controles de tiempo, y los módems (comunicaciones de datos modulador-demodulador de unidades). Consulte analógico a digital conver-ter, comunicaciones de datos En el continuo esfuerzo por aumentar la complejidad y la velocidad de los circuitos digitales, y las características de rendimiento y versatilidad de los circuitos lineales, un importante papel ha sido desempeñado por el descubrimiento y desarrollo de nuevos tipos de dispositivos semiconductores activos y pasivos que son adecuados para su uso en circuitos integrados.Entre estos dispositivos es el transistor PNP que, cuando se utiliza junto con los transistoresNPN estándar descritas anteriormente, se presta una mayor flexibilidad en el diseño de circuitos integrados. Circuitos integrados MOSVarios tipos principales de tecnologías de fabricación de dispositivos MOS se han desarrollado desde la década de 1960. Ellos son (1) puerta de metal-p-MOS de canal (OGP), que utiliza el aluminio para los electrodos y las interconexiones; (2)-silicio p puerta MOS de canal-, el silicio policristalino empleo para los electrodos de la puerta y la capa de interconexión primero; (3) MOS de canal n (NMOS), que suele ser la compuerta de silicio, y (4) MOS complementario (CMOS), que emplea a ambos p-n de canales y dispositivos de canal. Tanto en lo conceptual y estructuralmente el transistor MOS es un dispositivo mucho más simple que el transistor bipolar. De hecho, su principio de funcionamiento ha sido conocida desde la década de 1930, y el esfuerzo de investigación que llevó al descubrimiento del transistor bipolar fue originalmente destinado a desarrollar el transistor MOS. Lo que mantiene este dispositivo simple de la utilización comercial hasta 1964, es el hecho de que depende de las propiedades de la superficie del semiconductor para su funcionamiento, mientras que el transistor bipolar depende principalmente de la mayor parte de las propiedades del cristal semiconductor. Por lo tanto los transistores MOS se convirtió en práctica sólo cuando la comprensión y el control de las propiedades de la superficie de silicio oxidado se había perfeccionado en un grado muy grande. Un simple circuito CMOS inversor se muestra en la figura. 2. Las puertas de la N-canal y p-transistores de canal están conectadas entre sí como son los desagües. La conexión de entrada común es el nodo de entrada mientras que la conexión de desagüe común es el nodo de salida. Un condensador se añade el nodo de salida para el modelo de carga se espera de las etapas siguientes en los circuitos típicos. Cuando el nodo de entrada está en el estado "bajo" a 0 V, la N-GATE canal a la fuente de voltaje es de 0 V, mientras que el P-puerta canal voltaje de la fuente es de -5 V. La N-transistor de canal requiere una puerta positiva -a-voltaje de la fuente, que es mayor que la tensión umbral del transistor (típicamente 0.5-1 V), antes de que comenzará a conducir la corriente entre el drenaje y la fuente. Así, con una puerta de 0-V-a-voltaje de la fuente será apagado y sin corriente fluirá a través del drenaje y de las regiones de origen. El transistor de canal p, sin embargo, requiere una tensión negativa entre la puerta y la fuente que es menor que su tensión de umbral (normalmente -0,5 a -1,5 V). La puerta-5-V-para-el potencial fuente es claramente inferior a la tensión de umbral, y el p-canal se activa, la realización de corriente de la fuente a la fuga, y por lo tanto la carga hasta el condensador de carga. Una vez que el condensador se carga al estado de "alta" a 5 V, el transistor ya no realizar porque ya no será una diferencia de potencial entre la fuente y las regiones de drenaje. Cuando la entrada está ahora sometida a estado de "alta" a 5 V, ocurre justo lo contrario. Eln-transistor de canal se encenderá mientras que el P-canal será apagado. Esto permitirá que el condensador de carga a descarga a través de la N-transistor de canal resultante en el voltaje de salida al pasar de un estado de "alta" a los 5 V a un estado de "baja" a 0 V. Una vez más, una vez que no hay diferencia de potencial entre la fuga y la fuente (condensador de alta a 0 V), el flujo de corriente se detendrá, y el circuito será estable. Este circuito simple ilustra una característica muy importante de los circuitos CMOS. Una vez que el condensador de carga ha sido o bien condenado a 5 V o dado de alta de nuevo a 0 V, no hay flujo de corriente, y la energía de reserva es muy bajo. Esta es la razón de la gran popularidad de la batería CMOS para los sistemas basados en. Ninguna de las otras tecnologías MOS ofrece esta característica sin las técnicas de circuito complejo, y aún así no suele coincidir con la energía de reserva bajo de la CMOS. Los circuitos bipolares discutido anteriormente requieren aún más potencia de estas tecnologías MOS. El precio de menor potencia CMOS son los pasos de fabricación adicionales necesarios (10-20% más) en comparación con NMOS. BiCMOS circuitos integradosFabricaciónDiseñarCircuitos de arseniuro de galioLos circuitos integrados sobre la base de arseniuro de galio (GaAs) han entrado en uso en aumento desde finales de 1970. La principal ventaja de estos circuitos es su velocidad de conmutación rápida.El campo de arseniuro de galio-transistor de efecto de (GaAs FET) es un dispositivo de portadores mayoritarios en la que el área transversal de la trayectoria de la realización de los transportistas se varía el potencial aplicado a la puerta. A diferencia de la IC, la puerta de la FET de GaAs es una barrera de Schottky compuestos de metal y el arseniuro de galio.Debido a la diferencia en las funciones de trabajo de los dos materiales, se forma una unión.La región de agotamiento asociado a la unión es una función de la diferencia en el voltaje de la puerta y el canal de conducción, y la densidad de dopaje de la canal. Al aplicar una tensión negativa a la puerta, los electrones en la puerta de la canal se repelen, se extiende la región de agotamiento en el canal de conducción. La variación en la altura de la porción de la realización del canal causados por el cambio en la extensión de la región de agotamiento altera la resistencia entre la fuga y la fuente. Así, el voltaje negativo en la puerta modula la corriente que fluye entre el drenaje y la fuente. Como la altura del canal de conducción se reduce la tensión de puerta o cuando se aumenta la tensión de fuga, la velocidad de los portadores de carga (electrones del n-tipo de arseniuro de galio) con el aumento de la puerta (similar al agua en una manguera cuando su camino se constreñida al pasar por la boquilla).La velocidad de las compañías sigue aumentando con la tensión de fuga en aumento, al igual que la actual, hasta que su velocidad se obtiene saturadas (alrededor de 10 7 cm / s ó 3 × 105 m / s para el arseniuro de galio). En ese momento, el dispositivo está en la zona saturada de la operación, es decir, la corriente es independiente de la tensión de drenaje. http://encyclopedia2.thefreedictionary.com/instrumentation+amplifier OSIRIS A. CAICEDO S. CRF |
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CONTROL AUTOMATIZADO DEL AFORO DE AFLUENTES DEL LAGO DE CHÁPALA
DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
El medidor digital de nivel es un sistema electrónico que sustituirá a los medidores de sonda localizados en diferentes registros de nivel distribuidos en puntos estratégicos de la rivera del Lago de Chápala., En cada uno de los registros de nivel, que existen actualmente, se colocada un sistema digital como el que se describe a continuación: El medidor consta de tres módulos: el primer modulo contiene el instrumento de medición, el segundo modulo es un banco de datos, el tercer modulo es la interfase por medio de radio frecuencia con una computadora. Para describir el circuito que contienen estos módulos, identificaremos tres partes principales :
A) Etapa Analógica
B) Etapa Digital
C) Etapa de Transmisión
La etapa analógica contiene un sensor de presión diferencial ( motorola ), y un amplificador de instrumentación. Esto forma parte del primer modulo de nuestro registro de nivel. La segunda etapa inicia con un convertidor análogo - digital y continua con el proceso de toma de lecturas del sensor y almacenamiento de datos en una memoria. Todo esto logrado con el microcontrolador 8031 ( INTEL ). La tercera etapa es la etapa de transmisión que inicia con la toma de lecturas del microprocesador y se envían por radio frecuencia a una computadora, Debido a que el sistema funcionara en un medio rural, el suministro de energía es una batería recargable.
ETAPA ANALÓGICA
Para lograr un instrumento electrónico que mida el nivel del liquido en un medio tal como lo es el Lago de Chápala, aprovecharemos la presión hidrostática del medio por medio de un medidor de presión diferencial de diafragma. Para ello utilizamos un sensor MPX 5050 (motorola), los parámetros a considerar por el sensor son :
La presión que existe en la superficie del liquido y la presión que ejerce el agua en el mismo punto de la referencia anterior. Esto se logra haciendo llegar el puerto de presión del sensor hasta el fondo del medio a través de una tubería ( debidamente sellada ) de manera que el agua entre en el tubo y empuje el aire que había en la tubería. La otra boquilla del sensor quedara expuesta al medio ambiente. Por lo tanto, la señal que obtenemos del sensor representa la diferencia de presión entre sus puertos y es una respuesta totalmente lineal. Por teoría sabemos que la presión hidrostática en un punto del fondo de un tanque abierto es proporcional a la altura del liquido en ese punto y a su peso especifico.
Es decir: p = h * ç en la que:
P = Presión
H = Altura del liquido sobre el instrumento
Ç = Peso especifico del liquido
Esto nos permite utilizar el tipo de sensor antes mencionado. Además, conociendo el peso especifico del liquido podemos conocer el nivel que nosotros necesitamos, el siguiente paso de esta etapa es tratar la señal en un amplificador de instrumentación cuyas características son las siguientes:
ETAPA DIGITAL
En resumen, la tarea de esta etapa es tomar una lectura de nivel cada determinado tiempo y almacenarla hasta que el usuario solicite la salida de datos que se haya logrado hasta el momento en que se separen los módulos que se conforman el registro de nivel.
ETAPA DE TRANSMISIÓN
http://proton.ucting.udg.mx/expodiel/enero95/F21.html
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El medidor digital de nivel es un sistema electrónico que sustituirá a los medidores de sonda localizados en diferentes registros de nivel distribuidos en puntos estratégicos de la rivera del Lago de Chápala., En cada uno de los registros de nivel, que existen actualmente, se colocada un sistema digital como el que se describe a continuación: El medidor consta de tres módulos: el primer modulo contiene el instrumento de medición, el segundo modulo es un banco de datos, el tercer modulo es la interfase por medio de radio frecuencia con una computadora. Para describir el circuito que contienen estos módulos, identificaremos tres partes principales :
A) Etapa Analógica
B) Etapa Digital
C) Etapa de Transmisión
La etapa analógica contiene un sensor de presión diferencial ( motorola ), y un amplificador de instrumentación. Esto forma parte del primer modulo de nuestro registro de nivel. La segunda etapa inicia con un convertidor análogo - digital y continua con el proceso de toma de lecturas del sensor y almacenamiento de datos en una memoria. Todo esto logrado con el microcontrolador 8031 ( INTEL ). La tercera etapa es la etapa de transmisión que inicia con la toma de lecturas del microprocesador y se envían por radio frecuencia a una computadora, Debido a que el sistema funcionara en un medio rural, el suministro de energía es una batería recargable.
ETAPA ANALÓGICA
Para lograr un instrumento electrónico que mida el nivel del liquido en un medio tal como lo es el Lago de Chápala, aprovecharemos la presión hidrostática del medio por medio de un medidor de presión diferencial de diafragma. Para ello utilizamos un sensor MPX 5050 (motorola), los parámetros a considerar por el sensor son :
La presión que existe en la superficie del liquido y la presión que ejerce el agua en el mismo punto de la referencia anterior. Esto se logra haciendo llegar el puerto de presión del sensor hasta el fondo del medio a través de una tubería ( debidamente sellada ) de manera que el agua entre en el tubo y empuje el aire que había en la tubería. La otra boquilla del sensor quedara expuesta al medio ambiente. Por lo tanto, la señal que obtenemos del sensor representa la diferencia de presión entre sus puertos y es una respuesta totalmente lineal. Por teoría sabemos que la presión hidrostática en un punto del fondo de un tanque abierto es proporcional a la altura del liquido en ese punto y a su peso especifico.
Es decir: p = h * ç en la que:
P = Presión
H = Altura del liquido sobre el instrumento
Ç = Peso especifico del liquido
Esto nos permite utilizar el tipo de sensor antes mencionado. Además, conociendo el peso especifico del liquido podemos conocer el nivel que nosotros necesitamos, el siguiente paso de esta etapa es tratar la señal en un amplificador de instrumentación cuyas características son las siguientes:
- La ganancia de voltaje, desde la entrada diferencial a la salida de extremo único, se establece por un resistor.
- La resistencia de entrada de ambas entradas es muy alta y no cambia conforme se varia la ganancia.
- El voltaje de salida no depende del voltaje común a ambas tensiones de entrada, solo a su diferencia.
En resumen, la tarea de esta etapa es tomar una lectura de nivel cada determinado tiempo y almacenarla hasta que el usuario solicite la salida de datos que se haya logrado hasta el momento en que se separen los módulos que se conforman el registro de nivel.
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Origen del Amplificador Operacional
El concepto del amplificador operacional procede del campo de los computadores analógicos, en los que comenzaron a usarse técnicas operacionales en una época tan temprana como en los años 40. El nombre del amplificador operacional deriva del concepto de un amplificador dc (amplificador acoplado en continua) con una entrada diferencial y ganancia extremadamente alta, cuyas características de operación estaban determinadas por los elementos de realimentación utilizados.
Cambiando los tipos y disposición de los elementos de realimentación, podían implementarse diferentes operaciones analógicas; en gran medida, las características globales del circuito estaban determinadas solo por estos elementos de realimentación.
De esta forma, el mismo amplificador era capaz de realizar diversas operaciones y el desarrollogradual de los amplificadores operacionales dio logar al nacimiento de una nueva era en los conceptos de diseño de circuitos.
Los primeros amplificadores operacionales usaban el componente básico de su tiempo: la válvula de vacío. El uso generalizado de los amplificadores operacionales no comenzó realmente hasta los años 60, cuando empezaron a aplicarse las técnicas de estado sólido al diseño de circuitos amplificadores operacionales, fabricándose módulos que realizaban la circuiteria interna del amplificador operacional mediante el diseño discreto de estado sólido. Entonces, a mediados de los 60, se introdujeron los primeros amplificadores operacionales de circuito integrado. En unos pocos años los amplificadores operacionales integrados se convirtieron en una herramienta estándar de diseño, abarcando aplicaciones mucho más allá del ámbito original de los computadores analógicos.
Con la posibilidad de producción en masa que las técnicas de fabricación de circuitos integrados proporcionan, los amplificadores operacionales integrados estuvieron disponibles en grandes cantidades, lo que contribuyo a rebajar su coste. Hoy en día el precio de un amplificador operacional integrado de propósito general, con una ganancia de 100 dB, una tensión offset de entrada de 1mV, una corriente de entrada de 100 nA, y un ancho de banda de 1 MHz es inferior a 1 euro. El amplificador, que era un sistema formado antiguamente por muchos componentes discretos, ha evolucionado para convertirse en un componente discreto el mismo, una realidad que ha cambiado por completo el panorama del diseño de circuitos lineales.
Con componentes de ganancia altamente sofisticados disponibles al precio de los componentes pasivos, el diseño mediante componentes activosdiscretos se ha convertido en una perdida de tiempo y de dinero para la mayoría de las aplicaciones dc y de baja frecuencia. Claramente el amplificador operacional integrado ha redefinido las "reglas básicas" de los circuitos electrónicos acercando el diseño de circuitos al de sistemas. Lo que ahora debemos de hacer es conocer bien los AO (amplificadores operacionales), como funcionan, cuales son sus principios básicos y estudiar sus aplicaciones.
Esquemas y Configuraciones Externas.
El símbolo de un amplificador operacional es el siguiente:
Los Terminales son:
V+: Entrada no inversora.
V-: Entrada Inversora
Vout: Salida
Vs-: Alimentación negativa.
Normalmente los pines de alimentación son omitidos en los diagramas eléctricos por razones de claridad.
Lazo Abierto:
Si no existe realimentación, la salida del AO será la resta de sus 2 entradas multiplicada por un factor. Este factor suele ser del orden de 100000 (que se considera infinito en cálculos con el componente ideal). Por lo tanto si la diferencia entre las 2 tensiones es de 1mV la salida debería de ser 100V. Debido a la limitación que supone no poder entregar más tensión de la que hay en la alimentación, el AO estará saturado si se da este caso. Si la tensión mas alta es la aplicada a la Terminal positiva la salida será la que corresponde a la alimentación Vs+, mientras que si la tensión más alta es la de la Terminal negativa la salida será la alimentación Vs-
Lazo Cerrado:
Se conoce como lazo a la retroalimentación en un circuito. Aquí se supondrá realimentación negativa. Para conocer el funcionamiento de esta configuración se parte de las tensiones en las 2 entradas exactamente iguales, se supone que la tensión en la Terminal positiva sube y por lo tanto la tensión en la salida también se eleva. Como existe la realimentación entre la salida y la Terminal negativa, la tensión en esta Terminal también se eleva, por tanto la diferencia entre las 2 entradas se reduce, disminuyéndose también la salida este proceso pronto se estabiliza y se tiene que la salida es la necesaria para mantener las 2 entradas, idealmente con el mismo valor.
Siempre que hay realimentación negativa se aplican estas 2 aproximaciones para analizar el circuito:
V+ = V-
I+ = I- = 0
Alimentación:
El amplificador operacional puede ser polarizado, tanto con tensiones simples como con tensiones simétricas, si utilizamos tensiones simples, a la salida no podremos conseguir valores menores de 0V. El valor de estas tensiones no suele ser fijo, dando los fabricantes un margen entre un máximo y un mínimo, no teniendo ninguna consecuencia en el funcionamiento del amplificador el valor de tensión que se escoja, únicamente las tensiones de salida nunca superaran las tensiones de alimentación.
Configuración Interna de un Amplificador Operacional.
Hay varios tipos de presentaciones de los amplificadores operacionales, como el paquete dual en línea (DIP) de 8 pines o terminales. Para saber cual es el pin 1, se ubica una muesca entre los pines 1 y 8, siendo el numero 1 el pin que esta a la izquierda de una muesca cuando se pone integrado. Ladistribución de los terminales del amplificador operacional integrado DIP de 8 pines es:
- Pin 2: entrada inversora (-)
- Pin 3: Entrada no inversora (+)
- Pin 6: Salida (out)
- Una positiva conectada al Pin 7
- Una negativa conectada al Pin 4
También existe otra presentación con 14 pines, en algunos casos no hay muesca, pero hay un circuito pequeño cerca del Pin numero 1.
Esquema de la configuración interna del Amplificador Operacional:
OSIRIS A. CAICEDO S. CRF
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