Descripción del circuito Propuesto

· Termoresistencia

El circuito consta de un puente de Wheatstone seguido de un amplificador de instrumentación. La ganancia del amplificador, depende de una sola resistencia, en la cual se colocó un potenciómetro para hacer el ajuste de ganancia. Para hacer el ajuste de cero, se colocó un potenciómetro como se indica en la figura “A”.

Para el diseño, se estableció que la salida varíe de 0 a 4v. Esto es porque el sensor utilizado puede llegar a medir por encima de los 100ºC. Si se coloca la salida de 0 a 5V, podrían llegarle al conversor un poco más de 5V, si la temperatura llegase a subir por encima de los 100ºC, quemando el conversor del PIC. Para prevenir este problema, se establece que la salida para 100ºC sea de 4V.

La ecuación de salida del puente es:

Se fijan los valores de R1 y R2 y R4 para obtener la misma ganancia en ambos brazos del puente y que garantice que la variación minima del termoresistor sea mucho mayor que 2(k+1). Los valores escogidos fueron R1=2.2k, R4=100Ohm y R2=2.2k.

Utilizando la ecuación de Vs se determinan los valores máximos y mínimos del voltaje. En 0ºC, el voltaje será 0V y en 100ºC el voltaje será 0.1890V. Conociendo estos valores, determinamos que la ganancia del amplificador de instrumentación es 21,164. La ecuación del amplificador de instrumentación es:

Conociendo la ganancia, se asumen R3=R1=2.2k y nos queda que R2=218.21. Para la segunda fase del amplificador de instrumentación, se colocaron todas las resistencias iguales, y un potenciómetro para el ajuste de cero. A continuación se muestra el circuito diseñado.

Nota: La resistencia de 218,21 es un potenciometro para ajustar el error de ganancia.

· Termistor

El diseño del termistor se baso en un circuito linealizador, y un arreglo de OPAMP´s para la ganancia. Para diseñar el circuito linealizador, nos basamos en la potencia que soporta el termistor. La potencia máxima que soporta el termistor es de 75mW. La potencia máxima ocurre para el menor valor que adopta el termistor. Si alimentamos el circuilo linealizador con 5V y establecemos que la potencia máxima sea de 50mW, obtendremos una R0=432.73. Esto nos da una sensibilidad de 2.73, un valor relativamente aceptable para el margen de medida.

A continuación se muestra el circuito implementado.

La salida del divisor de tensión, al ser de tan baja potencia, se le coloca un seguidor de voltaje. La salida mínima del puente es de Vmin=0.56 y la Maxima salida es de Vmax=4.32. De aquí, que la ganancia del amplificador no inversor debe de ser de 0.92. Luego se coloca un amplificador diferencial para poder lograr un ajuste de cero.