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16/11/2015 #1


Problema para amplificar mV y conseguir V en corriente continua
Buen día a todos, soy nuevo en el foro (si bien siempre lo he tenido presente y me ha sido de excelente ayuda estos años).

Aprovecho para decir de antemano, que no me considero absolutamente ningún experto en electrónica, pero si tengo algo de conocimientos de la misma (y me gusta aprender), y espero puedan ayudarme en éste problema que surgió a raiz de uno de los últimos trabajos de facultad en el que estoy trabajando para recibirme de Analista Universitario en Mecatrónica.

Me disculpo de antemano si se hace un poquito larga la explicación, y voy a pasar a describir mi problema:

Tenemos por un lado dos corrientes continuas, pulsantes, y variables (es decir que pueden variar en el tiempo), y por el otro, un aparato electrónico que puede sensar (con una precisión de 0,01 V, es decir de 10 mV en 10 mV) cambios a través de entradas analógicas.

Hasta ahí todo bien. Pero las corrientes continuas y pulsantes de las que hablo varian una entre 0 V y 60 V y la otra entre 0 V y 60 mV. Y el equipo que sirve para sensar dichas señales soporta entre 0 y 3 V MAX y con corriente continua (creería que muy parecido a las entradas analógicas de Arduino).

Parte del requisito, es que el equipo pueda tener un margen de error por debajo del 5% y de ser posible, por debajo del 3% en su lectura.

La parte de disminuir el rizado y conseguir dos corrientes de entrada limpias ya está hecho. De la misma forma el voltaje grande por así decirlo, también ya está adaptado gracias a un divisor resistivo (haciendo que linealmente los 0 a 60 V se representen en 0 y 2,5 V).

Pero el problema principal lo tengo cuando trato de conseguir que el voltaje pequeño se amplifique (y amplificarlo es la única manera de disminuir el margen de error de lectura, ya que sino, con una precisión de 0,01 V, captaría solo 6 casos posibles en la corriente pequeña, 0 - 10 - 20 - 30 - 40 - 50 y 60 mV)

Ya estuve viendo maneras de hacerlo, en un principio utilizando un amplificador operacional común como es el LM741 (el cuál utiliza fuente dual) en una configuración no inversora, pero no logré hacerlo funcionar.

Después me enteré de que el 741 poseía mejores propiedades cuando se trataba de CA y no CC, además de que el hecho de tener que usar fuente dual era bastante molesto (y sumado a que es un OPAMP bastante viejito).

Empecé a investigar la posibilidad de fabricar mi propio amplificador instrumental (a raíz de 3 OPAMP) pero no tuve éxito alguno (intenté hacerlo tanto como con 3 LM741 como con un LM324, con el cuál sigo haciendo pruebas hasta el día de hoy)

Aclaro que acá en Argentina, y en Rosario (mi ciudad) es muy dificil encontrar un amplificador instrumental como el INA114 (Texas Instruments) o alguno de Analogic Devices; Y tuve la suerte de poder conseguir un AD627 a raíz de un amigo que labura en una empresa donde se fabrican balanzas, y anduve haciendo pruebas en la protoboard tanto con fuente simple como con dual, pero la amplificación, no consigo que me dé.

Tengo entendido que hay varios parametros que son de mucha importancia, como la distancia entre voltajes (entre masa y los 60 mV) y el hecho de que se trate de corriente continua, los cuales traté de solucionarlos poniendo las entradas tanto a los amplificadores operacionales como a los instrumentales de manera diferencial a través de resistencias (no sé si está bien dicho), pero tampoco tuve suerte.

Actualmente estoy muy trabado, y agradecería en serio cualquier ayuda que me puedan brindar. Me he pasado horas viendo circuitos en internet y lo que se me ocurrió últimamente es buscar circuitos utilizados para amplificar señales de sensores de presión o termocuplas (que creo se manejan también con valores de voltaje muy pequeños a sus salidas).

En resumen me gustaría alguna orientación o saber si por ejemplo el LM324 nunca va a funcionar (para evitar seguir con las pruebas) o explicar como SI puede hacerlo (funcionar) o como reemplazarlo de ser posible con algo relativamente básico ya que es decepcionante pero acá no tenemos una gran diversidad. Me pareció leer por ahí que el LM307H tenia bajo Low Drop y podía mantener la precisión, pero estoy por un lado buscandolo en los negocios de electrónica y por el otro tratando de encontrar a alguien que sepa decirme si es el camino correcto ya que tengo la plata gastada en éste trabajo hasta el cuello jeje.

EN RESUMEN: Amplificar 0 a 60 mv [corriente continua] en un rango de 0 y 2,5 V sin perder precisión (Y otra duda, y es muy muy básica, es sobre si deben estar aislados entre si lo que es el voltaje a amplificar y lo que es el voltaje aplicado al OPAMP para que funcione).

Mil disculpas por lo largo de la publicación, y muchisimas gracias de antemano! ...
17/11/2015 #2

Avatar de Daniel Meza

Saludos, los operacionales que utilizaste tienen problemas con amplificar tensiones pequeñas (muy cercanas al valor de Vss), una sugerencia que te hago para prescindir de operacionales específicos es de dos sopas:

1-Colocar algo debajo de 0V la alimentación Vss del operacional (no precisamente simétrica con respecto a Vcc, unos -3V funcionará).

2-Agregar un offset a la señal de entrada a medir para alejarla del punto cercano de Vss del operacional.

Respecto a tu duda de la aislacion pregunto ¿de dónde provienen esas señales de 60V y 60mV?, puedes prescindir de la aislacion, por simpleza, si el circuito estará alejado de la mano humana.
17/11/2015 #3


Muchas graicas por tu pronta respuesta!

Hoy mismo estoy agregando el offset al circuito y usando una fuente dual, prometo comentar como me fue al respecto.

En principio voy a utilizar el LM324.

Y respecto a de donde provienen ambos voltajes, si bien el profesor fue el que nos dió este problema para resolver en el "tiempo que haga falta" (según él) y a modo de trabajo final, yo estimo que es para conseguir alguna adaptación y lectura de señales analogicas, y por lo que comentó él, las corrientes propvienen de algun proceso de catodica para barcos (creo) en el cual por lo que investigué se le inyecta mucha corriente de manera gradual y variable (muchos Amperes).

Y es por eso que no se hasta que punto no es conveniente una separacion entre fuente de alimentación y voltajes de entrada, y asumo que seria conveniente tenerla, hay alguna manera de conseguirla?

Y es que de hecho, las pruebas que hice las hice a raiz de pruebas con transformadores y baterias conectados al enchufe, y la parte de los 60 mv los hago con un divisor resistivo con potenciometro sobre una pila por un lado y una fuente de computadora con +12 -12 +5 -5 por el otro para realizar las pruebas preliminares.

Sé que otro camino muy diferente es tratar de medir corriente en vez de voltaje, pero fue parte de la consigna del profesor quedarnos en el voltaje. Y es un problema que suele darlo cada tanto en la facultad, osea que bueno, solución tiene jeje.

Saludos!
17/11/2015 #4


Mirá, ese integrado tiene mucho ofset y no tiene facilidades para eliminarlo. Yo uso el TL071 y el TL 081.
Son fácilmente adquiribles y muy comunes, pero trabajan bien. Usan fuente doble y como te han dicho antes, no necesariamente dual, puede ser asimétrica. Cuida el blindaje y separa las fuentes, total para el consumo, usa pilas para el integrado. En realidad no tengo mucha experiencia en amplificar señales débiles en voltaje, me llevo mejor en medir corrientes. De todas maneras todo voltaje se puede transformar en corriente.
17/11/2015 #5

Avatar de Scooter

Para paliar el offset yo lo hice en dos etapas la primera de ellas diferencial con eso el offset era despreciable.
18/11/2015 #6

Avatar de Eduardo

BrianBach dijo: Ver Mensaje
....Parte del requisito, es que el equipo pueda tener un margen de error por debajo del 5% y de ser posible, por debajo del 3% en su lectura.
Con cualquier cosa lo conseguís.

La parte de disminuir el rizado y conseguir dos corrientes de entrada limpias ya está hecho.
Me alegro, y me gustaría ver COMO está hecho.

Pero el problema principal lo tengo cuando trato de conseguir que el voltaje pequeño se amplifique .....
..............
Ya estuve viendo maneras de hacerlo, en un principio utilizando un amplificador operacional común como es el LM741 (el cuál utiliza fuente dual) en una configuración no inversora, pero no logré hacerlo funcionar.
Porque ALGO hiciste mal. Eso funciona.

Después me enteré de que el 741 poseía mejores propiedades cuando se trataba de CA y no CC,
El offset y el drift es cualunque. Pero vamos! lo que querés hacer no necesita ningún operacional súper estable ni nada por el estilo.

además de que el hecho de tener que usar fuente dual era bastante molesto
Hasta ahora es lo único justificado.

Empecé a investigar la posibilidad de fabricar mi propio amplificador instrumental (a raíz de 3 OPAMP) pero no tuve éxito alguno (intenté hacerlo tanto como con 3 LM741 como con un LM324, con el cuál sigo haciendo pruebas hasta el día de hoy)
El LM324 tiene la ventaja de usar fuente simple.

Aclaro que acá en Argentina, y en Rosario (mi ciudad) es muy dificil encontrar un amplificador instrumental como el INA114 (Texas Instruments) o alguno de Analogic Devices; Y tuve la suerte de poder conseguir un AD627 a raíz de un amigo que labura en una empresa donde se fabrican balanzas,
Kretz?

No necesitás esos integrados, andate a Giménez o Electrónica Integral y comprá uno común-decente como el LF353 (doble) o LF351 (simple)

y anduve haciendo pruebas en la protoboard tanto con fuente simple como con dual, pero la amplificación, no consigo que me dé.
Convencete de una vez: No son los operacionales, sos vos.

Tengo entendido que hay varios parametros que son de mucha importancia, como la distancia entre voltajes (entre masa y los 60 mV) y el hecho de que se trate de corriente continua,
Y... mas bien. No vas a tratar señales de mV tomando la masa de señal en cualquier parte.

....
En resumen me gustaría alguna orientación o saber si por ejemplo el LM324 nunca va a funcionar (para evitar seguir con las pruebas) o explicar como SI puede hacerlo (funcionar) o como reemplazarlo de ser posible con algo relativamente básico ya que es decepcionante pero acá no tenemos una gran diversidad.
Flaco, estos circuitos son como recetas de cocina: En el papel está todo correcto pero si quien cocina tiene poca idea de lo que está haciendo va a condimentar como se le parezca, usar la llama parezca y dar el tiempo de cocción que le parezca ==> Una bazofia.

Si a un circuito que debe multiplicar x40 una señal de mV, lo armás en una protoboard con las masas y conexiones como salgan qué esperás ¿Que ande bien?

Por otro lado, dijiste que la señal eran pulsos ¿En que rango de frecuencia?

O mas fácil: ¿Que sensore estás usando?
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