miércoles, 13 de agosto de 2008

Sobre ciertos uso de los OpAmp

Parece que dió buena acojida el Audiopusher en los foros de psicofxp, y JEFF mencionaba sobre que antes quiso hacer un detector de paso con infrarrojos solo que tuvo problemas con la distancia en la que podía usarlo y desistió. Y bueno, empecé a mencionarle como algunos solucionan los problemas de sensibilidad en ese tipo de sensores, primeramente se el sensor (normalmente un fotodiodo o fototransistor) se pone dentro de un tubo oscuro, apuntando a la fuente de luz, esto evita que el sensor detecte mucha luz ambiental. Y con eso recordé los módulos infrarrojos, de los aparatos que son controlados a base de señales infrarrojas, y sobre cómo solucionan el problema de la distancia.

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Estos módulos convierten señales codificadas a señales de 1's y 0's, pero lo que nos importa (o lo que quería explicar para dar la idea) es como convierten esto...



a esto



si los superponemos, podemos ver que la línea l, es nuestra referencia para saber cuando es mayor o cuando es menor la señal.



Como vemos se trata de cambios mínimos que un circuito o dispositivo tienen que tomarlos como cambios grandes, tan grandes que toquen los límites de los valores que puede tomar nuestra señal, y de esta manera que nuestro controlador en el circuito pueda diferenciar los cambios como 1's o 0's (en este caso 1 valdría 5v y 0, 0v).

¿Qué es lo que necesitamos? Un circuito que amplifique muchas muchas veces la señal (alta ganancia) y que de preferencia no afecte en voltaje a la salida de la señal (que el dispositivo que da la señal, "le parezca" que no haya nada conectado, o sea que "vea" una resistencia muy grande a la salida, una gran impedancia a la entrada deberá tener nuestro amplificador de señal).

Esto lo puede hacer un amplificador operacional, abreviados como AO o OpAmp. No profundizaré sobre los operacionales, porque no soy experto en el tema (lo que se, lo se de la escuela y lo que he leído), solo mencionaré un cierto uso para pasar de cambios débiles en un sensor, a señales que un circuito integrado pueda entender según su lógica, dando el ejemplo a base de la lógica TTL. (Los opamp, tienen muuuchos usos por cierto).

Como soy un tanto flojo, pasaré a lo que escribí en el post en psicofxp...

¿Para que amplificar las señales provenientes de un sensor?

Porque los cambios en los valores que entrega el sensor podrían ser pequeños, lo suficiente pequeños para que no conmuten entre los valores Alto y Bajo en la lógica digital que estemos usando. Los amplificadores operacionales tienen una ganancia muy alta, por lo que después de calibrados un cambio mínimo (según recuerdo, se juega con el Offset del integrado para que la salida de 0v a cierto valor), al ser amplificado cientos de veces, se llega al "tope" de los limites de la fuente con la que se alimenta al operacional.... o sea, si al operacional lo estamos alimentando con +5v y -5v (normalmente los operacionales se alimentan con fuentes simétricas, en el caso del circuito que hice, se trata de un amplificador operacional ya preparado para usos generales de audio y no necesita fuente simétrica) entonces con que se eleve la entrada 0.1v, al multiplicar el cambio por la ganancia (o sea, la amplificación que tiene el circuito) .... por ejemplo 100 (que de hecho es poco en un operacional), tendríamos a la salida (100*0.1) 10v de diferencia, y cambiaría la salida de 0v a 10v.... obviamente si alimentamos el circuito con +/- 5v, no puede entregar 10v en la salida, así que llegara al tope, los +5v con lo que lo alimentamos...
En el caso contrario (que la señal de entrada disminuya 0.1v) pues de igual forma, no podrá entregar -10v y dará -5v que es el limite de la fuente del integrado...

Así de una fuente que varía de -0.1v a +0.1v, con un operacional tendremos cambios de -5v a +5v (claro dependiendo de la configuración y demás)... si lo queremos usar con un circuito TTL (que sus valores solo entran dentro del rango 0v a 5v) pues solo tenemos que rectificar la señal con un diodo y listo (el diodo solo conduce en una dirección, así que si lo ponemos de forma con el ánodo hacia la salida y el cátodo a una resistencia conectada a tierra... nuestra salida estaría entre el diodo y la resistencia, cuando entregue 5v, pasarán como si nada a través del diodo [bueno con una caida de voltaje pequeña, se recomienda que sea de germanio para que la caída de voltaje en el sea pequeña] y cuando la salida de -5v, el diodo estará polarizado inversamente (altísima resistencia) y la resistencia "mandará" el punto de donde estamos sacando la señal a tierra........ bueno, esa es la teoría, habría que ponerlo en práctica XD, para evitarme todo eso, utilicé un operacional ya preparado para trabajar con 0v y 5v y su configuración solo comprende un capacitor que se pone para k tenga ganancia de 200, o que no se pone si se desea ganacia de 20... de todas formas, si leyeron el post, tuve que poner una compuerta lógica como buffer para excitar correctamente el PIC, debido a que el punto "mueto" [donde no hay cambios en la señal] esta en 2.5v y cercano a los valores "prohibidos" de entrada para compuertas TTL).


Solo recordar que... de la teoría a la práctica.... hay una gran diferencia xD...
eso... o simplemente todavía no dominamos algunos la teoría para saber hasta que punto es práctica jajaja.

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