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Universidad Nacional Experimental Politécnica
“Antonio José de Sucre”
Vicerrectorado Puerto Ordaz
Departamento de Ingeniería Electrónica
Electrónica lll
Código: # 55691
Proyecto Electrónica: Fuente
conmutada programable digitalmente
e indicador digital
Prof. Alumno
Mabel Pardo Gabriel Leal V-28.062.
Richard Arias V-27.297.
Ciudad Guayana, 22 de julio del 2022
Introducción
Este proyecto se basa en el empleo y/o uso de convertidores analógicos-digitales
y digitales-analógicos, los convertidores surgen de la necesidad de llevar o
materializar información del mundo real al mundo tecnológico o viceversa en
muchas aplicaciones cotidianas como por ejemplo, la música, en ella se requiere
pasar información analógica (voz) al mundo digital para su procesamiento y
guardado, de ahí la necesidad de los convertidores, desde el punto de vista un
poco más enfocado a la electrónica, los convertidores sirven para representar
números binarios en corriente o voltaje , y a su vez de forma contraria sucediendo
lo mismo, mediante el uso de los integrados DAC0800, ADC0808 y la herramienta
proteus se implementaran circuitos que permitan ingresar y procesar información
de distintos tipos para los sistemas que se quieren abarcar.
También se aplicarán conceptos obtenidos a lo largo del curso “Electrónica lll”
para la implementación de estos circuitos logrando cumplir con los objetivos
planteados.
Cálculos para el montaje:
Para los cálculos y conexiones del TL494 y el regulador elevador:
Como se tiene un voltaje de salida 15V y una corriente de salida de 150 mA,
entonces:
Ciclo de trabajo
Valores de la bobina (L) y el capacitor (C):
Fijo una frecuencia de 20Khz
Se fija un valor de Voltaje de rizo = 2 mv y Corriente ondulatoria = 180 ma
𝐶 = 1987 𝑢𝐹 ≈ 2000uf (valor comercial)
𝐿 = 1091 𝑢𝐻 ≈ 1000 uH
valor comercial
Se resalta que estos dos redondeos para el inductor y el capacitor son tomados
mediante sus rangos de tolerancias y además que se observó mediante las
simulaciones que tanto el valor del inductor y el capacitor no son tan relevantes,
mientras se tenga un valor aproximado al cálculo el circuito debe funcionar en
condiciones óptimas.
Ya teniendo los valores de la bobina y el inductor para el regulador, se hicieron los
cálculos para el divisor de voltaje que indicara los 15 voltios (voltaje máximo del
circuito), el cual ira conectado al pin 1IN+ (amplificador de error).
Fijando un valor de R6= 5k Ω
𝑅 7 = 1k Ω
Este voltaje de 2.5 V se toma como referencia debido a que el fabricante sugiere
que ese sea el valor que se compare.
El otro pin de este amplificador de error ira conectado a la salida del DAC0800,
esto se hace para que el circuito se maneje en base a la salida del regulador y a la
salida del conversor digital-analógico, cuando los valores de estos se comparen y
lleguen al valor en común (dependiendo de la entrada que tenga el conversor
Para el pin dead time control el datasheet especifica que debe llegarle un voltaje
mínimo de 0.5 voltios, por ello se parte de un divisor de voltaje que sea aplicado
cierto tiempo después, por ello se conecta un condensador de un valor no tan alto,
esto ultimo para que cuando el capacitor este cargado solo en ese momento
pueda verse reflejado el divisor de voltaje que otorga a esa entrada los 0.5 V.
Se fija R1 = 9,1 K Ω, quedando:
Para la etapa del switch se utilizó un MOSFET (IRF540) el cual ya se ha usado
para este tipo de implementación y resulta ideal por sus características y su amplio
rango de valores que permite cierta seguridad al circuito por picos que puedan
surgir.
Ya en este punto se podrían considerar todos los cálculos para el TL494, ya con
esto se procede a los cálculos para el DAC0800 (convertidor digital-analógico),
este convertidor fue usado en la configuración que ofrece un voltaje unipolar.
Para esta parte es necesario conocer la resolución, para ello se necesita la
corriente de referencia que se genera en el pin 14, para efecto de este ejercicio
será:
Vcc = 10 V
R = 10 K Ω
10 K Ω
El DAC0800 provee 8 bits de entrada, entonces la resolución que provee el
mínimo valor, es decir, el bit de entrada menos significativo será:
8
Para la parte que la fuente realmente sirviera y elevara hasta 15 V y valores
normalizados entre 8V, 9V y asi sucesivamente, se tenia que asegurar que el
circuito jamás bajara de 7V ya que esa es nuestra entrada y como es un
regulador-elevador no tiene ningún tipo de sentido que la fuente se vaya por
debajo de esos 7V, en otras palabras, se aseguro que el circuito cuando tuviese
una entrada digital equivalente a 0000 0000, tuviese 7.5 V, la forma de hacer esto
fue con un arreglo de amplificadores operacionales, específicamente un sumador-
inversor y en su salida otro inversor, la lógica de esto fue hacer que siempre
hubiese un voltaje de entrada, se coloco en el sumador una tensión fija de 1.25 V
y el otro valor a sumar era la salida del opamp que se refería a la salida del
integrado DAC0800, lógicamente este valor de 1.25V no fue arbitrario, este valor
corresponde al voltaje que ofrecería el bit mas significativo (124 en decimal) si
estuviese activado , ya con esto se pueden resaltar dos (2) cosas importantes.
- Este circuito siempre tendrá una entrada digital mínima de 1000 0000.
- Se trabajará con siete (7) bits.
Voltaje del bit más significativo:
I salida = 3.90 uA * 128
I salida = 499,2 uA
Vsalida = 499,2 uA * 2.51 KΩ
Vsalida = 1.25 V
La forma de implementación fue la siguiente:
Como las resistencias son iguales queda una fórmula para la primera etapa
(sumador-inversor) de:
Luego de esto está el inversor que invertirá la salida quedando un voltaje
enteramente positivo lo cual es exactamente lo que se buscaba.
Ya con todo esto explicado el circuito debería funcionar correctamente, para ello
se prosigue a mostrar el circuito general y las respectivas simulaciones:
Para un valor intermedio de 9V:
Para efecto de este cálculo se usa la formula del divisor de voltaje en la toma de
muestra del regulador, la cual a su vez también satisface el circuito de salida del
DAC0800.
6KΩ
6KΩ
Entonces para llegar a 1.5 V, partiendo de la fórmula de salida del DAC0800:
Vout = RF * I salida
RF
I salida = D * 3.90 uA
Grafica:
Para comodidad, se hizo una tabla donde están los valores enteros que ofrece
este circuito en su salida:
Valor en binario: Valor en decimal: Voltaje de salida:
1000 1001 137 8V
1001 1010 154 9V
1010 1011 171 10 V
1011 1100 188 11 V
1100 1101 205 12 V
110 1 1110 222 13 V
1110 1111 239 14 V
1111 1111 255 15 V
LM
Display
74LS47(decodificador)
74LS190(contador)
Led
1N4007(diodo)
S8098(transistor)
Botón
Cable
Cálculos para el montaje:
Primero para poder especificar la implementación real del circuito se investigó
sobre los tanques y existen una gran variedad de tipos de tanques donde varían
según sea abierto o cerrado y donde se ubica la medición del sensor, por ejemplo:
Este tipo de tanque por lo colocación del sensor se tendría que calcular la presión
que ejerce el residuo de agua y considerarlo para que así se pueda calcular el 0%
del tanque ya que ese residuo no debería ser considerado para el cálculo del
porcentaje de llenado del tanque, por otro lado tenemos un estilo de colocación de
sensor donde está colocado en la parte inferior.
Esta colocación de sensor nos conviene ya que no tenemos que calcular un cero y
nos permite más facilidad para los cálculos, así que este será el que tomaremos
para realizar el proyecto
Otro punto a tomar en cuenta por parte del sensor es que será un sensor lineal lo
que quiere decir que el sensor ira haciendo los cambios a razón de un valor de
corriente por nivel de cambio, en el caso de este sensor varia de 4mA a 20mA,
pero tenemos que hacer el siguiente calculo:
Estos 16mA será el rango que el sensor podrá variar de 0% a 100% y ahora
podemos aplicar lo siguiente:
Esto nos da la información que por cada 1% que varía el nivel del tanque se suma
o se resta 0.16mA.
Ya teniendo en cuenta estas consideraciones con el sensor podemos pasar al
ADC0808 con la siguiente conexión:
Como se puede ver en la imagen los valores más recomendados para trabajar con
el ADC0808 son 5V para Vref+ y 0V para Vref-.
Otra conexión importante es el reloj el cual nos proporciona a medida que el reloj
tenga más frecuencia la transformación a digital será más exacta y fue planteado
teniendo en consideración que el fabricante recomienda una frecuencia entre
640 Hz a 1280KHz así que se realizaron los siguientes cálculos:
𝑇 = 0. 693 ×
× 100 𝑛 = 997. 92 𝜇𝑠
Y con estos cálculos se puede hacer el siguiente montaje de un astable de onda
simétrica:
Esta configuración de astable de onda simétrica nos permite que sirva como reloj
del ADC0808.
La salida EOC la conectamos a START para que las mediciones se hagan
repetidamente y por último la conexión del multiplexor van a GND menos la
entrada IN0 y la dirección ADD también a GND como ALE porque no lo
utilizaremos esas entradas a lo largo del circuito, al igual que el OE está habilitado
para que siempre muestre las salidas, estas salidas están colocada de OUT1 a
OUT8 que corresponden a S1 a S8 respectivamente. Estas salidas corresponden
al valor digital del voltaje numérico y lo podemos calcular de la siguiente forma:
Primero veremos el step size:
Se usa la división entre 255 porque es el valor máximo decimal del ADC0808 y en
el caso de nuestro porcentaje 0 seria a 4mA y lo podemos calcular de la siguiente
forma:
𝑉 = 250 × 4 𝑚𝐴 = 1 𝑉
Y llevando este valor a decimal a binario es el siguiente:
Este valor será nuestro 0% y haciendo este mismo procedimiento nos da esto:
Valor de corriente (mA) Valor decimal Valor binario Porcentaje (%)
