INTRODUCCIÓN
Hace un tiempo atrás habíamos publicado un video enseñando a cómo hacer un circuito conversor de corriente a voltaje, y en los comentarios muchos de ustedes me han dicho q haga un circuito al revés. Es decir, q convierta de voltaje a corriente. En efecto, hoy aprenderemos a cómo crear este circuito. Te interesa?
DATOS TÉCNICOS
- Tensión de alimentación……………………….…………12VDC
- Entradas de voltaje ……………………………………….…(0-3.3V) / (0-5V)
- Salidas de Corriente…………………………………………(0-20mA)
- Salidas de Corriente…………………………………………(0-10V)
FUNDAMENTOS
Nuestro componente estrella para este proyecto será el amplificador operacional Lm358. Este primer comparador nos servirá como pre amplificador de voltaje, seguidamente colocamos el segundo comparador, este último es el que se va a encargar de proporcionarnos una señal de 4-20mA, adicionalmente esta misma salida también me tiene que dar una señal de 0 a 10 voltios. Bien, para que los cálculos nos salgan exactos vamos a tomar solo los valores superiores de 20mA y de 10V. Antes de sacar los cálculos tenemos que entender el concepto de configuración de lazo cerrado en los amplificadores operacionales. Nos referimos lazo cerrado cuando el pin negativo del comparador va conectado a la salida. Con esta configuración logramos tener la misma cantidad de voltaje en la salida con respecto a la entrada positiva del comparador. Cómo podemos observar a medida que voy subiendo el voltaje en la entrada también logro tener la misma cantidad de voltaje en la salida. Ahora, en el circuito real vamos a tener 5 voltios en la entrada, y cuando tenga esta señal de 5v yo necesito tener 10v en la salida. Para lograr esto agregamos una resistencia entre el pin 6 y 7. y otra resistencia conectado desde el pin 6 a GND.
Ahora, como calculamos los valores de estas resistencias? Muy fácil, recuerden q ya tenemos los datos de voltaje y corriente, entonces decimos R es igual 10V sobre 20mA, cuyo resultado nos da 500.
Y cómo tenemos 2 resistencias vamos a asignarle 250 ohm a cada uno. Bien, para parte de pre amplificación de voltaje tambien haremos lo mismo con las resistencias , primero colocamos una resistencia fija de 1k conectado del pin 2 a GND, y otra resistencia del pin 2 al pin 1. sin Embargo aún no sé el valor de esta última resistencia. Para hallar este valor necesitamos recordar el concepto de lazo cerrado, aaa ya te acordaste, habíamos mencionado que en la salida se tendrá la misma cantidad de voltaje de la entrada, ajá, en consecuencia, si en la entrada tenemos 3.3v, aquí en el pin 2 tambien habrá 3.3v, por tanto esta resistencia de 1k tiene una caída de tensión de 3.3V. Bien, y como quiero 5 voltios en la salida, la caída de voltaje en esta resistencia será 5-3.3V, cuyo resultado es de 1.7V, hasta aquí aun no somos capaza de determinar el valor de esta resistencia, pero como estas dos resistencias están en serie, circulará la misma cantidad de corriente. Asi que primero sacaré la corriente en la resistencia de 1k. Aplicando la ley ohm sería Intensidad es igual 3.3v sobre 1k y esto nos da como resultado 3.3mA. Ahora si estamos en condiciones de hallar el valor de esta resistencia, entonces decimos R = 1.7v sobre 3.3mA, y esto nos como resultado 515 ohmios, ahora solo nos quedaría simular, para ello primero agregamos una alimentación de 12v al amplificador operacional, luego colocamos un potenciómetro para regular el voltaje de la entrada de 3.3v , luego colocamos un voltímetro en esta parte, seguidamente colocamos otro voltímetro en la salida del comparador A, seguimos agregando voltímetros en la parte de la salida y finalmente lo más importante integramos un amperímetro justo en la salida. Genial, ahora le damos en simular y podemos apreciar el comportamiento del circuito. Aún podemos mejorar este circuito colocando filtros de 100nf en las salidas y entradas del comparador tambien podemos agregar resistencias de pull down. Les reto a que implementen este circuito en casa y verá que le va a funcionar correctamente.