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El AD594/AD595 es un amplificador de instrumentación completo que incluye compensación de la unión fría para un termopar del tipo J y del tipo K respectivamente, todo dentro de un circuito integrado (vea la Figura 7.11).Estos Circuitos Integrados, combinan una referencia de punto hielo con un amplificador pre calibrado para suministrar una salida de alto nivel (10mV/°C), directamente de la señal del termopar.Para una determinada aplicación, seleccionando las patillas, las opciones que tiene de configuración de los parámetros internos, pueden hacer que se use como:- un amplificador lineal con compensación de temperatura o- como un controlador con punto de consigna y salida seleccionable, que puede usar control del punto de consigna fijo (local) o remoto.
Así mismo, este CI puede usarse para amplificar su voltaje de compensación de la unión fría directamente, y de esta manera se convierte en un transductor de grados Celsius autónomo con una salida de 10mV/°C. Cuando se le usa de esta manera, es muy importante que el cuerpo del chip (del CI) AD594/AD595 este a la misma temperatura que la unión fría del termopar, lo cual generalmente se logra manteniendo el chip y la unión de referencia muy cercanas o juntas y además aisladas de toda fuente de calor.
El AD594/AD595 incluye una salida para alarma para cuando ocurre una falla en el termopar, que indica si se ha abierto uno o los dos cables del termopar.La salida de la alarma, tiene un formato flexible que permite que se le pueda conectar con diferentes cargas, lo cual incluye el poder excitar cargas TTL.
El dispositivo se puede alimentar con una sola fuente de alimentación (la cual puede tener un valor mínimo de 5 V) pero si incluimos una fuente de alimentación negativa se podrá medir temperaturas por debajo de 0°C
Para minimizar el auto calentamiento del AD594/AD595, un AD594/AD595 sin carga funcionara con una corriente de reposo en la fuente de 160μA, pero con carga también puede entregar hasta ±5mA.
El AD594 ha sido pre calibrado por ajuste con láser de la galleta para igualar las características del termopar tipo J, (hierro/constatan) y el AD595 ha sido ajustado con láser para igualar las características de los termopares del tipo K (chromel/alumel). El circuito puede ser re calibrado para usarse con otros tipos de termopares, que no sean la J y la K, agregándole resistencias. Las resistencias de control de la ganancia y los voltajes de este transductor de temperatura (el AD594/AD595), están disponibles en las patillas de la envoltura del CI.
Estos terminales también permiten calibraciones más precisas para cuando se usen en aplicaciones en las que intervengan termopares y termómetros.
El AD594/AD595 se vende comercialmente en dos grados de desempeño o de características técnicas. Las versiones A y C tienen una precisión de calibración de ±1°C y ±3°C, respectivamente.
[email protected] MSc. German Echaiz Espinoza
Las dos precisiones anteriores han sido diseñadas para usarse con uniones frías entre 0 a +50°C. El circuito mostrado en la figura 7-11, suministrara una salida directa de un termopar tipo J (AD594) o de un termopar tipo K (AD595) capaz de medir en el rango de temperaturas entre 0 a +300°C.
AMPLIFICADORES DE TERMOCUPLA MONOLITICOS AD594/AD595 CON COMPENSACION DE LA UNION FRIA
Los CIs AD596/AD597 son controladores con punto de consigna dentro de un solo chip (monolíticos), que han sido especialmente optimizados para usarse a temperaturas muy elevadas, como por ejemplo las encontradas en los aplicaciones de control de hornos como por ejemplo aplicaciones en hornos de cemento klinker.Estos integrados (AD596/AD597) amplifican y compensan la unión fría de los termopares del tipo J/K obteniendo una señal interna proporcional a la temperatura.Pueden ser configurados para suministrar una salida de voltaje de (10mV/°C) directamente de las señales de las termopares del tipo J/KEstos integrados se venden comercialmente en una envoltura de metal de 10 patillas, y han sido calibrados especialmente para que puedan operar en medio ambientes que van desde +25°C hasta +100°C.
El AD596 amplifica las señales del termopar tipo J, las cuales cubren todo el rango de temperaturas entre –200°C hasta +760°C que es el rango de
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temperaturas recomendado para los termopares del tipo J, mientras que el AD597 puede acomodar rangos de temperatura de –200°C a +1250°C que son las entradas de temperatura del termopar tipo K.Este CI (el AD596/AD597) ha sido calibrado con una precisión ±4°C a una temperatura ambiente de 60°C y para temperaturas ambientales que van desde los +25°C hasta +100°C una especificación de estabilidad de la temperatura de 0.05°C/°C.
Ninguno de los amplificadores de termopar que hemos descrito previamente corrigen la no-linealidad del termopar, ellos solo suministran ganancia de voltaje y acondicionamiento de la señal.Para digitalizar directamente la salida del termopar, se pueden usar ADCs de alta resolución como por ejemplo los de la familia AD77XX permitiendo que luego un micro- controlador realice la linealizacion de la función de transferencia del termopar, tal como se muestra en la Figura 7.12.Las dos entradas multiplexadas que dispone el ADC (AIN1 y AIN2 de la familia AD77XX) se pueden usar para directamente digitalizar el voltaje del termopar y la salida del sensor de temperatura de la unión fría.
La entrada al amplificador de ganancia programable (PGA) se puede programar desde 1 hasta 128, y la resolución del ADC también se puede programar entre los 16 y los 22 bits (dependiendo del código del ADC en particular que se haya seleccionado).El micro controlador realiza la compensación de la unión fría y la aritmética de la linealizacion del termopar.
AD77XX ADC USED WITHTMP35 TEMPERATURE SENSOR FOR CJC
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AD8230 Amplificador con auto cero para usarse en las medicines con termopar.
Además de los dispositivos mencionados anteriormente, la compañía fabricante de
CIs Analog devices (ADI), ha soltado al mercado un amplificador de instrumentación
con auto cero, llamado el AD8230, destinado para amplificar señales de salida de
puentes y de termopares. El AD8230 es un amplificador de instrumentación de precisión
con una desviación mínima, y muestreo diferencial. La puesta a cero automática reduce
la deriva de la tensión de desplazamiento, a menos de 50 nV / ° C. El AD8230 está bien
adaptado para aplicaciones con termopar y con puentes que funcionan con transductores.
El gran CMR de 110 dB (mínimo) del AD8230, rechaza el ruido de la línea, en las
mediciones donde el sensor está lejos de la instrumentación. El rango de modo común de
entrada de 16 V de riel-a-riel (entre el positivo y el negativo) que posee, es útil en
entornos ruidosos, donde los potenciales de tierra varían según varios voltios. El Ruido de
baja frecuencia se mantiene a un mínimo de 3 mV pp, haciendo que el AD8230 sea
perfecto para aplicaciones que requieren el máximo de precisión de corriente continua dc.
Por otra parte, el AD8230 mantiene intacto su alto rendimiento (sus características
técnicas o desempeño) en el rango de temperatura ampliado de temperaturas de uso en
la industria de -40 ° C a +125 ° C.
Dos resistencias externas se utilizan para programar la ganancia. Mediante el uso de
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resistencias externas emparejadas, la estabilidad de la ganancia del AD8230 es mucho
mayor que la de los amplificadores de instrumentación que utilizan una sola resistencia
para fijar la ganancia. Estas dos resistencias externas, además de permitir a los usuarios
programar la ganancia entre 101 y 1000, permite que los usuarios puedan ajustar el
voltaje de desplazamiento (offset) de salida.
El AD8230 es versátil y fácil de usar. Su topología de puesta a cero automática reduce
considerablemente los transitorios de entrada y salida típicos de los amplificadores de
instrumentación de conmutación o chopper. El AD8230 opera con fuentes de alimentación
de ± 4 V a ± 8 V (+8 V a +16 V), y está disponible en envolturas del tipo SOIC 8-lead.
Aplicaciones
En las mediciones de presión
En las mediciones de temperatura
En las mediciones de esfuerzo y estiramiento mecánico
En el diagnóstico Automotriz
Por medio del uso de este auto cero, este producto tiene un corrimiento del voltaje de
desviación menor de 50 nV/℃, el cual es 1000 veces menor que la señal producida
por un termopar comercial (0.05mV). Esto permite obtener mediciones muy precisas
de la señal de un termopar. Además la arquitectura de este amplificador de
instrumentación es tal que rechaza voltajes de modo común que frecuentemente
aparecen en la medición de temperaturas con termopar. Este producto por lo general
se usa en aplicaciones que involucran todo un banco de termopares con una sola
temperatura de referencia la cual es compensada en el micro-controlador del sistema.
Otras aplicaciones en las que se usa este CI, es en mediciones de alta precisión de
transductores que usan puentes.
El auto ero es una técnica de cancelación dinámica del corrimiento térmico y de la
deviación, que reduce el corrimiento de la desviación del voltaje a niveles de nV/℃, y
reduce la desviación del voltaje referido a la entrada, a niveles de los µV. Otra ventaja
adicional de la cancelación dinámica de la desviación es la reducción del ruido de baja
frecuencia, en particular la componente de l/f (baja frecuencia)
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El AD8230 es un amplificador de instrumentación que usa una topología de auto cero
y la combina con un elevado rechazo a la señal de modo común. El camino interno de
la señal consiste de una etapa diferencial activa de un circuito de muestreo y retención
(preamplificador) seguido de un amplificador diferencial (amplificador de ganancia).
Estos dos amplificadores implementan el auto cero a fin de minimizar el corrimiento y
la desviación del voltaje. Una topología totalmente diferencial aumenta la inmunidad
de las señales al ruido parasito y a los efectos de la temperatura. La ganancia del
amplificador se ajusta por medio de dos resistencias externas para obtener una
conveniente adaptación o igualación con el tipo de termopar que se esté usando.
La velocidad de muestreo de la señal es controlada por un oscilador de 6 kHz que
está dentro del chip, y también por la lógica para obtener las requeridas fases no
traslapantes del reloj. A fin de simplificar la descripción funcional, y para distinguir el
orden de la operación interna, usaremos dos fases de reloj secuenciales, la A y la B,
tal como se muestra en la primera figura respectivamente.
Figura 3-40: Fase A de la fase de muestreo
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Durante la fase A (figura 3-40) los condensadores de muestreo son conectados a las
entradas. El voltaje diferencial de la señal de entrada, V DIFF, es almacenado a través
de los condensadores de muestreo, CSAMPLE. Como los condensadores de muestreo
solo retienen el voltaje diferencial, el voltaje de modo común es rechazado. Durante
este periodo el amplificador de ganancia no está conectado al pre amplificador en
consecuencia su salida permanece en el nivel colocado por la anterior señal de
entrada que fue muestreada y mantenida en CHOLD , tal como se muestra en la figura
3-41.
En la fase B, la señal diferencial es transferida a los condensadores de retención
(hold) y de esta forma, actualiza o refresca el valor almacenado en CHOLD.
La salida del preamplificador es mantenida en un voltaje de modo común determinado
por el potencial de referencia, V REF. De esta manera, el AD8230, puede acondicionar
la señal diferencial y ajustar el nivel del voltaje de salida. El amplificador de ganancia
acondiciona la señal actualizada que está en los condensadores de retención, CHOLD.
Figura 3-41: Fase B de la fase de muestreo
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![Unit_3 4 Combi Ckts[Conflict]](https://img.pdfslide.net/doc/110x75/577c80e11a28abe054aa8b94/unit3-4-combi-cktsconflict.jpg)
![Ece-III-Analog Electronic Ckts [10es32]-Notes](https://img.pdfslide.net/doc/110x75/55cf9da2550346d033ae7b1a/ece-iii-analog-electronic-ckts-10es32-notes.jpg)
