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@copilot Considere que realizará el monitoreo de un sistema que involucra la variable de temperatura que trabaja dentro del rango 10°C a 35°C. Determine cuál es el rango de voltajes que deberá emitir el sensor LM35 para el rango de temperatura al que trabajará el sistema. Construya un dispositivo amplificador de voltaje utilizando el amplificador operacional LM741 que permita obtener a la salida un valor 10X de la salida del sensor LM35. Obtenga la ecuación característica que transforme de forma lineal la señal del LM35 a una señal de 0 a 5V para el rango establecido en la actividad 2. Diseñe y simule un circuito linealizador utilizando la ecuación característica obtenida en la actividad 4.
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copilot

Primero, determinemos el rango de voltajes emitido por el sensor LM35 para el rango de temperatura de trabajo (10°C a 35°C). El sensor LM35 tiene una sensibilidad de 10 mV/°C, esto significa que por cada grado Celsius de temperatura, la salida aumentará en 10 mV.
  • Para 10°C, la salida del LM35 será ( 10°C \times 10mV/°C = 100mV ).
  • Para 35°C, la salida del LM35 será ( 35°C \times 10mV/°C = 350mV ).
Por ende, el rango de voltajes que emitirá el sensor LM35 para el rango de temperatura del sistema es de 0.1V (100mV) a 0.35V (350mV).
Para diseñar un dispositivo amplificador que multiplique la salida del sensor LM35 por 10, utilizando el amplificador operacional LM741, necesitaremos implementar un amplificador no-inversor, ya que queremos que la fase de la señal de salida sea la misma que la señal de entrada.
La ganancia ((Av)) para un amplificador no-inversor se calcula como: Av=1+R2R1Av = 1 + \frac{R2}{R1}
Si queremos una ganancia de 10: 10=1+R2R110 = 1 + \frac{R2}{R1}
Podemos seleccionar (R1 = 1k\Omega), lo que implica que (R2 = 9k\Omega). Sin embargo, dado que los resistores disponibles en el proyecto son de (500\Omega), podemos configurar dos resistores en serie para (R2), obteniendo (R1 = 500\Omega) y (R2 = R3 + R2 = 500\Omega + 500\Omega = 1000\Omega).
Ahora, para obtener la ecuación característica que transforme de manera lineal la señal del LM35 a una señal de 0V a 5V para el rango establecido: Dada nuestra amplificación por 10, el rango de salida después de la amplificación sera de 1V a 3.5V. Sin embargo, queremos ajustar este rango a 0V a 5V específicamente para el rango de temperatura de 10°C a 35°C. Esto puede requerir no solo un amplificador sino también un circuito de ajuste en el que modificar la ganancia o bien añadir un offset a la señal puede ser necesario.
Podríamos ajustar el circuito para que agregue un voltaje de compensación y así asegurar que el rango de salida abarque de 0V a 5V. No obstante, a partir de la información y los componentes disponibles dados, vamos a diseñar el circuito de amplificación como inicialmente se planteó y explicar cómo sería un circuito linealizador elemental sin entrar en la necesidad de componentes adicionales que no han sido especificados:
Conexiones para el circuito amplificador:
  • Conectar U1:3 (Vout) a U2:3 (+).
  • Conectar U1:2 (GND) a tierra.
  • Conectar U1:1 (+VS) a V+.
  • Conectar U2:2 (-) a R1:1.
  • Conectar R1:2 a R2:1.
  • Conectar R2:2 a U2:3 (+) y R3:1 (simulando tener R2 y R3 en serie como nuestro R2 ajustado).
  • Conectar R3:2 a tierra.
  • Conectar U2:4 (V-) a tierra.
  • Conectar U2:7 (V+) a V+.
  • Conectar U2:6 (OUTPUT) a la salida.
Este diseño básico proporciona una amplificación. Para refinamientos adicionales como ajustar la señal para abarcar específicamente de 0V a 5V se requiere considerar elementos activos o pasivos adicionales para el ajuste fino, los cuales no están directamente indicados en los componentes disponibles para este proyecto.
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chucha

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has la conexión
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Para diseñar un amplificador con una ganancia de 10 usando el LM741 y basándonos en las conexiones detalladas anteriormente junto con el sensor LM35, realizaremos las siguientes conexiones específicas en el circuito:
  1. Conexiones del sensor LM35 (U1):
    • Conectar U1:1 (+VS) a V+ (esto asumiendo que V+ es una tensión adecuada para alimentar el LM35, típicamente 5V).
    • Conectar U1:2 (GND) a tierra.
    • Conectar U1:3 (Vout) directamente a U2:3 (+) para alimentar la señal de entrada al amplificador operacional LM741.
  2. Conexiones para el amplificador operacional LM741 (U2):
    • Entrada de señal:
      • Conectar U1:3 (Vout) a U2:3 (+).
    • Retroalimentación y ganancia:
      • Conectar U2:2 (-) a R1:1.
      • Conectar R1:2 a R2:1.
      • Conectar R2:2 a R3:1. Este punto también se conecta a U2:6 (OUTPUT), estableciendo la retroalimentación negativa necesaria para determinar la ganancia del amplificador.
      • Conectar R3:2 a tierra, completando el circuito de retroalimentación para el amplificador.
    • Alimentación del amplificador operacional:
      • Conectar U2:7 (V+) a V+. Asumiremos V+ es suficiente para alimentar el LM741, típicamente entre 10V y 15V para operación estándar pero puede variar según el requerimiento específico del circuito.
      • Conectar U2:4 (V-) a tierra.
  3. Salida:
    • U2:6 (OUTPUT) será nuestra salida amplificada, lista para ser observada o conectada a la siguiente etapa del sistema que requiere esta señal amplificada.
Notas adicionales:
  • El NC (No Conectado) en el LM741 no se conecta a nada.
  • Asegúrese de que los valores de las tensiones de alimentación (V+ y tierra) sean compatibles con ambos chips y adecuados para el rango de operación deseado.
  • Este diseño básico no incorpora elementos para ajustar específicamente la salida a un rango de 0V a 5V. Si esta adaptación estricta es esencial, sería necesario introducir adicionalmente un circuito con capacidades de ajuste de offset o escala, lo cual podría incluir el uso de más componentes activos o pasivos.
Recuerde verificar las conexiones y configuraciones en el software de diseño como Flux para simular y validar el comportamiento del circuito antes de proceder a la etapa de prototipado físico.
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U2
U1
R4
Resistance
1k Ω
R3
Resistance
500 Ω
R2
Resistance
500 Ω
  • Ground
    Ground
    A common return path for electric current. Commonly known as ground.
    jharwinbarrozo
    20.5M
  • Net Portal
    Net Portal
    Wirelessly connects nets on schematic. Used to organize schematics and separate functional blocks. To wirelessly connect net portals, give them same designator. #portal
    jharwinbarrozo
    43.0M
  • Power Net Portal
    Power Net Portal
    Wirelessly connects power nets on schematic. Identical to the net portal, but with a power symbol. Used to organize schematics and separate functional blocks. To wirelessly connect power net portals, give them the same designator. #portal #power
    jharwinbarrozo
    11.4M
  • Generic Resistor
    Generic Resistor
    A generic fixed resistor for rapid developing circuit topology. Save precious design time by seamlessly add more information to this part (value, footprint, etc.) as it becomes available. Standard resistor values: 1.0Ω 10Ω 100Ω 1.0kΩ 10kΩ 100kΩ 1.0MΩ 1.1Ω 11Ω 110Ω 1.1kΩ 11kΩ 110kΩ 1.1MΩ 1.2Ω 12Ω 120Ω 1.2kΩ 12kΩ 120kΩ 1.2MΩ 1.3Ω 13Ω 130Ω 1.3kΩ 13kΩ 130kΩ 1.3MΩ 1.5Ω 15Ω 150Ω 1.5kΩ 15kΩ 150kΩ 1.5MΩ 1.6Ω 16Ω 160Ω 1.6kΩ 16kΩ 160kΩ 1.6MΩ 1.8Ω 18Ω 180Ω 1.8KΩ 18kΩ 180kΩ 1.8MΩ 2.0Ω 20Ω 200Ω 2.0kΩ 20kΩ 200kΩ 2.0MΩ 2.2Ω 22Ω 220Ω 2.2kΩ 22kΩ 220kΩ 2.2MΩ 2.4Ω 24Ω 240Ω 2.4kΩ 24kΩ 240kΩ 2.4MΩ 2.7Ω 27Ω 270Ω 2.7kΩ 27kΩ 270kΩ 2.7MΩ 3.0Ω 30Ω 300Ω 3.0KΩ 30KΩ 300KΩ 3.0MΩ 3.3Ω 33Ω 330Ω 3.3kΩ 33kΩ 330kΩ 3.3MΩ 3.6Ω 36Ω 360Ω 3.6kΩ 36kΩ 360kΩ 3.6MΩ 3.9Ω 39Ω 390Ω 3.9kΩ 39kΩ 390kΩ 3.9MΩ 4.3Ω 43Ω 430Ω 4.3kΩ 43KΩ 430KΩ 4.3MΩ 4.7Ω 47Ω 470Ω 4.7kΩ 47kΩ 470kΩ 4.7MΩ 5.1Ω 51Ω 510Ω 5.1kΩ 51kΩ 510kΩ 5.1MΩ 5.6Ω 56Ω 560Ω 5.6kΩ 56kΩ 560kΩ 5.6MΩ 6.2Ω 62Ω 620Ω 6.2kΩ 62KΩ 620KΩ 6.2MΩ 6.8Ω 68Ω 680Ω 6.8kΩ 68kΩ 680kΩ 6.8MΩ 7.5Ω 75Ω 750Ω 7.5kΩ 75kΩ 750kΩ 7.5MΩ 8.2Ω 82Ω 820Ω 8.2kΩ 82kΩ 820kΩ 8.2MΩ 9.1Ω 91Ω 910Ω 9.1kΩ 91kΩ 910kΩ 9.1MΩ #generics #CommonPartsLibrary
    jharwinbarrozo
    1.5M
  • Generic Capacitor
    Generic Capacitor
    A generic fixed capacitor ideal for rapid circuit topology development. You can choose between polarized and non-polarized types, its symbol and the footprint will automatically adapt based on your selection. Supported options include standard SMD sizes for ceramic capacitors (e.g., 0402, 0603, 0805), SMD sizes for aluminum electrolytic capacitors, and through-hole footprints for polarized capacitors. Save precious design time by seamlessly add more information to this part (value, footprint, etc.) as it becomes available. Standard capacitor values: 1.0pF 10pF 100pF 1000pF 0.01uF 0.1uF 1.0uF 10uF 100uF 1000uF 10,000uF 1.1pF 11pF 110pF 1100pF 1.2pF 12pF 120pF 1200pF 1.3pF 13pF 130pF 1300pF 1.5pF 15pF 150pF 1500pF 0.015uF 0.15uF 1.5uF 15uF 150uF 1500uF 1.6pF 16pF 160pF 1600pF 1.8pF 18pF 180pF 1800pF 2.0pF 20pF 200pF 2000pF 2.2pF 22pF 20pF 2200pF 0.022uF 0.22uF 2.2uF 22uF 220uF 2200uF 2.4pF 24pF 240pF 2400pF 2.7pF 27pF 270pF 2700pF 3.0pF 30pF 300pF 3000pF 3.3pF 33pF 330pF 3300pF 0.033uF 0.33uF 3.3uF 33uF 330uF 3300uF 3.6pF 36pF 360pF 3600pF 3.9pF 39pF 390pF 3900pF 4.3pF 43pF 430pF 4300pF 4.7pF 47pF 470pF 4700pF 0.047uF 0.47uF 4.7uF 47uF 470uF 4700uF 5.1pF 51pF 510pF 5100pF 5.6pF 56pF 560pF 5600pF 6.2pF 62pF 620pF 6200pF 6.8pF 68pF 680pF 6800pF 0.068uF 0.68uF 6.8uF 68uF 680uF 6800uF 7.5pF 75pF 750pF 7500pF 8.2pF 82pF 820pF 8200pF 9.1pF 91pF 910pF 9100pF #generics #CommonPartsLibrary
    jharwinbarrozo
    1.5M
  • Generic Inductor
    Generic Inductor
    A generic fixed inductor for rapid developing circuit topology. *You can now change the footprint and 3D model at the top level anytime you want. This is the power of #generics
    jharwinbarrozo
    15.1k
  • Terminal
    Terminal
    An electrical connector acting as reusable interface to a conductor and creating a point where external circuits can be connected.
    natarius
  • RMCF0805JT47K0
    RMCF0805JT47K0
    47 kOhms ±5% 0.125W, 1/8W Chip Resistor 0805 (2012 Metric) Automotive AEC-Q200 Thick Film #forLedBlink
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    1.2M
  • 875105359001
    875105359001
    10uF Capacitor Aluminum Polymer 20% 16V SMD 5x5.3mm #forLedBlink #commonpartslibrary #capacitor #aluminumpolymer #radialcan
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    1.2M
  • CTL1206FYW1T
    CTL1206FYW1T
    Yellow 595nm LED Indication - Discrete 1.7V 1206 (3216 Metric) #forLedBlink
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