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chucha

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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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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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1
U2
U1
R4
Resistance
1kΩ
R3
Resistance
500 Ω
R2
Resistance
500 Ω
  • Generic Inductor
    Generic Inductor
    A generic fixed inductor suitable for rapid circuit topology development. The footprint automatically adapts based on the selected package, supporting standard SMD sizes (e.g., 0402, 0603, 0805) as well as well-known inductor packages such as SDR1806, PA4320, SRN6028, and SRR1260. Standard inductor values: 1.0 nH, 10 nH, 100 nH, 1.0 µH, 10 µH, 100 µH, 1.0 mH 1.2 nH, 12 nH, 120 nH, 1.2 µH, 12 µH, 120 µH, 1.2 mH 1.5 nH, 15 nH, 150 nH, 1.5 µH, 15 µH, 150 µH, 1.5 mH 1.8 nH, 18 nH, 180 nH, 1.8 µH, 18 µH, 180 µH, 1.8 mH 2.2 nH, 22 nH, 220 nH, 2.2 µH, 22 µH, 220 µH, 2.2 mH 2.7 nH, 27 nH, 270 nH, 2.7 µH, 27 µH, 270 µH, 2.7 mH 3.3 nH, 33 nH, 330 nH, 3.3 µH, 33 µH, 330 µH, 3.3 mH 3.9 nH, 39 nH, 390 nH, 3.9 µH, 39 µH, 390 µH, 3.9 mH 4.7 nH, 47 nH, 470 nH, 4.7 µH, 47 µH, 470 µH, 4.7 mH 5.6 nH, 56 nH, 560 nH, 5.6 µH, 56 µH, 560 µH, 5.6 mH 6.8 nH, 68 nH, 680 nH, 6.8 µH, 68 µH, 680 µH, 6.8 mH 8.2 nH, 82 nH, 820 nH, 8.2 µH, 82 µH, 820 µH, 8.2 mH #generics #CommonPartsLibrary
    jharwinbarrozo
    16.1k
  • 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, 10000uF 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, 220pF, 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 Resistor
    Generic Resistor
    A generic fixed resistor ideal for rapid circuit topology development. Its footprint automatically adapts based on the selected package case code—supporting 0402, 0603, 0805, 1203, and many other standard SMD packages, as well as axial horizontal and vertical configurations. Save precious design time by seamlessly add more information to this part (value, footprint, etc.) as it becomes available. Standard resistor values: 1.0 ohm, 10 ohm, 100 ohm, 1.0k ohm, 10k ohm, 100k ohm, 1.0M ohm 1.1 ohm, 11 ohm, 110 ohm, 1.1k ohm, 11k ohm, 110k ohm, 1.1M ohm 1.2 ohm, 12 ohm, 120 ohm, 1.2k ohm, 12k ohm, 120k ohm, 1.2M ohm 1.3 ohm, 13 ohm, 130 ohm, 1.3k ohm, 13k ohm, 130k ohm, 1.3M ohm 1.5 ohm, 15 ohm, 150 ohm, 1.5k ohm, 15k ohm, 150k ohm, 1.5M ohm 1.6 ohm, 16 ohm, 160 ohm, 1.6k ohm, 16k ohm, 160k ohm, 1.6M ohm 1.8 ohm, 18 ohm, 180 ohm, 1.8K ohm, 18k ohm, 180k ohm, 1.8M ohm 2.0 ohm, 20 ohm, 200 ohm, 2.0k ohm, 20k ohm, 200k ohm, 2.0M ohm 2.2 ohm, 22 ohm, 220 ohm, 2.2k ohm, 22k ohm, 220k ohm, 2.2M ohm 2.4 ohm, 24 ohm, 240 ohm, 2.4k ohm, 24k ohm, 240k ohm, 2.4M ohm 2.7 ohm, 27 ohm, 270 ohm, 2.7k ohm, 27k ohm, 270k ohm, 2.7M ohm 3.0 ohm, 30 ohm, 300 ohm, 3.0K ohm, 30K ohm, 300K ohm, 3.0M ohm 3.3 ohm, 33 ohm, 330 ohm, 3.3k ohm, 33k ohm, 330k ohm, 3.3M ohm 3.6 ohm, 36 ohm, 360 ohm, 3.6k ohm, 36k ohm, 360k ohm, 3.6M ohm 3.9 ohm, 39 ohm, 390 ohm, 3.9k ohm, 39k ohm, 390k ohm, 3.9M ohm 4.3 ohm, 43 ohm, 430 ohm, 4.3k ohm, 43K ohm, 430K ohm, 4.3M ohm 4.7 ohm, 47 ohm, 470 ohm, 4.7k ohm, 47k ohm, 470k ohm, 4.7M ohm 5.1 ohm, 51 ohm, 510 ohm, 5.1k ohm, 51k ohm, 510k ohm, 5.1M ohm 5.6 ohm, 56 ohm, 560 ohm, 5.6k ohm, 56k ohm, 560k ohm, 5.6M ohm 6.2 ohm, 62 ohm, 620 ohm, 6.2k ohm, 62K ohm, 620K ohm, 6.2M ohm 6.8 ohm, 68 ohm, 680 ohm, 6.8k ohm, 68k ohm, 680k ohm, 6.8M ohm 7.5 ohm, 75 ohm, 750 ohm, 7.5k ohm, 75k ohm, 750k ohm, 7.5M ohm 8.2 ohm, 82 ohm, 820 ohm, 8.2k ohm, 82k ohm, 820k ohm, 8.2M ohm 9.1 ohm, 91 ohm, 910 ohm, 9.1k ohm, 91k ohm, 910k ohm, 9.1M ohm #generics #CommonPartsLibrary
    jharwinbarrozo
    1.5M
  • Ground
    Ground
    A common return path for electric current. Commonly known as ground.
    jharwinbarrozo
    20.5M
  • Terminal
    Terminal
    An electrical connector acting as reusable interface to a conductor and creating a point where external circuits can be connected.
    natarius
  • 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
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    43.0M
  • RMCF0805JT47K0
    RMCF0805JT47K0
    General Purpose Thick Film Standard Power and High-Power Chip Resistor 47 kOhms ±5% 0.125W, 1/8W Chip Resistor 0805 (2012 Metric) Automotive AEC-Q200 Thick Film Features: - RMCF – standard power ratings - RMCP – high power ratings - Nickel barrier terminations standard - Power derating from 100% at 70ºC to zero at +155ºC - RoHS compliant, REACH compliant, and halogen free - AEC-Q200 compliant
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    1.2M
  • 875105359001
    875105359001
    10 µF 16 V Aluminum - Polymer Capacitors Radial, Can - SMD 30mOhm 2000 Hrs @ 105°C #commonpartslibrary #capacitor #aluminumpolymer #radialcan
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    1.2M
  • CTL1206FYW1T
    CTL1206FYW1T
    Yellow 595nm LED Indication - Discrete 1.7V 1206 (3216 Metric)
    jharwinbarrozo
    1.1M
  • 1070TR
    1070TR
    Battery Holder (Open) Coin, 20.0mm 1 Cell SMD (SMT) Tab bate or batt #forLedBlink
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