UNIVERSIDAD DE SONORA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA INDUSTRIAL Fecha:

UNIVERSIDAD DE SONORA DEPARTAMENTO DE
INGENIERIA INDUSTRIAL
Fecha: 27 de Octubre del 2010
Carrera
Ingeniería Mecatrónica
Nombre del Profesor
Tarea No.
5
Semestre
2010-2
Clave de Asignatura
9964
Nombre de la Asignatura
Instrumentación Virtual 1
Dr. Nun Pitalúa Díaz
Nombre de la Tarea
Acoplamiento del comparador a la
bobina Rogowski
1.- Introducción
La bobina de Rogowski Consiste en una bobina de cable en forma de hélice,
alrededor de una circunferencia, como un toroide, pero con núcleo de aire, y las
dos terminales están cercanas entre si. Una vez que se tiene esta, la bobina se
cierra alrededor del cable conductor que transporta la corriente que se quiere
medir. Dado que el voltaje inducido en la bobina es proporcional a la velocidad
con la que varía la corriente que se mide en el cable, o a su derivada temporal,
la salida obtenida en la bobina de Rogowski es usualmente conectada a un
dispositivo integrador para obtener la señal proporcional a la corriente.
Una ventaja de la bobina de Rogowski frente a otros tipos de
transformadores de corriente es que por su diseño puede ser abierta y flexible,
lo cual permite medir un cable conductor sin perturbarlo. Dado que la bobina de
Rogowski no tiene núcleo de hierro, sino de aire, esta permite tener una baja
inductancia y respuesta a corrientes de rápida variación.
2.- Objetivo
Buscar una alternativa de acoplamiento para una bobina Rogoswki con
un comparador y así medir la presencia de corriente o la ausencia de corriente
en un cable.
3.- Marco Teórico
AMPLIFICADOR OPERACIONAL EN MODO AMPLIFICADOR INVERSOR
Se denomina inversor ya que la señal de salida es igual a la señal de entrada (en forma)
pero con la fase invertida 180 grados.

El análisis de este circuito es el siguiente:
V+ = V- = 0
Definiendo corrientes:
y de aquí se despeja
Por lo cual podemos controlar la impedancia de entrada mediante la elección de Rin.
Esta configuración es una de las más importantes, porque gracias a esta configuración,
se puede elaborar otras configuraciones, como la configuración del derivador,
integrador, sumador. En sistemas microelectrónicos se puede utilizar como buffer,
poniendo 2 en cascada.
AMPLIFICADOR OPERACIONAL EN MODO COMPARADOR
Un Amplificador Operacional puede ser utilizado para determinar cual de dos
señales en sus entradas es mayor. (se utiliza como comparador). Basta con
que una de estas señales sea ligeramente mayor para que cause que la salida
del amplificador operacional sea máxima, ya sea positiva (+Vsat) o negativa (Vsat).
Análisis Matemático.
Escrita ecuacionalmente la explicación anterior, queda de la siguiente forma:
Si
Si
entonces
entonces
4. Desarrollo de la tarea
El circuito anterior seria nuestra propuesta, en donde sabemos que la
configuración del primer OPAMP es en seguidor o amplificador, y que su
ganancia es de:
donde la relación de ganancia debería contrarrestar la
degradación de señal obtenida en el integrador, además
de invertir el signo que produce el uso de amplificadores
operacionales.
Después se tiene el segundo OPAMP en configuración de comparador, en
donde se podría analizar cual señal es mayor, entre la señal de la bobina y la
señal de referencia que nosotros fijemos.
Viéndolo a modo de sensor, este comparador se podría fijar a un límite de
voltaje, y al sobrepasar prendería alguna alarma o algún indicador para que la
sobrecarga no dañe el sistema. Y al invertir los pins de entrada al comparador,
podríamos decir que en un sistema se desea que la corriente que entrega la
bobina este en un nivel mínimo, y la alarma se encendería si el nivel medido es
menor al deseado.
En el diagrama se observa que la primera resistencia no se encuentra
conectada, por lo que allí entraría la señal proveniente del integrador que sería
la etapa anterior.
5. Conclusiones
Con este trabajo se propuso un acoplador para que
funcionara la bobina Rogowski y utilizar un comparador de
voltaje para detectar la presencia de corriente en un cable, ya
que algunos cables son de alta tensión y para verificar si hay
corriente pasando por esa región se puede utilizar este
instrumento que se pretende realizar.