Convertidores de

Alumno: Hugo Yael

Aceves Rivera
Escuela: Universidad
Tecnológica de Tecámac
Profesor: Hugo Ramos
Ángeles
Grupo: 4MTA2
 ¿Qué es un convertidor de señales?
Un conversor o convertidor de señal analógica a digital es un dispositivo electrónico capaz de
convertir una señal analógica, ya sea de tensión o corriente, en una señal digital mediante un
cuantificador y codificándose en muchos casos en un código binario en particular. Un convertidor
de señal es entonces un instrumento que permite alterar la naturaleza de la señal eléctrica
presente en algún cuerpo. Al existir la posibilidad de hallar dos diferentes, la señal percibida podrá
transformarse en la otra, de la que se distingue. Lo que quiere decir que, si un elemento posee una
señal analógica, esta podrá ser convertida a digital. Lo que también puede ocurrir a la inversa
(cambiar una señal digital a una analógica)

.
Convertidor de corriente a voltaje
En algunos casos requerimos convertir una señal de referencia de corriente eléctrica a voltaje o
tensión. Un convertidor de Corriente a Voltaje. Para este caso, podemos hacer uso de una
resistencia y determinar el voltaje por ley de Ohm. Sin embargo, si queremos algo más preciso
tenemos la siguiente configuración. Este circuito considera el ciclo o malla de retroalimentación
en un amplificador operacional. Entre los dispositivos que dan una señal de corriente determinada
está el foto-diodo, el cual es la corriente la que varía, no el voltaje. Para esto tenemos que
implementar el siguiente circuito. Recordemos, además, que, para una configuración de
retroalimentación, la corriente que fluye por la terminal de entrada, es la misma que la de la
resistencia de retroalimentación. 𝑖2 = 𝑖1 = 𝑖𝑠 y de voltaje de salida es: 𝑣𝑜 = −𝑖𝑠 ∗ 𝑅𝐹.
R1
220R
Simulación
+1.00
acerca de un
Amps U1 convertidor de
7

3 -98.4 corriente /
I1 6
1A 2
Volts
voltaje con un
amplificador
4
1
5

operacional
741

741

En el caso del proyecto integrador que es un carrito fertilizante que nos ayudara en fertilizar un
campo de cosechas en menor tiempo si lo hace una persona. En el proyecto integador no
ocuparemos este tipo de convertidor, ya que en el proyecto es puro voltaje y no nos serviría para
todo el movimiento que necesita este proyecto por eso descartaríamos este convertidor.
Convertidor de voltaje a corriente
Podemos definir a este dispositivo sencillamente es un convertidor de tensión a corriente, que
también son llamados como amplificadores de transductancia. Los circuitos convertidores (tanto
de voltaje – corriente y corriente – voltaje) siguen los siguientes parámetros:

 Campo de voltajes y de corrientes de entrada. Es el rango de valores extremos

correspondientes al máximo o mínimo valor de corriente y voltaje de salida.
 Máxima impedancia de carga.
 Tomar en cuenta precisión global y lineal.
  Margen de temperaturas de trabajo.
Este circuito considera el ciclo o malla de retroalimentación en un amplificador operacional. La
mayoría de los dispositivos y/o sensores proporcionan una señal de referencia de voltaje, no de
corriente. Cuando requerimos una seña de corriente tenemos que implementar un convertidor de
voltaje a corriente. Para esto tenemos que implementar el siguiente circuito.
R3
+26.0
100R mA

U2

7
R2 3
100R 6
2

4
1
5
B1 741
5V
+5.00
Volts

Simulación de voltaje a corriente con

amplificador operacional 741

Con el convertidor de voltaje a corriente no es ocupable con el proyecto integrador porque como
antes mencionado el prototipo que se va a utilizar no es recomendable trabajar con corriente ya
que estos equipos que se van a utilizar como sensores, motores, equipos electrónicos como tarjetas
programadas son funcionables con voltajes de 5V a 12 V de corriente continua. Este tipo de
convertidores es ocupables para otros aparatos eléctricos que pueden trabajar con corriente.
Convertidor de voltaje a frecuencia.
La función de un conversor tensión – frecuencia es la de convertir una señal analógica a una serie
de pulsos. La principal aplicación de este dispositivo es la implementación en una manera muy
sencilla de una conversión analógica a digital. La razón para realizar este tipo de conversión es
que es mucho más fácil transmitir y decodificar con precisión una serie de pulsos que una señal
analógica, sobre todo, si la distancia a la que se debe transmitir la señal es larga y ruidosa. En
estos casos se colocará al final de la línea de transmisión, un conversor frecuencia – tensión para
obtener nuevamente una señal analógica.
La aplicación más común de los conversores frecuencia – tensión está dada en la medición de
velocidad de motores donde una serie de pulsos, proporcional a la velocidad del motor, es
transformada en una señal analógica para ser medida y quizás también utilizada para realizar un
control de la velocidad. Las especificaciones necesarias para una buena conversión son:
a) Un rango dinámico amplio (cuatro décadas o más).
b) Bajo error de linealidad (desviación de la recta de proporcionalidad V = k F), en general
menor al 0.1 %.
c) Precisión y estabilidad (con la temperatura y variaciones de la tensión de alimentación)
en el factor de escala k de la conversión
Existen dos formas de construir un conversor tensión – frecuencia, una es a partir de un VCO al
que se le ajustan lo más posible las especificaciones de diseño y la otra es a través de
configuraciones de los circuitos balanceo de carga. Nosotros estudiaremos dos circuitos integrados
que se basan en el principio de balanceo de cargas. LM331 es básicamente un convertidor de voltaje
de precisión a frecuencia. El IC tienen distintas aplicaciones como conversión analógica a digital,
integración a largo plazo, conversión de voltaje a frecuencia, conversión de frecuencia a voltaje.
 1nF C1

14
VIn
R1 U1:B Vo1
3
1M 4
A
2
LM3900
R2 B

7
510R R3 C
1M
Vo2 D

R5
1M2

Simulación de un
U1:A
7
Q1
circuito de voltaje
1
R4 5
30k 6
R6 V+
a frecuencia con
2N2369 1M2
14

LM3900

un circuito
0V
integrado
LM3900

Con este convertidor de voltaje y frecuencia tendría un modo de ocupación si en el caso del motor
que se va utilizar en el proyecto integrador no da la velocidad que es necesaria o sobre pasa lo
calculado usaríamos este convertidor. Ya que en el caso de electricidad existe el variador de
frecuencia que es ocupado en la industria para regular la frecuencia de giro de un motor
dependiendo la necesidad que el operador o el jefe lo utilice. Para el proyecto como antes
mencionado tendríamos que analizar y calcular si sería necesario este convertidor.
Convertidor de corriente alterna a directa y viceversa.
Un convertidor de corriente alterna a corriente directa parte de un rectificador de
onda completa. Su carga puede ser puramente resistiva. La forma de onda de salida
del rectificador. Al agregarle a este rectificador un capacitor en paralelo tal como lo
indicado, el convertidor se comporta como un filtro ya que se produce un voltaje a la
salida que es esencialmente continuo. El convertidor CA-CD nos proporciona una
señal de salida rectificada (casi constante) de valor Vm, donde Vm es igual al valor
pico del voltaje de entrada. Este voltaje casi constante presenta una variación de
∆V0. Este valor se puede considerar muy pequeño y de esta manera encontrar el
valor del resistor y del capacitor para un valor de voltaje directo deseado, de acuerdo
𝑉
a la siguiente expresión: ∆𝑉0 ≈ 𝑚𝜋 .
𝜔𝑅𝐶
El convertidor de corriente directa a corriente alterna son utilizados como drivers de
motores y como fuentes de corriente alterna ininterrumpida y tienen como objetivo
producir una señal de corriente alterna sinusoidal, cuya magnitud y frecuencia
puedan ser controladas. Existen diversos tipos de convertidores inversores de los
cuales el convertidor de una sola pierna y el convertidor en puente de media y onda
completa, son los más comunes. Estos dispositivos de conmutación absorben
potencia cuando sus interruptores se encienden o apagan, si la transición se produce
cuando tanto el voltaje como la corriente son diferentes de cero. Si se aumenta la
frecuencia de conmutación, estas transiciones suceden con mayor frecuencia y la
pérdida de potencia media en los interruptores aumenta. En muchas ocasiones el
uso de altas frecuencias es deseable por la reducción significativa en tamaño de
muchos dispositivos. La frecuencia que satisface la ecuación anterior se le conoce
1
como frecuencia resonante 𝜔0 . De esta forma: 𝜔0 = 𝐿𝐶 . Esto significa que cuando
√
𝜔 = 𝜔0 entonces Z = R.

Simulación de un
convertidos de CA a
CD

En este convertidor se podría utilizar en el proyecto integrador, ya que lo podríamos

implementar, uno de los casos es que la idea principal es que el prototipo va a hacer
recargable y vamos a utilizar la energía de la casa, que es el caso de los 127V
tendríamos que bajar la corriente y convertirla en directa para en el caso de que va
a hacer una tarjeta programable que normalmente es utilizada a 5v de corriente
continua es donde mejor se implementaría. También este convertidor lo ocuparíamos
en sensores porque trataríamos de mandar corriente a todo el sistema de control del
prototipo para que tuviera el mejor avance y comunicación del prototipo.

Con este convertidor se tiene que calcular y analizar sino serviría de algo porque
normalmente no se ocuparía dentro de nuestro proyecto porque todo lo de
comunicación dentro del proyecto es de todo lo que se va a cargar es con alterna como
el convertidor anterior. Este llegaría a ser ocupable si se llegara a cambiar el motor
para un buen funcionamiento o más velocidad sin pérdida de voltaje o de corriente
dentro del circuito o del proyecto en general.
Diagrama esquemático del convertidor a desarrollar y Simulaciones.
En este apartado colocaremos en usar la simulación y diagrama esquemático del
convertidor que es el convertidor de corriente alterna a directa, ya que habíamos
mencionado anteriormente que es donde vamos a ocupar el voltaje de 127 voltios de
corriente alterna y tratar de reducirlo a 24,12 o 5 voltios de corriente alterna y de
ese voltaje de bajada sea convertida en directa a través de un puente de diodos o por
diodos rectificadores, para poder transformarse en corriente directa esto es a través
de muchos rectificadores y llegue a una batería de carro para poder distribuir
corriente al lugar donde se va a ocupar el control a través de una tarjeta programable
como la ESP32 que ya contiene internet para poder distribuir la información.
En este apartado colocaremos una simulación acerca de cómo sería la bajada de la
corriente alterna de 127 voltios a 12 voltios y la rectificación de los diodos.

TR1
D1 D2 Entrada de corriente directa
ALT 1N4004 1N4004
+128 R2
AC Volts +11.8 B1
AC Volts 10k 12V

D3 D4
1N4004 1N4004
R1
TRAN-2P2S C1 10k +11.9 D5
1000uF Volts 1N4004

Entrada de corriente alterna

En esta figura es una pequeña simulación acerca de cómo se vería la conexión de

este convertidor a utilizar, pero con este ocuparemos simulando como estaría el
motor girando haciendo la referencia del movimiento del prototipo y la colocación de
un puente H básico para simular la reversa del carrito.
Después colocaremos una simulación acerca de cómo se conectaría la placa
programable en el sistema y los sensores a conectar dentro del sistema.
R1
220R
BAT1
5V
D1
SIM1
SIMULINO UNO
RX < 0
13
12

~10
~9
8

7
~6
~5
4
~3
2
TX > 1
AREF

~11

1N4001
DIGITAL (PW M~)

Q1
SIMULINO
blogembarcado.blogspot.com

PN2222
ARDUINO
www.arduino.cc

ATMEGA328P
AT MEL

POW ER
RESET

ANALOG IN
GND

A0
A1
A2
A3
A4
A5
5V

En esta simulación nos da a conocer de cómo se vería la previa conexión de este

prototipo para tenga la función de arranque del motor a través de la programación.
Resultado de pruebas funcionales
Básicamente las fotos anteriores son una pequeña demostración de cómo sería el
convertidor de corriente alterna a directa por el método de bajar la corriente
alterna a unos ciertos volts que necesitamos y de ahí con transistores o con diodos
rectificamos la señal para así tener la corriente continua de 12 volts para distribuir
al demás sistema que necesite corriente directa.
Listado de equipo de instrumentación y control automático que
contengan convertidores de señal.

Transformador de 127 V.C.A a 24 V.C.A

Puente de diodos o diodos rectificadores 1N4001
ESP32 que contenga el módulo de wifi internamente.
Capacitores
Resistencias eléctricas 10KOhms
Motor eléctrico para hacer funcionar el carrito
Relevadores de 12 V.C.C
Batería de carro que normalmente son de 12 V.C.C
Puentes H con transistores o con circuito integrado
Transistores para ayudar a la rectificación