Autor Tema: Funcionamiento y aplicaciones de los amplificadores Lock-in digitales.  (Leído 3803 veces)

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Desconectado Picuino

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Estoy estudiando el funcionamiento de los amplificadores de tipo Lock-in digitales.
Ya he conseguido algunos resultados y resultan sorprendentes.

Por ejemplo he podido medir variaciones de tensión con una resolución de 40microvoltios, gracias a un conversor ADC con una resolución de 19milivoltios.
Eso significa que multiplica la precisión del conversor ADC por 500 sin necesidad de ningún amplificador externo.

El amplificador veo que tiene aplicación a la medida de señales muy pequeñas en entornos con mucho error, o bien a medir valores con mucha discriminación. Ejemplos de aplicaciones son:
    Medida de resistencias muy pequeñas (miliohmios)
    Medida de R-L-C de un circuito y factor Q
    Medición de señales en entornos muy ruidosos. (Por ejemplo escuchar la voz de dentro de una habitación con el reflejo de una luz laser sobre la ventana exterior)
    Servocontroles muy precisos.


Principio de funcionamiento
El principio básico de un amplificador Lock-in es parecido al de un sintonizador de radio.
    Primero se genera una señal senoidal de salida (de 1Khz en mi caso)
    La señal de salida se hace pasar por un elemento a estudiar (por ejemplo una resistencia muy pequeña)
    Una vez que la señal ha pasado por el elemento a estudiar, se introduce en la entrada del amplificador.
    Por dentro el amplificador "sintoniza" la frecuencia generada y descarta las demás. De esa manera se puede eliminar el ruido y amplificar sólo la señal de interés.
    Por último se saca la señal amplificada, que será el resultado (en este caso la medición de una resistencia en miliohmios)
    
La forma de "sintonizar" la señal a amplificar es como en los amplificadores superheterodinos: se multiplica la señal generada por la señal de entrada al amplificador y se filtra el resultado para quedarse sólo con las frecuencias más bajas. En el caso de un sintonizador, nos quedamos con las frecuencias de audio.


Proyectos y documentación sobre amplificadores lock-in en la web
Amplificadores lock-in (wikipedia):  http://en.wikipedia.org/wiki/Lock-in_amplifier
A Microcontroller Based Digital Lock-In Milliohmmeter: http://cappels.org/dproj/dlmom/dlmom.html
AN2207 Lock-in Milliohmmeter: http://kripton2035.free.fr/Resources/an2207_01%20Lock-in%20Milliohmmeter%20.pdf
Microcontroller-Based Digital Lock-In Milliohmmeter. Autor: D. Cappels, Circuit cellar Nº. 162, 2004 , págs. 50-55
Amplificador Lock-in analógico para laboratorio: http://orchard.uwaterloo.ca/Courses/Chem724/SimpleLockInAmplifier.pdf
Homebrew analogic Lock-In Amplifier (con enlaces interesantes): http://blockyourid.com/~gbpprorg/mil/cavity/lock/index.html
Lock-in Amplifiers (presentación): http://blockyourid.com/~gbpprorg/mil/cavity/lock/18-Lock-in-amplifiers.pdf

Amplificadores Lock-in digitales:
AN1115 Implementing Digital Lock-In Amplifiers Using the dsPIC DSC: http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/01115A.pdf



Lock-in digital con PIC18F2550
Todos estos pasos se pueden hacer también de forma digital, que es lo que estoy probando. He empezado con un microcontrolador PIC18F2550, que no es precisamente un dsPIC ni tiene grandes prestaciones de cálculo ni de conversión ADC y sin embargo por ahora  está dando resultados muy buenos.
Seguiré publicando cuando tenga resultados más definitivos.


Saludos.
« Última modificación: 13 de Julio de 2012, 19:47:09 por Picuino »

Desconectado micro_pepe

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Re: Funcionamiento y aplicaciones de los amplificadores Lock-in digitales.
« Respuesta #1 en: 12 de Julio de 2012, 11:31:20 »
A la cama no te irás, sin saber una cosa más. Muy interesante, no conocia ese tipo de amplificadores.

Gracias por la info.

Saludos.
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Desconectado fabianjsm

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Re: Funcionamiento y aplicaciones de los amplificadores Lock-in digitales.
« Respuesta #2 en: 13 de Julio de 2012, 19:40:09 »
Muy buena información Picuino, gracias por compartirla!
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