2_ElementosMedida
79
Contenidos Sensores, características y tecnología Acopladores de señal, Transmisores Captadores neumáticos Objetivos Describir funcionalidad de sensores y transductores. Identificar dispositivos y componentes Calcular parámetros básicos de un sistema 1 UD2- SMR UD2. Elementos de Medida
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SMR Elementos de Medida
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Contenidos
Sensores, caractersticas y tecnologa
Acopladores de seal, Transmisores
Captadores neumticos
Objetivos
Describir funcionalidad de sensores y transductores.
Identificar dispositivos y componentes
Calcular parmetros bsicos de un sistema
1 UD2- SMR
UD2. Elementos de Medida
-
1. DEFINICIONES
La medicin de magnitudes fsicas requieren conversin
de esas magnitudes en seales elctricas.
Los transductores son los dispositivos que convierten
una magnitud fsica en otra (p.e. elctrica)
El sensor o captador es el elemento primario sensible a
la magnitud fsica. Puede ser activo o pasivo
Dependiendo de la seal de salida puede ser analgico o
digital.
2 UD2- SMR
UD2. Elementos de Medida
-
1. DEFINICIONES (cont.)
3 UD2- SMR
UD2. Elementos de Medida
Caracterstica de fabricante Descripcin
Campo de medida Rango de valores de una magnitud medida con
precisin.
Alcance Diferencia entre valor mximo y mnimo del campo
de medida
Sensibilidad Relacin entre incrementos de magnitud producidos
en la entrada y salida
Curva caracterstica
o
curva de calibracin
Representacin grfica que relaciona la seal de
entrada y seal de salida. Permite la calibracin del
dispositivo.
Precisin El valor del error medido frente al valor dado por la
curva de calibracin.
Resolucin La variacin de una medida de la magnitud que
permite apreciar el cambio.
-
2. Tecnologas de sensores
4 UD2- SMR
UD2. Elementos de Medida
Tecnologa (efecto) Descripcion
piezoelctrico Cristales de cuarzo sometidos a presin cambian su
estructura cristalina. El cambio redistribuye la carga
elctrica y se presenta externamente como una tensin
elctrica
Resistivo
La oposicin al paso de una corriente electrica. La
variacin de la resistencia de un conductor con la longitud
se utiliza en termorresistencias (p.e.)
Capacitivo La capacidad de un condensador depende de la superficie
de las placas, separacin y dielctrico. La viariacion de
alguna de estas caractersticas es usada en transductores de
presin y detectores de proximidad (p.e=
S
lR
d
SC
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 5
Efecto Piezoelctrico
Efecto Resistivo
Efecto Capacitivo
-
2. Tecnologas de sensores
6 UD2- SMR
UD2. Elementos de Medida
Tecnologa (efecto) Descripcion
Inductivo El paso de corriente por una bobina genra un campo
electromagntico que depende de su forma constructiva
(nmero de espiras, longitud,seccin y naturaleza del
ncleo)
Reluctivo Similar al inductivo. La variacin de posicin de un
nucleo magntico que afecta a varias bobinas permite
modificar la magnitud de tensin medida en bobinas de
salida.
Electromagntico La modificacin del flujo magntico que pasa por una
bobina permite detectar variacin de tensin en la salida.
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 7
Inductivo
Reluctivo
Electromagntico
-
2. Tecnologas de sensores
8 UD2- SMR
UD2. Elementos de Medida
Tecnologa (efecto) Descripcion
Fotovoltaico Los materiales sensibles a la luz pueden variar
sus condiciones electricas en funcin de la
radiacion incidente (LEDs, detectores de
proximidad)
Termoelectrico La unin de dos materiales metlicos distintos
que se calientan permite generar
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 9
Efecto fotoelctrico
Efecto termoelctrico
-
3. Sensores y Transductores
Galgas extensiomtricas
Se basan en el principio de recuperacin mecnica que tienen algunos cuerpos cuando son sometidos a un esfuerzo mecnico de
alargamiento. P.e. muelles.
Si el esfuerzo mecnico no es elevado, el dispositivo vuelve a su
dimensin inicial.
Presentan una relacin entre esfuerzo aplicado y alargamiento
lineal.
10 UD2- SMR
UD2. Elementos de Medida
-
3. Sensores y Transductores
Galgas extensiomtricas
La relacin es constante y se conoce como el Mdulo de
Young
11 UD2- SMR
UD2. Elementos de Medida
amientoal
esfuerzoE
arg)(
)(
-
3. Sensores y Transductores
Galgas extensiomtricas (cont)
Si el esfuerzo de traccin se realiza en la direccin x, se
experimenta un alargamiento.
En las direcciones y y z, se produce un acortamiento
denominado efecto Poisson, que para los metales ms usuales
cumple la frmula:
12 UD2- SMR
UD2. Elementos de Medida
Ex
xz
xy
3,0
3,0
-
3. Sensores y Transductores
Galgas extensiomtricas (cont)
Las galgas extensiomtricas son resistencias variables por la
deformacin que cumplen:
13 UD2- SMR
UD2. Elementos de Medida
-
3. Sensores y Transductores
Galgas extensiomtricas (cont)
Pueden ser:
o Uniaxiales: mide
alargamiento en
una direccin
o Biaxiales: miden
alargamiento en
dos direcciones o Tangenciales: se utilizan en
membranas cuando no hay
direcciones principales de esfuerzo.
p.e. deformaciones en grietas
14 UD2- SMR
UD2. Elementos de Medida
Bornes
de
conexiin
-
3. Sensores y Transductores
Galgas extensiomtricas (cont)
Las mediciones de tensin son del orden de milsimas de
tensin.
Requiere exactitud en la deteccin de pequeas cambios en
las resistencias.
Las galgas extensiomtricas se emplean con configuraciones
de puente de Wheatstone que cumple:
15 UD2- SMR
UD2. Elementos de Medida
EXVRR
R
RR
RV
][
21
2
43
30
-
3. Sensores y Transductores
Galgas extensiomtricas (cont)
De la ecuacin se deduce que cuando
el voltaje de salida V0=0 y
se dice que el puente est balanceado.
Un cambio en cualquiera de las resistencias de los brazos del puente resultar en un voltaje de salida V0 0.
Si se sustituye R4 por una galga extensiomtrica, cualquier cambio en la resistencia de sta desbalancear el puente y tendr una relacin directa con la medida.
La sensibilidad se incrementar en la medida que se sustituyan incrementalmente cada resistencia por una galga extensiomtrica.
16 UD2- SMR
UD2. Elementos de Medida
EXVRR
R
RR
RV
][
21
2
43
30
3
4
2
1
R
R
R
R
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 17
3. Sensores y Transductores
Transductores de fuerza
Hacen uso de galgas
extensiomtricas sobre un
elemento elstico.
La aplicacin de fuerza F a varilla A
produce flexin en las lminas L.
Cada lmina tiene una galga que
sufre un alargamiento:
L2 y L4 responden a traccin
L1 y L3 responden a compresin
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 18
3. Sensores y
Transductores
Transductores de
fuerza
Ejemplo de catlogo de
fabricante Siemens de
galga extensimetrica.
-
3. Sensores y Transductores
LVDT Transductor de fuerza
con sensor inductivo.
19 UD2- SMR
UD2. Elementos de Medida
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 20
3. Sensores y Transductores Transductor de fuerza
con sensor piezoelctrico.
La carga del sensor Cs produce
una corriente de integracin que
carga el condensador CB que
facilitar una tensin de salida Vs
que cumple:
C
QcsV
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 21
3. Sensores y Transductores Transductor vibraciones
Una vibracin es un movimiento armnico de un cuerpo alrededor de un punto de equilibrio.
El movimiento tiene como componentes: Desplazamiento
Velocidad
Aceleracin
La tensin variable detectada es una medida de la aceleracin que se ha transmitido a la masa de inercia y que cumple:
donde m es la masa de inercia del dispositivo.
amF
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 22
3. Sensores y Transductores
Sensores de temperatura
Los sensores de temperatura son dispositivos que transforman los cambios de temperatura en cambios en seales elctricas.
Dependiendo del procedimiento de deteccin tenemos:
Detector de temperatura resistivo: La resistencia elctrica de un conductor depende de la temperatura a que se somete.
donde: R0 es la resistencia a 00C.
R es la resistencia a t 00C
es el coeficiente de temperatura
t es la temperatura
)1(0 tRR
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 23
3. Sensores y Transductores
Sensores de temperatura (cont.)
Algunos materiales empleados son: platino, nquel y cobre.
El Platino posee precisin, estabilidad y alto coste.
La sonda de platino de uso comn en la industria se denomina
PT100 y posee una resistencia de 100 a 0 0C.
Material Platino Niquel Cobre
Coeficiente temperatura 39210-5 / 0C 6310-4 / 0C 42510-4 / 0C
Resistividad 9,3810-8 m 6,3810-8 m 1,5610-8 m
Intervalo de utilizacin -200 950 0C -150 300 0C -200 120 0C
Resistencia sonda 0C 25,100,130 100 10
Precisin 0,01 0C 0,01 0C 0,01 0C
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 24
3. Sensores y Transductores
Sensores de temperatura (cont.)
Esta sonda se denomina de forma captador de bulbo.
La vaina metlica protectora contiene el hilo conductor y un material de sellado del que salen los terminales.
La variacin de resistencia de la sonda se mide con un puente de Weatstone que cumple:
A 00 C el puente est equilibrado
y cumple:
En esta condicin se cumple que VS =0
Si RX aumenta, se reduce VA y
consecuentemente aumenta VB
321 RRRRX
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 25
3. Sensores y Transductores
Sensores de temperatura (cont.)
Este montaje presenta como inconveniente
que los conductores a y b presentan una
resistencia que variar con la temperatura y
una medicin falsa consecuentemente.
La solucin es usar una sonda con conexin a
tres hilos.
La rama de Rx queda formada por Rx, b y c.
La variacin de resistencia se produce por igual
en a,b y c quedando compensada.
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 26
3. Sensores y Transductores
Termopares
Se componen de dos metales diferentes unidos firmemente por un
extremo.
Si la temperaturas de la unin de medida y unin de referencia
son distintas, se establece una corriente elctrica debido a una
pequea diferencia de potencial en dicha unin.
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 27
3. Sensores y Transductores
Termopares
En instalaciones industriales se utiliza un solo termopar para
efectuar la medida como se indica en la figura:
T1= temperatura instrumento
T2= temperatura ambiente
TM=temperatura medida
)2()( TABTMABM VVV
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 28
3. Sensores y Transductores
Termopares
Para evitar que la medida se vea afectada por los cambios de
temperatura se utilizan circuitos compensadores.
CTABTMABM VVVV )2()(
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 29
3. Sensores y Transductores
Sensores semiconductores
Las uniones P-N de los semiconductores presentan sensibilidad a
la temperatura y es la base de estos sensores.
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UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 30
3. Sensores y Transductores Termistores
Son componentes semiconductores con un elevado coeficiente de temperatura. Pueden ser:
NTC (Negative Temperature Coefficient) coeficiente de temperatura negativo
PTC (Positive Temperature Coefficient) coeficiente de temperatura positivo (tambin llamado posistor).
En NTC LA RELACION ENTRE LA Resistencia y la temperatura viene dada por la frmula:
B= constante que depende del termistor
R0=Resistencia a temperatura T0
)
11(
00TT
B
T eRR
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 31
3. Sensores y Transductores
Termistores
Circuito divisor resistivo con NTC
)()
11(
00TT
B
S
eRR
RVV
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 32
3. Sensores y Transductores
Transductores de presin
La presin se define como la fuerza ejercida por unidad de
superficie:
Las unidades ms comunes de medida son:
1 Pascal=> 1 Pa=1N/m2
1 Kg/cm2
1 psi (libra por pulgada cuadrada)
1 bar
S
FP
Unidad equivalencia
1 psi 7142 Pa
1 kg/cm2 98100 Pa
1 bar 105 Pa
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 33
3. Sensores y Transductores
Transductores de presin (cont)
Las medidas de presin pueden ser:
Presin absoluta: medida con referencia al cero absoluto (-2730C)
Presin relativa: medida con referencia a la presin atmosfrica
(habitual)
Presin diferencial: diferencia entre dos presiones y su conversin
en seal elctrica de tipo:
Resistivo: la presin aplicada hace moverse el cursor del
potencimetro. Precisin: 1%2,5%
gama presin: 0 0,1 kg/cm2 y 0 300 kg/cm2
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UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 34
3. Sensores y Transductores Transductores de presin (cont)
Presin diferencial: diferencia entre dos presiones y su conversin en seal elctrica de tipo: (cont.) Inductivo: el movimiento del ncleo de una bobina hace variar el coeficiente
de autoinduccin
La bobina se conecta a un circuito de c.a. que permite obtener una seal que es funcin de la inductancia de la bobina L.
Precisin: ~ 1 % rango: 50 g/cm2 1000kg/cm2
Reluctivo: Una variante del anterior
Capacitivos: una de las placas del condensador se mueve por efecto de la presin.
Precisin: 0,2% 0,5% rango: 0,05 g/cm2 5 g/cm2
0,5 kg/cm2 600 kg/cm2
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 35
3. Sensores y Transductores
Transductores de presin (cont)
Presin diferencial: diferencia entre dos presiones y su conversin
en seal elctrica de tipo: (cont.)
Galgas extensiomtricas: La presin estira estira o comprime los hilos
conductores
Precisin: 0,5%
rango: 0 kg/cm2 0,6 kg/cm2
0 kg/cm2 10.000 kg/cm2
Cristales piezoelctricos
Precisin: 1% 0,5% rango: 0,1 kg/cm2 600 kg/cm2
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 36
3. Sensores y Transductores
Transductores de caudal
Se utilizan para la medida de caudal en procesos industriales de
lquidos y gases.
Los procedimientos que se utilizan son:
Placa orificio o diafragma
Tobera
Tubo venturi
Sonda ultrasnica
Medidor trmico
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 37
3. Sensores y Transductores
Transductores de caudal
Tobera y tubo Venturi
Se introduce una placa con un oficio en la tubera por la circula el
fluido.
Se toma la presin en la parte anterior y posterior a la placa.
La presin diferencial resultante es proporcional a la raz cuadrada
del caudal.
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 38
3. Sensores y Transductores
Transductores de caudal
Placa-orificio o diafragma
Se basa en la medida de la presin diferencial en una tobera que
presenta un estrangulamiento como el de la figura.
Toma
anterior
Toma
posterior
Cono de entrada
Cono de salida
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UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 39
3. Sensores y Transductores
Transductores de caudal
Turbina
Un dispositivo rotrico situado en el interior de la tubera gira a
una velocidad proporcional al caudal.
Sobre el rotor va montado un imn permanente que induce
corrientes en forma de impulsos sobre una bobina externa.
El conteo de los impulsos en un
perodo de tiempo fijo da la
medida del caudal
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 40
3. Sensores y Transductores
Transductores de caudal
Sonda ultrasnica
El par emisor-receptor es
acoplado a la tubera.
El sonido experimenta cambios
en su propagacin por el
interior de la tubera en funcin
del caudal.
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 41
3. Sensores y Transductores
Transductores de caudal
Medidor trmico
La NTC1 est en contacto con el fluido en
reposo. La NTC2 est en el interior de
la tubera.
La medida mediante un puente de
Wheatstone permite obtener una tensin
proporcional al caudal.
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 42
3. Sensores y Transductores
Transductores de Nivel
Flotador Magntico
Un flotador contiene un imn
que al moverse arrastra otro
imn. Este ltimo est acoplado
al cursor de un potencimetro.
La variacin de la resistencia del
potencimetro se convierte en
una seal elctrica.
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 43
3. Sensores y Transductores
Transductores de Nivel
Presin diferencial
El transductor de presin
situado en el fondo del tanque
registra la presin de forma
proporcional a la altura.
Se puede emplear con
correcciones tambin en
tanques cerrados y/o a presin.
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 44
3. Sensores y
Transductores
Transductores de Nivel
Capacitivo
Se basa en el principio de
capacidad de un condensador
formado entre los dos tubos
que estn aislados entre s.
El circuito elctrico puede
ser un puente de capacidades
alimentado en CA.
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 45
3. Sensores y Transductores Transductores de Nivel
Ultrasonidos
Usa un emisor-receptor de ultrasonidos.
El receptor capta el sonido reflejado en la superficie del lquido.
El tiempo invertido por la onda sonora desde que emite hasta que recibe es una relacin que depende de la distancia a la que se encuentra la superficie del lquido.
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 46
3. Sensores y Transductores
Transductores de velocidad y posicin angulares (encoders)
La medida de la velocidad del eje de un motor se puede realizar con dispositivos electromagnticos tales como alternadores o dinamos tacomtricos.
La medida de ngulos se hace con el uso de potencimetros rotativos.
En la actualidad se usan encoders para medir velocidades y posiciones angulares.
Los encoders son sensores que generan seales digitales en respuesta al movimiento. Son de dos tipos:
Incrementales
Absolutos
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 47
3. Sensores y Transductores
Transductores de velocidad y posicin angulares
(encoders)
Encoders incrementales: Determina su posicin contando el nmero de impulsos que se generan cuando un rayo de luz es atravesado por marcas opacas
en la superficie de un disco.
Proporcionan mayor resolucin a un coste ms bajo que los encoders absolutos
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 48
3. Sensores y Transductores
Transductores de velocidad y posicin angulares (encoders)
Encoders incrementales: Las caractersticas mas destacables de un encoder incremental son:
1. Resolucin: n pulsos de salida por vuelta de eje
2. Carga del eje: Mxima fuerza que se puede ejercer sobre el eje (carga axial y radial)
3. Mxima velocidad de rotacin: por encima de esta velocidad el encoder no responde linealmente.
4. Par de arranque: Par necesario para hacer girar el eje partiendo de reposo.
5. Tipo de salida: Lgica
Colector abierto
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 49
3. Sensores y Transductores
Transductores de velocidad y posicin angulares
(encoders)
Encoder absoluto: El disco contiene varias bandas dispuestas en
forma de coronas circulares concntricas.
En el sentido radial, el rotor queda dividido en sectores con
marcas opacas y transparentes codificadas en cdigo Gray.
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 50
3. Sensores y Transductores
Segn la posicin del disco, la luz emitida por cada emisor se
enfrentar a un sector opaco o transparente.
Las diferentes combinaciones posibles de sectores dan origen a una
seal de salida digital formada por 4 bits que puede ser procesada.
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 51
4. Detectores de posicin
Pertenecen a este grupo todos los dispositivos que entregan una
seal de tipo todo/nada indicando la presencia/ausencia de un
objeto.
Finales de carrera: son interruptores electromecnicos accionados
por palanca, rodillo leva
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 52
4. Detectores de posicin
Inductivos
El principio de funcionamiento de un detector inductivo responde
a un diagrama de bloques similar al indicado mas abajo.
Oscilador Rectificador Circuito
Conmutacion
Alimentacin
Bobina
detectora
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 53
4. Detectores de posicin
Inductivos
El coeficiente de induccin L de la bobina detectora determina la
frecuencia y amplitud de la seal alterna producida por el
oscilador.
La salida del oscilador se rectifica para convertirla en continua y su
nivel se detecta con el circuito de conmutacin.
Cuando se acerca un objeto metlico a la bobina, el valor de L
cambia y la salida conmuta de un estado a otro.
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 54
4. Detectores de posicin
Capacitivos
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 55
4. Detectores de posicin
Capacitivos
El principio de funcionamiento de un sensor de proximidad
capacitivo , est basado en la medicin de los cambios de
capacitancia elctrica de un condensador en un circuito resonante
RC, ante la aproximacin de cualquier material.
Los sensores de proximidad inductivos y capacitivos estn basados
en el uso de osciladores, en los que la amplitud de oscilacin vara
al aproximar un objeto .
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 56
4. Detectores de posicin
Capacitivos
Si un objeto o un medio (metal, plstico, vidrio, madera, agua) irrumpe en la zona activa de conmutacin, la capacitancia del circuito resonante se altera. Al aumentar la capacidad, la corriente en el circuito oscilador tambin aumenta (que es el que suministra la alta frecuencia).
El rectificador simplemente convierte la seal alterna en continua. Cuando esta seal alcance un determinado valor, actuar el circuito disparador (Trigger) que controla si la seal proveniente del rectificador corresponde al nivel de referencia necesario para conmutar el dispositivo de salida.
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 57
4. Detectores de posicin
Caractersticas de detectores Inductivos y Capacitivos
Distancia de deteccin: Es la mxima distancia a la que se puede
encontrar el objeto deseable. Del orden de mm.
Frecuencia de respuesta: El mximo n de veces que actua el
detector en 1 s.
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 58
4. Detectores de posicin
Caractersticas de detectores Inductivos y Capacitivos
Tipos de salida (todo/nada)
Tipo B:
Se alimenta en CC
La salida es un transistor PNP en
colector abierto.
La carga se conecta entre la salida
y 0 v.
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 59
4. Detectores de posicin
Caractersticas de detectores Inductivos y Capacitivos
Tipos de salida (todo/nada)
Tipo C:
Se alimenta en CC
La salida es un transistor NPN en
colector abierto.
La carga se conecta entre la salida
y Vcc.
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 60
4. Detectores de posicin
Caractersticas de detectores Inductivos y Capacitivos
Tipos de salida (todo/nada)
Tipo D:
Se alimenta en CC
La carga debe conectarse en serie
con la alimentacin.
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 61
4. Detectores de posicin
Caractersticas de detectores Inductivos y Capacitivos
Tipos de salida (todo/nada)
Tipo E:
Se alimenta en CC
La salida es un transistor NPN con
carga interna.
No es imprescindible conectar
carga externa porque en la salida
tenemos un nivel lgico de
tensin.
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 62
4. Detectores de posicin
Caractersticas de detectores Inductivos y Capacitivos
Tipos de salida (todo/nada)
Tipo F:
Se alimenta en CC
La salida es un transistor PNP con
carga interna.
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 63
4. Detectores de posicin
Detectores fotoelctricos
Se basan en dos elementos: emisor de luz y detector.
Los emisores pueden ser:
o Lmparas incandescentes
o Diodos LED
o Diodos lser
Los receptores suelen ser:
o LRR
o Fotodiodos
o Fototransistores
o fototiristores
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 64
4. Detectores de posicin
Detectores fotoelctricos
Los modos de deteccin son:
Barrera: emisor y
receptor estn separados e
instalados enfrente uno de
otro.
El corte del haz luminoso
produce una salida en el
receptor
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 65
4. Detectores de posicin
Detectores fotoelctricos
Reflex sobre espejo:
el emisor y el receptor
estn en la misma
ubicacin
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 66
4. Detectores de posicin
Detectores ultrasnicos
Se basan en la propiedad de la
variacin de la velocidad de
los ultrasonidos cuando
atraviesan diferentes medios
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 67
4. Medida de esplazamiento con sensores lser
Un sensor de desplazamiento por lser, nos permite realizar una
medida de desplazamiento sin contacto ni rozamiento. Esto es muy
til cuando la el objeto a medir es mvil o entra en una zona de
accin determinada, que no permite que se amarre ningn
elemento de medida fijo.
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 68
4. Medida de desplazamiento con sensores lser
El principio de funcionamiento se basa en la superposicin de dos ondas de igual frecuencia, una directa y la otra reflejada. La onda resultante pasa por valores mximos y mnimos al variar la fase de la seal reflejada.
Los sensores industriales generan un haz de luz que se divide en dos parte ortogonales mediante un separador . Un haz se aplica sobre un espejo plano fijo, mientras el otro refleja sobre el objeto cuya distancia se quiere determinar, los dos haces se superponen de nuevo en el separador, de forma que al separarse el objeto se generan mximos y mnimos a cada mltiplo de la longitud de onda del haz. La distancia se mide contando dichas oscilaciones o franjas, obtenindose una salida digital de elevada precisin.
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 69
4. Medida de desplazamiento con sensores lser
Las caractersticas ms destacables de estos sensores son: Distancia focal: Es la distancia a que se
debe colocar el objeto cuyo desplazamiento respecto del punto de referencia se pretende medir.
Rango de medida: Indica cunto se puede desplazar el objeto con respecto al punto de referencia
Dimetro del punto de luz: Expresa las dimensiones del punto de luz generado por el lser.
Resolucin: Es el mnimo desplazamiento que debe realizar un objeto para que pueda detectarse en la salida.
Ejemplos de aplicacin: grietas, vibraciones, espesores
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 70
5. Acondicionadores de seal
Son los elementos encargados de someter la seal recibida del
sensor a un proceso de manipulacin para una mejor
comprensin.
Amplificacin: cuando la seal entregada es de un nivel bajo,
precisa de ser aumentada manteniendo sus caractersticas
(amplificada). El amplificador debe cubrir un rango de frecuencias
introduciendo pocos errores.
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 71
5. Acondicionadores de seal Amplificacin (cont.)
Inversor:
La seal obtenida a la salida viene dada por:
La ganancia es :
El signo - indica una inversin de fase
La resistencia R1 tiene como objetivo eliminar
los errores derivados de la corriente de offset y su valor debe ser:
La impedancia de entrada es R1
VinR
RVout
3
2
3
2
R
RG
32
321
RR
RRR
-
UD2- SMR 72
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 73
5. Acondicionadores de seal
Amplificacin (cont.)
No Inversor:
La ganancia es :
Si se eliminan las resistencias
obtenemos el seguidor (ganancia =1)
La impedancia de entrada es la que presenta el operacional, siendo
sta muy elevada.
1
21
R
RG
-
UD2- SMR 74
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 75
5. Acondicionadores de seal
Amplificacin (cont.)
Sumador
Con este circuito es posible obtener una seal de salida que es suma
de las seales de entrada amplificadas por un factor determinado
)(3
2
2
31
1
3n
n
VR
RV
R
RV
R
RVs
-
UD2- SMR 76
-
5. Acondicionadores de seal
Amplificacin (cont.)
Amplificador diferencial
Este circuito amplifica la diferencia entre las dos seales aplicadas a la
entrada.
La seal de salida viene dada por:
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 77
)( 121
2VV
R
RVs
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 78
5. Acondicionadores de seal
Conversin de tensin a corriente
o Con el circuito presentado a continuacin es posible generar una corriente de salida que solo dependa de la tensin aplicada a la entrada, sin importar la carga que tenga conectada.
o La intensidad de salida viene dada por la ecuacin: donde RL es la resistencia de carga.
LR
VinIs
-
UD2. Elementos de Medida
UD2- SMR 79
5. Acondicionadores de
seal
Conversin de corriente
a tensin
o Se caracteriza por presentar
una resistencia nula al paso de
de la intensidad de entrada Iin
(cortocircuito virtual del
operacional).
o Proporciona una tensin inout IRV
