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1 En esta web encontrarás información sobre este y otros temas como Criptología, Máquinas Eléctricas, Informática, Electrónica y muchos temas te enterés Introducción a los sistemas de medida 1.1. Sistemas de medida Se define un sistema de medida como un conjunto de elementos cuya función es la asignación objetiva y empírica de un número a una cualidad o propiedad de un objeto o evento, de tal forma que la describa. Por tanto, el resultado de la medida debe ser independiente del observador (objetiva), basado en alguna experimentación (empírica), y de tal forma que exista una correspondencia entre las relaciones numéricas y las relaciones de las propiedades descritas. En la figura se muestra la estructura general de un sistema de medida y control. En ella se puede observar como el proceso de la medida incluye, además de la adquisición de la información por parte de un sensor o transductor, el procesamiento de la misma y su presentación para que nuestros sentidos puedan percibir los resultados. Por otro lado, cuando dichas medidas se realizan de manera remota se requiere la transmisión de la información.

2 Transductor: Dispositivo que convierte un magnitud física a otra magnitud física de diferente naturaleza. as señales pueden ser de seis tipos: mecánicas, térmicas, magnéticas, eléctricas, ópticas y químicas. Por tanto, se considerará transductor a cualquier dispositivo que convierta una señal de un tipo en otro distinto. Sin embargo, lo normal es que la señal de salida del dispositivo sea una señal eléctrica. as ventajas de estos dispositivos electrónicos son las siguientes: - Debido a la estructura electrónica de la materia, cualquier variación de un parámetro no eléctrico viene acompañada de un cambio en un parámetro eléctrico. - Es relativamente sencillo amplificar señales eléctricas, no tanto así otro tipo de señales. - Existen muchos tipos de dispositivos, además de los amplificadores, que permiten modificar y presentar las señales eléctricas (modularlas, acondicionarlas, presentarlas, registrarlas). - a transmisión de señales eléctricas es más maleable que la de señales mecánicas, hidráulicas o neumáticas. Sensor: dispositivo que, a partir de la energía del medio donde se mide, da una señal de salida que es función de la variable medida. 1.2 Tipos de Sensores: - porte de energía: - Moduladores: Usan una fuente auxiliar de energía para obtener la salida del sensor. - Generadores: El propio sensor genera la señal o energía.

3 - Señal de Salida: o nalógicos: a salida varía de manera continua. o Digitales: a salida varía en forma de saltos o pasos discretos - Modo de Funcionamiento: o Deflexión: la magnitud a medir produce algún efecto físico que da lugar a algún efecto similar pero opuesto en el instrumento de medida, el cual está relacionado con alguna variable útil. En el caso del dinamómetro es la fuerza del muelle y la fuerza de la gravedad. a fuerza es proporcional a la longitud F= k.x o Comparación: Se intenta mantener nula la deflexión mediante la aplicación de un efecto bien conocido, opuesto al generado por la magnitud a medir. Hay un detector del desequilibrio y un medio para restablecerlo. El ejemplo mas común es la balanza, voy poniendo pesas hasta que esté en equilibrio. pesar de la clasificación anterior, desde el punto de vista de la electrónica es más útil una clasificación según el parámetro variable del dispositivo utilizado: resistencia, capacidad, inductancia, generadores de tensión, corriente, etc. En la tabla 1.1 se recogen diferentes tipos de sensores ordenados según este criterio de clasificación.

4 Magnitud Sensores Posición Distancia Desplazamiento Velocidad celeración Vibración Temperatura Presión Caudal Flujo Nivel Fuerza Humedad esistivos Capacitivos Inductivos y electromagnéticos Generadores Digitales Potenciómetros Galgas Magnetorresistencias Condensador diferencial DVT Corrientes Foucalt esolver Inductosyn Efecto Hall Codificadores incrementales y absolutos ey Faraday VT Efecto Hall Corrientes Foucalt Codificadores incrementales Galgas + masaresorte Piezoeléctricos + masa-resorte TD Termistores Termopares Piroeléctricos Osciladores de cuarzo Uniones P-N Fotoeléctricos Diodo Transistor Convertidores T/I Ultrasonidos eflexión Efecto Doppler Potenc. + Tubo Bourbon Cond. variable + diafragma VDT + diafragma eluctancia variable + diafragma Piezoeléctricos Codificador + tubo Bourbon nenómetros de hilo caliente Galgas + voladizo Termistores VDT + rotámetro ey Faraday Vórtices Efecto Doppler Tiempo tránsito Vórtices Potencióm. + flotador Termistores D Cond. variable VDT + flotador Corrientes Foucalt VDT + masaresorte Fotoeléctricos eflexión bsorción Galgas Galgas capacitivas Magnetoelástico VDT + célula de carga Piezoeléctricos Humistor Dieléctrico variable SW 1.3 Características de los sistemas de medidas Exactitud: Tiene que ver con la cualidad de un instrumento para que sus indicaciones se aproximen al verdadero valor de la variable medida. Se entiende por valor verdadero el que se obtendría haciendo uso de un instrumento ideal o perfecto. a diferencia entre ese valor verdadero y el resultado mostrado por el instrumento se denomina error absoluto. Ejemplo: Error bsoluto = Valor medido Valor eal. Error absoluto = 1V ->.1.Vfe error absoluto Error relativo = valor verdadero - Fidelidad: (precisión) caracteriza la capacidad de un instrumento de medida para dar el mismo valor de la magnitud medida, al medir varias veces en unas condiciones determinadas. Por tanto, que un instrumento no tenga una gran exactitud no quiere decir que no sean fiables sus medidas.

5 Es más exacto Es más Fiel - epetibilidad: a epetibilidad se refiere al mismo hecho que la fidelidad, pero cuando las medidas se realizan en un intervalo de tiempo corto. De manera cuantitativa, se especifica como la diferencia en valor absoluto de dos resultados individuales obtenidos en las condiciones anteriores para una probabilidad dada (se suele tomar del 95%). por ejemplo que el 95% de los casos no supera a,1v. - eproducibilidad: Se refiere al mismo hecho pero a largo plazo o ante condiciones diferentes de medida. - Sensibilidad o Factor de Escala: Es la pendiente de la curva de calibración, que puede ser o no constante a lo largo de la escala de medida. sí, para un sensor cuya salida esté relacionada con la entrada x mediante la ecuación y = f(x), se tiene que la sensibilidad en el punto xa, S(xa), es: df( x) S = x= x dx a En los sensores interesa tener una sensibilidad alta y, si es posible, constante. En este caso, se dice que el sensor es lineal o presenta una respuesta lineal. - inealidad: Tiene que ver con el grado de coincidencia entre la curva de calibración y una línea recta determinada. (es cuando la sensibilidad es cte). - Error de carga: Tiene que ver con las perturbaciones sobre la variable a medir durante el proceso de medida. Esto es, todo sensor perturba, en

6 mayor o menor medida, la variable a medir y, por tanto, la magnitud medida estará en parte alterada debido a la presencia de éste. - Impedancia de entrada de un sensor: o Variable esfuerzo (X1): Se mide entre 2 puntos y la impedancia debe ser infinita. Ejm tensión eléctrica o Variable Flujo X2 : Sólo se mide en un punto y la impedancia del instrumento debe ser. ejem Corriente eléctrica. X Impedancia del Sensor: Zs ()= X 2 Sensores esistivos: 2.1 El potenciómetro: sensor resistivo de dos terminales en el que uno es móvil. 1 2 = l l = resistividad = longitud = area(seccion trasnversal) = l ( x ) Si calculamos la fracción de longitud nos queda: α = x = ( α ) Galgas extensométricas: = l #Derivamos y aplicamos logaritmos: d dl d = + l d

7 # Por la ley de Hooke tenemos: F σ = = ε K ε = micodeformacion = d l l K = modulo de Young Si tiro de la galga por F ésta se encoge y se alarga dt d = µ t µ = Coef de Poisson Sección transversal circular: π t πd = ( π r 2 ) = 4 4 π 2 2 n = n + n t 4 d d t d = 2 = 2µ t 2 Por el caso de los metales, por su efecto piezoresistivo donde C = Cte de Bridguen dρ ρ = C dv v

8 Para un conductor: V dv V = x = d d d = + + d = ( 1 2µ ) d [ C( 1 2µ ) ( 1 2µ )] [ C( 1 2µ ) ( 1 2µ )] K = + + Kε K = factor de sensibilidad Para cambios pequeños -> = kε = kε = ( + kε) 1 = ( + x) 1 os próximos capítulos los encontrarás en:

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