SENSORES Complementos de electrónica analógica I

Transcripción

1 SENSORES Complementos de electrónica analógica I

2 Qué es un Transductor? Un transductor es un dispositivo que transforma un tipo de variable física (por ejemplo fuerza, presión, temperatura, velocidad, etc.) en otro. Un sensor es un transductor que se utiliza para medir una variable física de interés. Algunos de los sensores y transductores utilizados con más frecuencia son los calibradores de tensión (utilizados para medir la fuerza y la presión), los termopares (temperaturas), los velocímetros (velocidad).

3 Otras Características Los transductores y los sensores pueden clasificarse en dos tipos básicos, dependiendo de la forma de la señal convertida. Los dos tipos son: Transductores analógicos Transductores digitales

4 Los transductores analógicos proporcionan una señal analógica continua, por ejemplo voltaje o corriente eléctrica. Esta señal puede ser tomada como el valor de la variable física que se mide. Los transductores digitales producen una señal de salida digital, en la forma de un conjunto de bits de estado en paralelo o formando una serie de pulsaciones que pueden ser contadas. En una u otra forma, las señales digitales representan el valor de la variable medida. Los transductores digitales suelen ofrecer la ventaja de ser más compatibles con las computadoras digitales que los sensores analógicos en la automatización y en el control de procesos.

5 Características deseables de los transductores Exactitud La exactitud de la medición debe ser tan alta como fuese posible. Se entiende por exactitud que le valor verdadero de la variable se pueda detectar sin errores sistemáticos positivos o negativos en la medición. Sobre varias mediciones de la variable, el promedio de error entre el valor real y el valor detectado tendera a ser cero. Precisión La precisión de la medición debe ser tan alta como fuese posible. La precisión significa que existe o no una pequeña variación aleatoria en la medición de la variable. La dispersión en los valores de una serie de mediciones será mínima.

6 Características deseables de los transductores Rango de funcionamiento El sensor debe tener un amplio rango de funcionamiento y debe ser exacto y preciso en todo el rango. Velocidad de respuesta El transductor debe ser capaz de responder a los cambios de la variable detectada en un tiempo mínimo. Lo ideal sería una respuesta instantánea.

7 Características deseables de los transductores Calibración El sensor debe ser fácil de calibrar. El tiempo y los procedimientos necesarios para llevar a cabo el proceso de calibración deben ser mínimos. Además, el sensor no debe necesitar una recalibración frecuente. El término desviación se aplica con frecuencia para indicar la pérdida gradual de exactitud del sensor que se produce con el tiempo y el uso, lo cual hace necesaria su recalibración. Fiabilidad El sensor debe tener una alta fiabilidad. No debe estar sujeto a fallos frecuentes durante el funcionamiento.

8 Clasificación de los sensores según el tipo de magnitud Posición lineal o angular. Desplazamiento o deformación. Velocidad lineal o angular. Aceleración. Fuerza y par. Presión. Caudal. Temperatura. Presencia o proximidad. Táctiles. Intensidad lumínica. Sistemas de visión artificial.

9 Sensores de Temperatura Clínicos Resistencias Termistores Termopar Diodos Pirómetros de radiación

10 Curvas de utilización

11 Temperatura Resistencias Rt = Ro (1 + t) Curvas Aplicaciones Puente de Wheaststone Circuitos analógicos Sondas

12 Temperatura termómetros de resistencia Resistencia de Platino o Níquel Precisos (-200ºC a 800ºC) Basados en el cambio de resistencia debido a la temperatura (corriente fija -> cambio de tensión) Pt100 Pt500

13 Puente de Wheaststone

14 Temperatura PTC. NTC Termistores Elementos semiconductores La resistencia varía con la temperatura PTC R aumenta con T NTC R disminuye con T Alta sensibilidad Grandes tolerancias Protección de circuitos eléctricos, motores... PTC NTC

15 Temperatura termopares Basados en el efecto termoeléctrico La unión debe referenciarse, pues depende del material y de la temperatura de trabajo. Delicados a la hora de conectar (bornas especiales) Medida de temperatura en hornos, maquinaria...

16 Sensores de Presión Definición: La presión está definida como la fuerza por unidad de superficie: p= F/A En el sistema internacional de medidas (SI) está normalizada en pascal, el cuál a su vez es igual a 1Newton/m2.

17 DISTINTAS PRESIONES La presión absoluta, que se mide con relación al cero absoluto de presión La presión atmosférica es la presión ejercida por la atmósfera terrestre. La presión relativa es la determinada por un elemento que mide la diferencia entre la presión absoluta y la presión atmosférica. La presión diferencial es la diferencia entre dos presiones El vacío es la diferencia de presiones entre la presión atmosférica y la presión absoluta, cuando esta es menor a la atmosférica.

18 Transductores de Presión Mecánicos Tubo de Bourdon Fuelle Diafragma Electromecánicos Resistivos,magnéticos, capacitivos, inductivos y extensiométricos Electrónicos

19 Transductores de presión

20 Tubo de Bourdon

21 Diafragma

22 Fuelle

23 Otros Tipos

24 Analógicos (transductores de presión) Digitales (presostatos, vacuostatos) SDE1 SDE5 PEV

25 INSTRUMENTOS ELECTROMECANICOS Estos sensores utilizan igualmente dispositivos mecánicos elásticos, combinados con un transductor eléctrico que genera la señal eléctrica correspondiente.

26 Tabla

27 Sensores potenciométricos

28 Galgas extensiométricas

29 Distintos tipos

30 Sensores Piezoeléctricos

31 Capacitivos, Inductivos

32 Sensores de Humedad

33 Electrónicos

34 Sensores Efecto Hall

35 Mecánicos: Bumper

36 Conexión:

37 IR: CNY70 El color blanco refleja la luz IR. El color negro absorbe la luz IR.

38 Conexión: Hay que utilizar los pines que tienen resistencia de polarización.

39 IR: GP2D12 Midiendo el ángulo de rebote y el ángulo de salida se puede conocer la distancia al objeto.

40 Conexión: El pin de señal debe ser un conversor A/D.

41 Sonar de ultrasonidos: La medida se basa en medir el tiempo de vuelo del eco de ultrasonidos. Esta medida es lineal: d =v*t.

42 Conexión: Hacen falta dos señales para controlar el módulo de ultrasonidos.

43 Detectores de proximidad inductivos

44 Detectores de proximidad inductivos

45 Detectores de proximidad inductivos

46 Detectores de proximidad inductivos

47 Detectores de proximidad inductivos

48 Detectores de proximidad inductivos

49 Detectores de proximidad inductivos

50 Detectores de proximidad capacitivos

51 Detectores de proximidad capacitivos

52 Detectores de proximidad capacitivos

53 Detectores de proximidad capacitivos

54 Detectores de proximidad capacitivos

55 Detectores de proximidad capacitivos

56 Detectores de proximidad capacitivos

57 Detectores de proximidad capacitivos

58 Detectores de proximidad capacitivos

59 Detectores fotoeléctricos

60 Detectores fotoeléctricos

61 Detectores fotoeléctricos

62 Detectores fotoeléctricos

63 Detectores fotoeléctricos

64 Detectores fotoeléctricos

65 Detectores fotoeléctricos