Serie de webcasts sobre los fundamentos de medidas con sensores
Cómo construir mejores Sistemas de Test para Carga, Presión y Par Javier Sánchez Consulting Engineer National Instruments
Componentes de Medida Sensor Acondicionamiento de la Señal Ordenador Medida Física Conectividad Conversor AD
Componentes de Medida Sensor Acondicionamiento de la Señal Ordenador Medida Física Conectividad Conversor AD
Puente de Wheatstone Resistan La resistencia de la galga cambia con la deformación inducida. L R Strain = ε = L R EL factor de la galga es el ratio del cambio de resistencia frente al cambio de la deformación. Una específica DR en la galga= DL en el material base Ohms where + aumenta la resistencia = disminuye la salida R R Gage _ Factor = F = R = R R = RFε L ε L V out V in h V out = V B V D - Disminuye la resistencia = incrementa la salida
Comprendiendo los Sensores de Presión Presión es definida como fuerza por unidad de área Todos los sensores de presión utilizan un dispositivo force-summing para convertir la presión en un estrés o desplazamiento proporcional a esa presión El estrés o desplazamiento es entonces aplicado en un transductor eléctrico para generar la señal requerida El ejemplo de abajo es generalmente relacionado con silicio piezoresistivo Presión (fuerza/area) Deformación del elemento sensor Cambio en las propiedades elécticas Cambio en la salida Ejemplos RB- R RB+ R RB+ R RB- R
Sensores de Presión Piezoresistivos En un sensor de presión piezoresistivo, los elementos transductores convierten la tensión de la deformación del diafragma en una señal eléctrica son piezorresistores Piezoresistencia = cambio de resistencia eléctrica debida al estrés mecánico Como se muestra aquí, tipicamente 4 piezoresistencias son usadas- conectadas en un circuito de puente Wheatstone- para proveer una salida que cambia con la presión principalmente Piezoresistencias Vista superior
Sensores de Presión basados en papel de aluminio Dos tipos basicos de sensores de presión basados en papel de alumino Diafragma Sensor basados en fuerza Galgas extensiométricas Diafragma Simple Galgas extensiométricas Transmisor mecánico Gaged Element Puerto de Presión Fluido bajo Presión Pipe Fluido bajo presión Gaged Diaphragm Gaged Force Sensor With Mechanical Transmitter
Comprendiendo las Células de Carga Las células de carga miden diréctamente fuerza La tecnología de las bandas extensiométricas es una función clave en las células de carga La estructura(elemeto de resorte) es el componente más crítico -Diseño de viga de múltiple flexión -Diseño de múltiple columna -Diseño Shear-web Las células de carga presentan diferentes ciclos de trabajo -Resistencia a la fatiga -Propósito general Diseño de Viga de múltiple flexión Baja capacidad: 20 20K N p y Diseño de múltiple columna Alta capacidad: 110K 9M N Shear Web Design Capacidad: 2K 1M N p y Galga extensiométrica (Puente Wheatstone o Circuitos eléctricos) T T C C P C C T T C T C P C T T T C C T T C P C T V in V out 4 brazos activos con pares sujetos a esfuerzos iguales u opuestos 4 brazos activos en campo de estrés uniaxial- 2 alineados con máxima deformación, 2 Poisson gages 4 brazos activos con pares sujetos a deformaciones iguales u opuestas
Tipos de Células de Carga 3 categorías de Células de Carga Viga de flexión Shear beam Columna
Tipos de Sensores de Par Sensores de Par de Torsión Sensores de Par rotativos Anillo deslizante Transformador Rotatorio Telemetría
Sensores de Par Rotativos: Anillo deslizante
Sensores de par Rotativos: Transformador Rotativo SIGNAL TRANSFORMER EXCITATION TRANSFORMER MAGNETIC STRUCTURE STATIONARY PRIMARY WINDING (TYP) ROTATING SECONDARY WINDING (TYP) STRAIN GAGED AREA
Sensores de Par Rotativos: Telemetría
Componentes de Medida Sensor Acondicionamiento de la señal Ordenador Medida Física Conectividad Conversor AD
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Honeywell Conectividad con NI Sensores Honeywell Montaje de Cable TEDS-Enabled (de Honeywell) NI 9237
Tecnología TEDS Plantilla estandarizada por IEEE Guarda información específica del sensor en una EPROM embebida en el sensor La instrumentación debe poder leer del chip TEDS
Ventajas TEDS Seguimiento del Sensor Periodos de Calibración Enlazar datos a un sensor específico Reducir el tiempo de configuración del sistema Información de Escala y Calibración automáticamente cargada en el software Conecta cualquier sensor en cualquier canal de la instrumentación Guarda la ubicación del sensor en los datos de usuario Ej. prensa hidraulica feedback sensor, alerón izquierdo
Componentes de Medida Sensor Acondicionamiento de la señal Ordenador Medida Física Conectividad Conversor AD
Componentes de Medida Sensor Acondicionamiento de la señal Ordenador Medida Física Conectividad Conversor AD
Componentes de Medida Sensor Acondicionamiento de la señal Ordenador Medida Física Conectividad Conversor AD NI 9237
Midiendo con Sensores basados en Puente Excitación para alimentar el puente ADC para medir la señal Detección remota (opcional) Calibración de desviación (opcional)
Excitación Para detectar un cambio en la resistencia, un voltaje (excitación) debe ser aplicacado. Medida de Voltaje (del Instrumento) Excitación (desde Instrumento) V out V in Esquema del Puente completo del interior del sensor de carga, presión, o par
Ejemplo del Pinout del Dispositivo SC = Calibracion de Shunt AI = Entrada de Señal RS = Detección Remota EX = Energía del Sensor T = ComunicaciónTEDS Único del 9237. Provee excitación para los sensores (opcional).
Soluciones de NI para Medidas de Puente NI CompactDAQ NI 9237 módulo universal de esfuerzo NI 9235/36 módulo de alta densidad de cuarto de puente PXI NI PXIe-4330 módulo universal de esfuerzo Robusto, compacto USB, wireless, Ethernet Sincronizado Mejor precisión Mejor sincronización Mejor ancho de banda
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