viernes, 23 de noviembre de 2012

2.1 Sensores y transductores


Sensores y transductor


Un sensor es un elemento que produce una señal relacionada con la cantidad que se está midiendo.
Un transductor es un elemento que al someter a un cambio físico experimenta un cambio relacionado.
Algunos términos empleados para definir el funcionamiento de los transductores son:
·         Rango y margen: El rango se refiere a los límites en los cuales puede variar la entrada y El margen es el valor máximo de la entrada menos el valor mínimo.
·         Error: resultado entre una medición y el valor verdadero de la cantidad que se mide.
·         Exactitud: Grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medición podría estar equivocado.
·         Sensibilidad: es la relación que te dice que tanta salida se obtiene por unidad de entrada.
·         Error por histéresis: Los productores pueden producir distintas salida de la misma magnitud que se mide, si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reducción de términos.
·         Error por no linealidad: cuando se produce una línea recta respecto a la salida y entrada.
·         Respetabilidad / Reproducibilidad: Capacidad de los transductores de dar la misma respuesta una y otra vez.
·         Estabilidad: capacidad para producir la misma salida cuando se emplea para medir una entrada constante.
·         Banda tiempo Muerto: es el rango de valores de entrada en los cuales no hay salida.
·         Resolución: cuando la entrada varia continuamente en todo el rango.
·         Impedancia de salida: Cuando un sensor produce una salida eléctrica se vincula con unos circuitos eléctricos.
Características estáticas y dinámicas
·         Estáticas: valores obtenidos cuando se presenta condiciones de estado
·         Dinámica: se refiere al comportamiento en el que cambia el valor de entrada y cuando el valor que produce el transductor se vuelve estable.
·         Tiempo de respuesta: tiempo que transcurre después de aplicar una entrada constante.
·         Constante de tiempo: medida de la inercia del sensor de que tan pronto reacciona a los cambios de su entrada.
·         Tiempo de subida: Tiempo que requiere la salida para llegar a un porcentaje específico.
·         Tiempo de estabilidad: tiempo que tarda la salida en estabilizarse a un porcentaje de un valor determinado.


 Sensores de desplazamiento de posición y proximidad

 Los sensores de desplazamiento miden la magnitud con la que se desplaza un objeto.Sensores de posición determinan la posición de un objeto en relación con un punto de referencia.
Sensores de proximidad son una modalidad de sensor de posición y determina en que momento un objeto se mueve dentro de la distancia critica.
Estos sensores se dividen en 2 sensores con contacto y sin contacto.
Sensor de potenció-metro  es simplemente un sensor en el cual varia su resistencia a medida que camina la variable a censar a modo de potenció metro.

Sensores de velocidad y movimiento

Los sensores para censar la velocidad y el movimiento de dividen en 3
·         Codificación diferencial: el cual se utiliza para medir la velocidad angular determinada por la cantidad de pulso producida por segundos.
·         Tacogenerador: sirve para medir la velocidad angular
·         Sensores piro-eléctricos: en este sensor  se forma un cristal piro-eléctrico cristalizado cuyas cara pequeñas tienen pequeñas capas de metal, como electrodos, que sirven para medir el movimiento.

Sensores de Fuerza:
La balanza de resorte es un  transductor muy común, para medir la fuerza, se basa en el empleo de deformimetros de resistencias eléctricas para monitorias la deformación de ciertos elementos como se estira o comprime.

Sensores de presión de fluidos

En estos sensores se monitorea la deformación elástica de diafragmas, capsulas. En estos sensores se utiliza el tipo de medición de presión relativa.
En un diafragma  hay una diferencia de presión entre las caras, por lo que el centro de diafragma se desplaza. El movimiento del diafragma se monitorea mediante sensores de desplazamiento.
Los sensores táctiles son una forma particular de sensor de presión, se utilizan en las llemas de los dedos de las manos de los robots, para determinar en qué momento la mano tiene contacto con un objeto. Se forman de 2 capas de películas suaves, las cuales trasmiten las vibraciones de la capa superior a la inferior.


 Sensores de fluidos en líquidos

Algunos sensores son: Placa de orificios: es un disco con un orificio en el centro que se coloca en un tubo, atreves del cual fluye un líquido, se mide la diferencia de presión entre un punto igual al diámetro del tubo.Niveles de líquidos,los niveles de líquidos de un recipiente se pueden medir de forma directa, monitoreando la posición de la superficie de líquido o de manera  indirecta, midiendo alguno variable relacionada con la altura.

 Sensores de Temperatura    
                                                                                                                                                                 Bandas bimetálicas: constan de 2 bandas unidas de destino metal. Cuando cambia la temperatura la banda conjunta se dobla y se curva y el metal con el mayor coeficiente se quedara en la parte externada la curva.  
Los detectores de temperatura por resistencias (DTr) son elementos resistivos sencillos que adoptan la forma de bobinas de alambre hechas  de platino, níquel o de diversas aleaciones. Estos elementos por lo general consisten en un alambre de platino sujeto con adhesivos de vidrio para altas temperaturas en el interior de un tubo de cerámica.    
                                                                                    
Termistores: Son dispositivos cuya resistencia varia en función de la temperatura. Están formados por pequeñas piezas hechas de materiales con la mezcla de oxido metálicos. Tienen formas diversas.                                                                                                                                                                                    Existen los termistores (C oeficiente de TN) en los que disminuye su resistencia al aumentar su temperatura y los (CTP) en los cuales aumente su resistencia conforme aumenta su temperatura         
                                                  

Termopares
: cuando 2 metales se une se produce un diferencial de potencial. Este diferencial depende de los metales utilizados y la temperatura de unión. La f.e.m. se producirá solo si la temperatura de ambos metales es diferente.Por lo general los termopares están montados dentro de una cubierta que les da protección mecánica y química.                                                                                                                                                          El tiempo de respuesta de los termopares sin cubierta  es muy rápida. Cuando se emplea una cubierta grande este tiempo puede aumentar en varios segundos

 Sensores de luz        
                                          
Los fotodiodos son diodos de unión hechos con semiconductores los cuales están conectados en un circuito con polarización inversa por lo que su resistencia es muy elevada. Cuando la luz incide en la unión, la resistencia del diodo disminuye y la corriente del circuito aumenta de manera notable. Es decir, el fotodiodo sirve como dispositivo de resistencia variable, controlado por la luz que incide en el.      
                                                                                                                                                       
Los fototransistores tienen una unión base colector p-n sensible a la luz. Cuando la luz incide, se produce una corriente que es directamente proporcional a la luz que incide. Debido a ello se produce una corriente de colector que es una medida de la intensidad de la luz.         

Las fotorresistencias tiene una resistencia que depende de la intensidad luminosa que reciben, la cual disminuye de manera lineal con la disminución de la intensidad de la luz.            
                                             
Selección de sensores           
                                                                                                                                                        Al seleccionar un sensor hay que considera tres factores claves los cuales son:
·         El tipo de medición que se requiere, la variable que se va a medir, su valor nominal, la exactitud la velocidad de mediciones, las condiciones ambientales en que se realiza la medición etc.
·         El tipo de salida que requiere el sensor, lo cual determinara las condiciones de acondicionamiento de la señal, a fin de encontrar con señales de salida adecuada para la medición.
·         Con base en lo anterior, se pueden identificar algunos posibles sensores, teniendo en cuenta rango, exactitud, linealidad, velocidad de respuesta, disponibilidad, costo etc.

Introducción de datos mediante interruptores

Interruptores mecánicos tiene uno o varios pares de contacto que se abren y cierran en forma mecánica, con lo que se cierran o abren circuitos eléctricos. Es decir que al momento de abrirlos y cerrarlos se trasmiten señales 0 o 1.
Polos: numero de circuitos independientes que se operan con una sola acción  de conmutación.                          Tiros: numero de contactos individuales por cada polo.  

Uno de los problemas más comunes al momento de que se mueva el interruptor mecánico es que se produce un rebote.  Dado que el rebote pueda ser tomado como otra acción según un microprocesador

Para eliminar esos problemas se pueden recurrir a dos métodos:  

1.- Si se usa un Software, se programa para que espere cierto tiempo  a que termine los rebotes y luego porcada a seguir con su trabajo.                                                                                                                                    

2.-Se se utiliza un Hardware se puede utilizar un flip-flop 


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