intro a los transductores

Instrumentación Industrial. FIV. DISCA-UPV 2005

La instrumentación en los procesosindustriales


Transductor

Sistema de adquisición de datos


Transductores. Clasificación

• Según el principio de funcionamiento:– Pasivos ó de parámetro

variable :• Resistivos

• Capacitivos

• Inductivos

– Activos• Fotovoltaicos

• Piezoeléctricos

• Electromagnéticos

– Especiales (Digitales, de alcance, etc…)

• Según la magnitud:• Temperatura• Presión• Fuerza, esfuerzo ó

deformación.• Aceleración• Desplazamiento ó

distancia• Humedad• Caudal• Y un largo etcétera….


Transd. Resistivos: Potenciométricos

Ejemplo de uso:Automóviles


Galgas extensométricas

Ecuación de la galga(K: Factor de galgaє: Deformación).


Acondicionamiento: Puente de Wheatstone

Aplicación: Puente completo para medir la flexión producida por un peso

(Se tiene dos veces más sensibilidad que en medio puente y 4 veces más que en cuarto de

puente)

Ecuación general del puente asumiendo pequeños incrementos de R

(∆R2 = ∆R3 = -∆R1 = -∆R4 )

LAB KVR

RVV 0

00 4

4


Aplicaciones de las Galgas:

• Células de carga:• Miden peso.• Construido en acero

elástico.• Puente incluido y

calibrado• Gran robustez.• Utilizado muy

ampliamente en básculas de precisión.

Sensibilidad de la célula de carga (especificada por el fabricante):Sensibilidad = (Tensión salida fondo escala/Tensión alimentación puente) (mV/V).


Medida de presión con galgas integradas

La presión produce deformación en láminas, tubos ó membranas

Sobre estas membranas (generalmente de silicio) se integran micro-galgas y su circuito de acondicionamiento.


Acelerómetros

• Miden la aceleración a través de la deformación que sufre el soporte de una masa inercial, empleando sensores del tipo galga extensométrica, que han sido serigrafiados y calibrados durante el proceso de fabricación del sensor.


Temperature-Dependent Resistors (RTD)

• Resistencia de platino (muy cara).

• Muy lineal:

• R ≈ Ro(1 + T )

• Valor óhmico en torno a 100-200 ohm.(PT100, PT200)

• Se utiliza la configuración en puente para medir con RTD.

• Necesita gran amplificación, ya que es muy pequeña (0’00385 ºC-1) y cada grado producirá increm. de 0.385 ohm en una PT100.

• Miden hasta unos 500ºC.


Termistores (NTC y PTC)

R. variable con Temp. A diferencia de las RTD, están hechas con semiconductores.

PTC (Positive Temperature Coefficient): Mayor linealidad, menor sensibilidadNTC (Negative Temperature Coefficient): Menor linealidad, mayor sensibilidad, son más usadas.Para temperaturas por debajo de 50ºC se puede considerar la sigte. Ecuación:

Ro es la resistencia a la temp. de referencia To (25ºC)T y To en ºKβ es una característica del material.


Light Dependent Resistor (LDR)

• Una LDR es una resistencia con una característica muy particular: su valor depende de la intensidad de luz que incide en ella.

• Cuando la intensidad de la luz aumenta, el valor de la resistencia desciende, y viceversa.

• Una aplicación es la automatización de los sistemas de iluminación, de tal manera que al oscurecer se enciendan las luces.

Sen

sor

de lu

zS

en

sor

de o

scu

rid

ad


Transductores activos: Fotodiodos

• La unión P-N de los diodos genera corriente inversa al ser irradiada por fotones incidentes.

• Son bastante más rápidos que las LDR.

• Suelen ser muy sensibles a los I.R.

Circuito típico de utilización

Salida

AlimentaciónLuz incidente


Transductores activos: Termopares

• La simple unión de dos metales produce una tensión que depende de la temperatura y de la composición de ambos metales.

• Se trata de tensiones muy pequeñas.

• Son sensores muy robustos y alcanzan temperaturas de hasta 1700ºC, pero requieren instrumentación cara para hacer las medidas correctamente.

• El cableado ha de hacerse con el mismo par de metales del termopar de que se trate (hay 6 tipos estándar: E,J,K,R,S,T)


Codificadores ópticos: Incrementales

Trenes de pulsos obtenidos en los dos canales

Ejemplos de discos ópticos y forma de montaje típicaPrincipio de funcionamiento


Codificadores ópticos: Absolutos

Binario natural

Código Gray

Código de barras

Entregan la posición absoluta en N bit.Hay que tener cuidado con los saltos de códigosLo habitual es usar el Código Gray.

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