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SENSORES Y ACTUADORES

INGENIERÍA MECATRÓNICA MECATRÓNICA

1

DIRECTORIODIRECTORIODIRECTORIODIRECTORIO

Secretario de Educación PúblicaSecretario de Educación PúblicaSecretario de Educación PúblicaSecretario de Educación Pública

Dr. Reyes Taméz Guerra SubsecretariSubsecretariSubsecretariSubsecretario de Educación Superioro de Educación Superioro de Educación Superioro de Educación Superior Dr. Julio Rubio Oca Coordinador de Universidades PolitécnicasCoordinador de Universidades PolitécnicasCoordinador de Universidades PolitécnicasCoordinador de Universidades Politécnicas

Dr. Enrique Fernández Fassnacht

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PAGINA LEGALPAGINA LEGALPAGINA LEGALPAGINA LEGAL

Iván Orlando Rodríguez Martínez – (Universidad Politécnica de Aguascalientes) Primera Edición: 2006 DR 2005 Secretaría de Educación Pública México, D.F. ISBN-----------------

3

ÍNDICEÍNDICEÍNDICEÍNDICE

ÍNDICE ----------------------------------------------------------------------------------------------- 3

INTRODUCCIÓN -------------------------------------------------------------------------------- 3

FICHA TÉCNICA --------------------------------------------------------------------------------- 5

IDENTIFICACIÓN DE RESULTADOS DE APRENDIZAJE ------------------- 7

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

Este manual sirve al Profesor para identificar los objetivos, los contenidos y su programación, correspondientes a la asignatura: Sensores y Actuadores. El manual detalla las habilidades y valores que desarrolla el estudiante al cumplir con cada objetivo, también da algunas directrices en cuanto a los instrumentos didácticos y de evaluación que podrían aplicarse durante el curso. El mundo de los sensores y actuadores es amplísimo y complejo, hay miles de sensores diferentes en el mercado y muchísimas publicaciones especializadas. Gracias al avance de las tecnologías de integración, aparecen sensores y actuadores cuyo tamaño es del orden de fracciones de milímetro y cuyo acondicionamiento, o parte de él, se integra en el mismo substrato que el dispositivo. Asimismo, sensores tradicionales como el LVDT o los sensores basados en ultrasonidos no son desplazados por aquellos de última generación, sino que conviven gracias a su propio nicho de aplicación. El desarrollo de la automatización industrial y los procesos de aseguramiento de la calidad se deben en gran medida al desarrollo de la ciencia de la medición. En particular, la cuantificación de variables y su procesamiento en medios electrónicos se ha desarrollado gracias a los transductores. Estos elementos han permitido realizar la "conexión" entre la dimensión física del proceso. El alumno tendrá la capacidad de identificar diferentes tipos de transductores para que pueda interpretar a través del conocimiento de su funcionalidad las aplicaciones de los distintos tipos de sensores y actuadores. Una vez establecida la relevancia de la asignatura en la carrera de Ing. Mecatrónica, se plantea que el objetivo de la asignatura es: desarrollar desarrollar desarrollar desarrollar la capacidad del alumno para elegir sensores y actuadores necesarios la capacidad del alumno para elegir sensores y actuadores necesarios la capacidad del alumno para elegir sensores y actuadores necesarios la capacidad del alumno para elegir sensores y actuadores necesarios para elaboración de proyectos mecatrónicos para la solución de para elaboración de proyectos mecatrónicos para la solución de para elaboración de proyectos mecatrónicos para la solución de para elaboración de proyectos mecatrónicos para la solución de problemas de la industriaproblemas de la industriaproblemas de la industriaproblemas de la industria. Sensores y actuadores tiene influencia sobre otras materias debido a que permite al alumno comprender la importancia de la sensorica en sistemas automatizados, teniendo aplicación directa en materias como hidráulica , neumática y PLC’s.

5

FICHA TÉCNICAFICHA TÉCNICAFICHA TÉCNICAFICHA TÉCNICA

Nombre: SENSORES Y ACTUADORES

Clave:

Justificación:

Esta asignatura presenta la importancia de los sensores y actuadores en el desarrollo de la automatización y los procesos de aseguramiento de la calidad, que en gran medida se deben a la cuantificación de variables y su procesamiento en medios electrónicos por medio de transductores.

Objetivo: Desarrollar la capacidad del alumno para seleccionar los sensores y actuadores de acuerdo a sus características para aplicaciones como elementos de entrada y salida en un sistema.

Pre requisitos: • Manejo de microcontroladores • Control Lógico Programable • Dinámica

Capacidades y/o Habilidades

• Identificar las principales unidades de medición (Sistema internacional e inglés). • Reconocer los conceptos básicos que involucran los sensores ya actuadores • Reconocer los conceptos fundamentales de los sensores resistivos. • Analizar sensores de reactancia variable y electromecánicos. • Conocer los tipos de transductores así como su aplicación. • Conocer los tipos de actuadores, así como su aplicación y utilización. • Realizar diagramas neumáticos e hidráulicos utilizando software.

Estimación de tiempo (horas) necesario para transmitir el aprendizaje al alumno, por Unidad de Aprendizaje:

UNIDADES DE APRENDIZAJE

TEORÍA PRÁCTICA

presencial No

presencial

presencial No

presencial Conceptos básicos 5 0 5 2 Sensores Resistivos 5 1.0 5 0

Sensores de reactancia variable y electromecánicos 10 1.0 7.5 2

Transductores generadores y ópticos 5 1.0 5 2

Actuadores 5 2.O 7.5 4 Total de horas por cuatrimestre:

75

Total de horas por semana: 5

Créditos: 5

FICHA TÉCNICAFICHA TÉCNICAFICHA TÉCNICAFICHA TÉCNICA

6

Bibliografía:

1. Josep Balcells, José Luis Romeral, Autómatas programables, Serie Mundo Electrónico, Marcombo editores.

2. Pallàs Areny, Ramón. Sensores y Acondicionadores de Señal. Ed. Marcombo1998.

3. Norton, Harry N.. Handbook of Transducers. Ed. Prentice-Hall 1989.

4. Gardner, J. W. Microsensors, Principles and Applications. Ed. John Wiley & sons 1994.

5. Peter Hauptmann. SENSORS: PRINCIPLES & APPLICATIONS. Prentice Hall. 1991.

6. P.Rai-Choudhury. HANDBOOK OF MICROLITHOGRAPHY, MICROMACHINING, AND MICROFABRICATION. IEE Materials and Devices Series Pallàs Areny, Ramón. Adquisición y Distribución de Señales. Marcombo. Boixareu Editores. 1993.

7. Stanley Wolf, Richard F.M. Smth, Guia para Mediciones Electrónicas y Practicas de Laboratorio, Ed. Prentice Hall.

7

IDENTIFICACIÓN DE RESULTADOS DE APRENDIZAJEIDENTIFICACIÓN DE RESULTADOS DE APRENDIZAJEIDENTIFICACIÓN DE RESULTADOS DE APRENDIZAJEIDENTIFICACIÓN DE RESULTADOS DE APRENDIZAJE

Unidades de Unidades de Unidades de Unidades de AprendizajeAprendizajeAprendizajeAprendizaje

Resultados de Resultados de Resultados de Resultados de Aprendizaje Aprendizaje Aprendizaje Aprendizaje

Criterios de Desempeño Criterios de Desempeño Criterios de Desempeño Criterios de Desempeño LLLLa persona es competente cuando:a persona es competente cuando:a persona es competente cuando:a persona es competente cuando:

Evidencias Evidencias Evidencias Evidencias

(EC, EP, ED, EA)(EC, EP, ED, EA)(EC, EP, ED, EA)(EC, EP, ED, EA)

TotalTotalTotalTotal

Hrs.Hrs.Hrs.Hrs.

Conceptos básicos

El alumno resolverá problemas de conversión de sistema ingles a sistema internacional y viceversa de diversas unidades de medición.

Reconoce los conceptos fundamentales para realizar conversiones

EC: Identificar las unidades del sistema ingles y el sistema internacional.

2.5 Resuelve problemas en clase que involucren conversiones de sistema ingles a sistema internacional.

ED: Análisis y deducción conversiones del sistema ingles a sistema internacional.

El alumno elaborará un escrito describiendo el concepto de cada uno de los temas estudiados.

Elabora un reporte acerca de la clasificación de los transductores de entrada (sensores) y los transductores de salida.

EC: Análisis de los transductores de entrada y los transductores de salida.

6

Elabora un reporte acerca de la resolución, precisión y exactitud en un sistema de medida.

EC: Deducción y análisis de las características estáticas de los sistemas de medida.

Resuelve problemas que involucren características de sensibilidad, ruido e histéresis.

EC: Identificación de las características de sensibilidad, ruido e histéresis de un sistema.

Resuelve problemas sobre la velocidad de respuesta , respuesta frecuencial y estabilidad de un sistema de medida

EP: Análisis de velocidad de respuesta, y estabilidad de un sistema.

Elabora un reporte acerca de la clasificación de los tipos de sensores (discretos y analógicos).

EC: Identificación de los tipos de sensores utilizados en la automatización.

Sensores resistivos

El alumno conocerá los sensores resistivos así como su aplicación.

Elabora un reporte sobre los sensores de precisión (potenciómetros)

EP: Análisis de potenciómetros para medida de desplazamientos lineales y angulares.

11

Elabora un reporte sobre los sensores de temperatura resistivos (RTD y Termistores).

EP: Análisis y solución de problemas utilizando sensores de temperatura resistivos.

Elabora un reporte sobre los sensores fuerza (Galgas Extensométricas)

EC: Deducción y análisis del efecto piezorresistivo en las galgas extensométricas.

Resuelve problemas acerca del cálculo del puente de Wheastone.

EC: Deducción y análisis del puente de Wheastone para medidas por comparación.

IDENTIFICACION DE RESULTADOS DE APRENDIZAJEIDENTIFICACION DE RESULTADOS DE APRENDIZAJEIDENTIFICACION DE RESULTADOS DE APRENDIZAJEIDENTIFICACION DE RESULTADOS DE APRENDIZAJE

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Hrs.Hrs.Hrs.Hrs. Resuelve problemas acerca de linealización y amplificación.

EC: Análisis del acondicionamiento de señales para sensores resistivos.

Realiza la practica 1 “Sensores de posición (Potenciómetros)”, elabora un reporte con marco teórico y cálculos

EC, ED, EP: Análisis de los sensores de posición.

Sensores de reactancia variable y electromecánicos.

El alumno reconocerá los sensores de tipo de Reactancia variable y electromecánicos así como la aplicación y utilización de los mismos.

Resuelve problemas que describan la capacitancia y reactancia capacitiva.

ED: Análisis de la capacitancia y la reactancia capacitiva.

4.5

Resuelve problemas en clase y por equipos sobre inductancia y reactancia inductiva

ED: Análisis de la inductancia y la reactancia inductiva.

Realiza una investigación acerca de los sensores capacitivos usados en la industria.

EC: Aplicación de los sensores capacitivos para detección de objetos metálicos

Realiza la practica 2 “Sensores capacitivos”

EC, ED, EP: Análisis de sensado de los sensores capacitivos.

11

Realiza una investigación acerca de los sensores inductivos usados en la industria.

EC: Aplicación de los sensores capacitivos para detección de objetos metálicos y no metálicos.

Analiza en clases los transformadores diferenciales LVDT

ED: Análisis de los transformadores diferenciales LVDT.

Resuelve problemas de transductores electromagnéticos basados en el efecto Hall y en la Ley de Faraday.

ED: Aplicaciones del efecto Hall y Ley de Faraday para sensores.

Resuelve problemas de acondicionamiento a transductores capacitivos, inductivos y electromagnéticos.

EC: Deducción de ecuaciones para el diseño de acondicionamientos en sensores capacitivos, inductivos y electromagnéticos.

Transductores generadores y ópticos

El alumno reconocerá los Transductores de tipo generadores de señal y óptico, así como la aplicación y utilización de los mismos.

Analiza en clase los transductores termoeléctricos (termopares y Termocupla).

EC: Análisis de sensado de los transductores termoeléctricos.

9.5

Analiza en clase los transductores pizoeléctricos.

EC: Aplicación de los transductores pizoeléctricos.

Analiza en clase los transductores piroeléctricos.

ED: Análisis y aplicación de los transductores piroeléctricos,

Analiza en clase los transductores fotovoltáicos.

EC: Análisis de los tipos de transductores fotovoltaicos.

9







Hrs.Hrs.Hrs.Hrs. Analiza en clase los transductores fotoeléctricos (fotodiodo y fototransistores).

ED: Análisis y Clasificación de los transductores fotoeléctricos.

Realiza una investigación acerca de los tipos de encoders.

EC: Clasificación de los encoders.

Realiza la practica 3 “Encoders” EC, ED, EP: Análisis de sensado de los encoders.

Actuadores

El alumno reconocerá los actuadores, así como la aplicación y utilización de los mismos.

Realiza una investigación y una exposición sobre los relevadores electromecánicos y sus aplicaciones

ED: Análisis de la aplicación de los relevadores electromecánicos.

4.5

Resuelve problemas que involucren relevadores de estado sólido.

EC: Análisis y solución de problemas de relevadores de estado sólido.

Realiza una investigación se involucren los solenoides y sus principales aplicaciones.

EC: Análisis de los solenoides en sistemas de automatización.

Elabora un reporte acerca de los tipos principales de actuadores utilizados en la automatización (motores de c.c., paso a paso, servomotores y motores de c.a.).

EC: Análisis los diversos tipos de actuadores.

Resuelve y diseña circuitos electro neumáticos para la solución de problemas de automatización industrial.

EC: Diseño de circuitos neumáticos y su aplicación industrial.

11

Resuelve y diseña circuitos electro hidráulicos para la solución de problemas de automatización industrial.

ED: Diseño de circuitos hidráulicos y su aplicación industrial.

Realiza la practica 4 “Actuadores neumáticos e hidráulicos”

EC, ED, EP: Análisis de actuadores neumáticos e hidráulicos.

Diseña y presenta un proyecto de aplicación en el área de Ing. Mecatrónica

EP, EC, ED: Proyecto de aplicación

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PLANEACIÓN DEL APRENDIZAJEPLANEACIÓN DEL APRENDIZAJEPLANEACIÓN DEL APRENDIZAJEPLANEACIÓN DEL APRENDIZAJE

Resultados de Aprendizaje Criterios de Desempeño

Evidencias

(EP, ED, EC, EA)

Instrumento de evaluación.

Técnicas de aprendizaje

Espacio educativo Total de horas

Teoría Práctica

Aula Lab. otro HP HNP HP HNP

El alumno resuelve problemas de conversión de sistema ingles a sistema internacional y viceversa de diversas unidades de medición.

Reconoce los conceptos fundamentales para realizar conversiones

EC: Identificar las unidades del sistema ingles y el sistema internacional.

Lista de cotejo, Evaluación oral y Cuestionario

Exposición del Profesor X 1 0 0 0

Resuelve problemas en clase que involucren conversiones de sistema ingles a sistema internacional.

ED: Análisis y deducción conversiones del sistema ingles a sistema internacional.

Lista de cotejo y Cuestionario

Solución de ejercicios en clase

X 1 0 2 0

El alumno elabora un escrito describiendo el concepto de cada uno de los temas estudiados.

Elabora un reporte acerca de la clasificación de los transductores de entrada (sensores) y los transductores de salida.

EC: Análisis de los transductores de entrada y los transductores de salida.


Exposición del Profesor X x 0 0 0 0

Elabora un reporte acerca de la resolución, precisión y exactitud en un sistema de medida.

EC: Deducción y análisis de las características estáticas de los sistemas de medida.


Exposición por el profesor Solución de ejercicios en clase

X 0.5 0 0 0

PLANEACIÓN DEL APRENDIZAJE PLANEACIÓN DEL APRENDIZAJE PLANEACIÓN DEL APRENDIZAJE PLANEACIÓN DEL APRENDIZAJE

11


Evidencias

(EP, ED, EC, EA)




Teoría Práctica


Resuelve problemas que involucren características de sensibilidad, ruido e histéresis.

EC: Identificación de las características de sensibilidad, ruido e histéresis de un sistema.



X 0 0 1 0

Resuelve problemas sobre la velocidad de respuesta , respuesta frecuencial y estabilidad de un sistema de medida

EP: Análisis de velocidad de respuesta, y estabilidad de un sistema.



X 0 0 2 0

Elabora un reporte acerca de la clasificación de los tipos de sensores (discretos y analógicos).

EC: Identificación de los tipos de sensores utilizados en la automatización.

Evaluación Práctica

Exposición del profesor

X 0 0 0 1


Elabora un reporte sobre los sensores de precisión (potenciómetros)

EP: Análisis de potenciómetros para medida de desplazamientos lineales y angulares.

Cuestionario Lista de Cotejo


X X 1 1 0 0

Elabora un reporte sobre los sensores de temperatura resistivos (RTD y Termistores).

EP: Análisis y solución de problemas utilizando sensores de temperatura resistivos.



X 1 0 0 0

Elabora un reporte sobre los sensores fuerza (Galgas Extensométricas)

EC: Deducción y análisis del efecto piezorresistivo en las galgas extensométricas.



X X 1 0 1 0

Resuelve problemas acerca de el cálculo del puente de Wheastone.

EC: Deducción y análisis del puente de Wheastone para medidas por comparación.


Práctica mediante la acción

X X 1 0 1 0

12


Evidencias

(EP, ED, EC, EA)




Teoría Práctica


Resuelve problemas acerca de linealización y amplificación.

EC: Análisis del acondicionamiento de señales para sensores resistivos.



X 1 0 0 0

Realiza la practica 1 “Sensores de posición (Potenciómetros)”, elabora un reporte con marco teórico y cálculos

EC, ED, EP: Análisis de los sensores de posición.



X 0 0 3 0

El alumno conocerá los sensores de tipo de Reactancia variable y electromecánicos así como la aplicación y utilización de los mismos.

Resuelve problemas que describan la capacitancia y reactancia capacitiva.

ED: Análisis de la capacitancia y la reactancia capacitiva.



X 0 0 1 0

Resuelve problemas en clase y por equipos sobre inductancia y reactancia inductiva

ED: Análisis de la inductancia y la reactancia inductiva.



X 0 1 0 0

Realiza una investigación acerca de los sensores capacitivos usados en la industria.

EC: Aplicación de los sensores capacitivos para detección de objetos metálicos



X X 1.5 0 0 1

Realiza la practica 2 “Sensores capacitivos”

EC, ED, EP: Análisis de sensado de los sensores capacitivos.



X 0 0 2.5 0

Realiza una investigación acerca de los sensores inductivos usados en la industria.

EC: Aplicación de los sensores capacitivos para detección de objetos metálicos y no metálicos.



X X 1.5 0 0 1

13


Evidencias

(EP, ED, EC, EA)




Teoría Práctica


Analiza en clases los transformadores diferenciales LVDT

ED: Análisis de los transformadores diferenciales LVDT.



X X 1.0 0 1 0

Resuelve problemas de transductores electromagnéticos basados en el efecto Hall y en la Ley de Faraday.

ED: Aplicaciones del efecto Hall y Ley de Faraday para sensores.

Lista de Cotejo Cuestionario


X 0 0 1.5 0

Resuelve problemas de acondicionamiento a transductores capacitivos, inductivos y electromagnéticos.

EC: Deducción de ecuaciones para el diseño de acondicionamientos en sensores capacitivos, inductivos y electromagnéticos.



X X 1.0 0 1.5 0

El alumno conocerá los Transductores de tipo generadores de señal y óptico, así como la aplicación y utilización de los mismos.

Analiza en clase los transductores termoeléctricos (termopares y Termocupla).

EC: Análisis de sensado de los transductores termoeléctricos.



X X 1 1 0 0

Analiza en clase los transductores pizoeléctricos.

EC: Aplicación de los transductores pizoeléctricos.



X 1 0 0 0

Analiza en clase los transductores piroeléctricos.

ED: Análisis y aplicación de los transductores piroeléctricos,



X 0 0 1 0

Analiza en clase los transductores fotovoltáicos.

EC: Análisis de los tipos de transductores fotovoltaicos.



0.5 0 0 1

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Evidencias

(EP, ED, EC, EA)




Teoría Práctica


Analiza en clase los transductores fotoeléctricos (fotodiodo y fototransistores).

ED: Análisis y Clasificación de los transductores fotoeléctricos.



X 0 0 1 0

Realiza una investigación acerca de los tipos de encoders.

EC: Clasificación de los encoders.



X X 0 0 1 0

Realiza la practica 3 “Encoders”

EC, ED, EP: Análisis de sensado de los encoders.



X 0 0 2 0

El alumno conocerá los actuadores, así como la aplicación y utilización de los mismos.

Realiza una investigación y una exposición sobre los relevadores electromecánicos y sus aplicaciones

ED: Análisis de la aplicación de los relevadores electromecánicos.



X 1 0 0 0

Resuelve problemas que involucren relevadores de estado sólido.

EC: Análisis y solución de problemas de relevadores de estado sólido.



X 0 0 1.5 0

Realiza una investigación se involucren los solenoides y sus principales aplicaciones.

EC: Análisis de los solenoides en sistemas de automatización.



X 1 0 0 0

Elabora un reporte acerca de los tipos principales de actuadores utilizados en la automatización (motores de c.c., paso a paso, servomotores y motores de c.a.).

EC: Análisis los diversos tipos de actuadores.

Lista de cotejo Evaluación práctica


X X 1 1.0 0 0

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Evidencias

(EP, ED, EC, EA)




Teoría Práctica


Resuelve y diseña circuitos electro neumáticos para la solución de problemas de automatización industrial.

EC: Diseño de circuitos neumáticos y su aplicación industrial.



X 1 0 1 0

Resuelve y diseña circuitos hidráulicos para la solución de problemas de automatización industrial.

ED: Diseño de circuitos hidráulicos y su aplicación industrial.



X X 1 1 0 0

Realiza la practica 4 “Actuadores neumáticos e hidráulicos”

EC, ED, EP: Análisis de actuadores neumáticos e hidráulicos.



X 0 0 2.5 0

Diseña y presenta un proyecto de aplicación en el área de Ing. Mecatrónica

EP, EC, ED: Proyecto de aplicación



X 0 0 2.5 1

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LINEAMIENTOS DE EVALUACIÓNLINEAMIENTOS DE EVALUACIÓNLINEAMIENTOS DE EVALUACIÓNLINEAMIENTOS DE EVALUACIÓN Los lineamientos de evaluación pueden variar dependiendo de las políticas de evaluación de cada Universidad. La evaluación será por evidencias

EVIDENCIAS DESEMPEÑO PRODUCTO CONOCIMIENTOS

Participación en el aula. Reporte de investigación 1er Parcial UA 1, y 2 Resolución de ejercicios Ejercicios resueltos 2do Parcial UA 3 y 4

Explicación de tareas Examen final Todas las unidades

Lluvia de ideas Aplicación adecuada de procedimientos.

Usar una metodología

Uso adecuado de las herramientas

Responsabilidad Asistencia Entrega de trabajos en tiempo y forma Trabajo en equipo Orden y limpieza Honestidad Disciplina y respeto Uso adecuado de instalaciones No ingerir alimentos en lugar de trabajo Uso adecuado de inmobiliario La evaluación de cada evidencia será mediante un instrumento de evaluación La Evaluación Integradora puede ser la recopilación de evidencias no alcanzadas o Evaluación Departamental, la cual evalúa que se ha alcanzado el objetivo general de la asignatura. El Proyecto Integrador puede ser la presentación, el reporte y armado de un proyecto final que involucre los conocimientos adquiridos que puede ser evaluado junto al profesor titular con otros profesores que le den una vista objetiva al proyecto.

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DESARROLLO DE PRÁCTICADESARROLLO DE PRÁCTICADESARROLLO DE PRÁCTICADESARROLLO DE PRÁCTICA

Fecha: Nombre de la asignatura:


Nombre:

Sensores de posición (Potenciómetros)

Número :

1

Duración (horas) :

2.5

Resultado de aprendizaje:

El alumno El alumno El alumno El alumno analizará analizará analizará analizará y y y y comprobará el funcionamiento de algunos sensores comprobará el funcionamiento de algunos sensores comprobará el funcionamiento de algunos sensores comprobará el funcionamiento de algunos sensores resistivos como lo son potenciómetros, LDRs, Termistores o RTDs. resistivos como lo son potenciómetros, LDRs, Termistores o RTDs. resistivos como lo son potenciómetros, LDRs, Termistores o RTDs. resistivos como lo son potenciómetros, LDRs, Termistores o RTDs.

Justificación

Al comprobar el funcionamiento de los sensores resistivos se podrán monitorear variables analógicas, que son de vital importancia en el sector industrial.

Sector o subsector para el desarrollo de la práctica: Sector Industrial Actividades a desarrollar:

1. Armar un circuito resistivo. 2. Elaborar una tabla de relación de resistencia, voltaje, corriente y ángulo del potenciómetro. 3. Graficar la relación de ángulo contra resistencia obtenida. 4. Graficar la relación de voltaje contra ángulo. 5. Graficar la relación de corriente contra ángulo. 6. Armar un circuito divisor de voltaje. 7. Medir el voltaje de una resistencia de 10kΩ mientras se le aplica calor a la otra por 5 seg. 8. Observar lo que sucede con el voltaje de la resistencia, medir con el termómetro la

temperatura de la resistencia y hacer anotaciones. 9. Analizar un circuito que contenga LDR’s, Termistores y RTD’s.

Evidencia a generar en el desarrollo de la práctica ED: AnED: AnED: AnED: Análisis de los sensores de posiciónálisis de los sensores de posiciónálisis de los sensores de posiciónálisis de los sensores de posición EC, EP: Reporte de la prácticaEC, EP: Reporte de la prácticaEC, EP: Reporte de la prácticaEC, EP: Reporte de la práctica

DESARROLLO DE PRACTICADESARROLLO DE PRACTICADESARROLLO DE PRACTICADESARROLLO DE PRACTICA

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Nombre:

Sensores Capacitivos

Número :

2

Duración (horas) :

2.5


El alumno El alumno El alumno El alumno reconoceráreconoceráreconoceráreconocerá eeee identificaidentificaidentificaidentificarararara las características principales de los sensores las características principales de los sensores las características principales de los sensores las características principales de los sensores capacitivoscapacitivoscapacitivoscapacitivos utilizados se aplicaciones industrialesutilizados se aplicaciones industrialesutilizados se aplicaciones industrialesutilizados se aplicaciones industriales

Justificación

Al utilizar sensores capacitivos se puede detectar piezas no metálicas, vidrio, plástico e incluso metales.


1. Identificar la configuración de conexión del sensor capacitivo (NPN o PNP) 2. Determinar la sensibilidad del sensor. 3. Obtener las características del sensor (rangos de voltaje y corriente). 4. Identificar la conexión del sensor (Señal, voltaje +, y 0 Volts). 5. Probar el sensor utilizando un Controlador Lógico Programable. 6. Realizar una aplicación utilizando el sensor capacitivo.

Evidencia a generar en el desarrollo de la práctica: EC, ED, EP: Análisis deEC, ED, EP: Análisis deEC, ED, EP: Análisis deEC, ED, EP: Análisis de sensado de un sensor capacitivosensado de un sensor capacitivosensado de un sensor capacitivosensado de un sensor capacitivo


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Nombre:

Encoders

Número :

3

Duración (horas) :

2.5


El alumnoEl alumnoEl alumnoEl alumno identificaraidentificaraidentificaraidentificara llllos tipos de os tipos de os tipos de os tipos de encodersencodersencodersencoders papapapara determinar el ra determinar el ra determinar el ra determinar el númeronúmeronúmeronúmero de veces de veces de veces de veces que pasa que pasa que pasa que pasa un objetoun objetoun objetoun objeto en un punto determinado.en un punto determinado.en un punto determinado.en un punto determinado.

Justificación

El encoder es un tipo de sensor muy utilizado en para diversos procesos industriales, tales como el número de revoluciones en un motor y el posicionamiento de un brazo robótico en el punto deseado.


1. Identificar el tipo de encoders (incrementales o absolutos). 2. Analizar su modo de conexión. 3. Diseñar un circuito electrónico para comprobar el funcionamiento del encoder. 4. Comprobar su funcionamiento aplicándolo a un proceso industrial.

Evidencia a generar en el desarrollo de la práctica: EC, ED, EP: Análisis de EC, ED, EP: Análisis de EC, ED, EP: Análisis de EC, ED, EP: Análisis de sensado de los encoders.sensado de los encoders.sensado de los encoders.sensado de los encoders.


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Nombre:

Actuadores neumáticos e hidráulicos

Número :

4

Duración (horas) :

2.5


El alumno identificará los principales actuadores neumáticos e hidráulicos tales como, pistones, motores, válvulas y electroválvulas utilizando un PLC para su control.

Justificación

Al conocer los tipos de actuadores neumáticos e interactuar con un PLC se pueden realizar automatizaciones industriales para dar solución un problema industrial.


1. Identificar físicamente los tipos de válvulas y electroválvulas. (monoestables y biestables). 2. Identificar físicamente los tipos de cilindros (simple y doble efecto, rotatorios, etc) 3. Realizar un diagrama electroneumática para controlar un proceso industrial. 4. Realizar un diagrama ladder y de conexiones eléctricas para las entradas y las salidas. 5. Comprobar el funcionamiento físico del proceso diseñado.

Evidencia a generar en el desarrollo de la práctica: EC, ED, EP: Análisis de lEC, ED, EP: Análisis de lEC, ED, EP: Análisis de lEC, ED, EP: Análisis de los actuadores os actuadores os actuadores os actuadores

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MÉTODO DE EVALUACIÓNMÉTODO DE EVALUACIÓNMÉTODO DE EVALUACIÓNMÉTODO DE EVALUACIÓN

Unidades de Unidades de Unidades de Unidades de aprendizajeaprendizajeaprendizajeaprendizaje

Resultados de Resultados de Resultados de Resultados de aprendizajeaprendizajeaprendizajeaprendizaje

EVALUACIÓNEVALUACIÓNEVALUACIÓNEVALUACIÓN

Enfoque: Enfoque: Enfoque: Enfoque: (DG)Diagnóstica, (FO) (DG)Diagnóstica, (FO) (DG)Diagnóstica, (FO) (DG)Diagnóstica, (FO) Formativa, (SU) Formativa, (SU) Formativa, (SU) Formativa, (SU) SumativaSumativaSumativaSumativa

TécnicaTécnicaTécnicaTécnica InstrumentInstrumentInstrumentInstrumentoooo Total de Total de Total de Total de horashorashorashoras

Conceptos básicos

El alumno resolverá problemas de conversión de sistema ingles a sistema internacional y viceversa de diversas unidades de medición.

DG FO

Exposición del Profesor


2.5

DG FO

Solución de ejercicios en

clase


El alumno elaborará un escrito describiendo el concepto de cada uno de los temas estudiados.

FO SU

Exposición del Profesor


6.0

DG FO

Exposición por el

profesor Solución de ejercicios en

clase


FO SU


clase


FO SU


clase


FO



Sensores resistivos


DG FO


clase


11.0

FO SU


clase


22

FO


clase


FO

Práctica mediante la

acción



clase



acción


Sensores de reactancia variable

y electromecánicos.

El alumno conocerá los sensores de tipo de Reactancia variable y electromecánicos así como la aplicación y utilización de los mismos.

DG FO



11.5

FO SU


clase


FO

Exposición por el


clase


SU


acción


4.0

FO SU

Exposición por el


clase


FO SU


clase


FO


Lista de Cotejo Cuestionario

FO

Exposición por el

profesor


23

Transductores generadores y ópticos

El alumno reconocerá los Transductores de tipo generadores de señal y óptico, así como la aplicación y utilización de los mismos.

FO DG


acción


7.0

FO SU


clase


FO


acción


SU


clase


2.5

FO



DG FO


clase


SU


acción


Actuadores

El alumno reconocerá los actuadores, así como la aplicación y utilización de los mismos.

DG FO

Exposición por el


clase


15.5

FO SU

Exposición por el


clase


SU


clase


SU


acción

Lista de cotejo Evaluación práctica

FO SU


clase


24

FO

Exposición por el


clase


SU


acción


SU


acción


25

INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓNINSTRUMENTOS DE EVALUACIÓNINSTRUMENTOS DE EVALUACIÓNINSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN

CONCEPTOS BÁSICOSCONCEPTOS BÁSICOSCONCEPTOS BÁSICOSCONCEPTOS BÁSICOS

((((MCFMCFMCFMCF0101)0101)0101)0101) CUESTIONARIOCUESTIONARIOCUESTIONARIOCUESTIONARIO

DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓNDATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓNDATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓNDATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓN

NOMBRE DEL ALUMNO MATRICULA:

FECHA:

NOMBRE DE LA ASIGNATURA,


CÓDIGO Y TÍTULO DE LA ASIGNATURA, CUATRIMESTRE O CICLO DE FORMACIÓN

Sexto Cuatrimestre

NOMBRE DEL EVALUADOR

INSTRUCCIONESINSTRUCCIONESINSTRUCCIONESINSTRUCCIONES

Estimado usuario:

• Usted tiene en las manos un instrumento de evaluación que permitirá fundamentar las actividades que ha demostrado a través de su desempeño o en la entrega de sus productos.

• Conteste los siguientes planteamientos de manera clara. • Le recordamos tomar el tiempo necesario para contestar y desarrollar su contenido.

CÓDIGOCÓDIGOCÓDIGOCÓDIGO ASPECTOASPECTOASPECTOASPECTO

MCFMCFMCFMCF0101010101010101----01010101

1. Para un determinado sensor, se especifica un error de linealidad del 1% de la lectura mas el 0.1% del fondo de la escala, mientras que para un segundo sensor que posee el mismo alcance de medida, el error especificado es de 0.5% de la lectura más el 0.2% del fondo de la escala. ¿En que margen de la escala es el más exacto el primero que el segundo? Si el alcance de medida del segundo fuera doble que el primero, ¿en que margen sería más exacto este último?

2. Cuál de las siguientes expresiones del resultado numérico de una medida son incorrectas:

20.5±0.02, 20.5±0.05, 20.50±0.2, 20.5±0.04%, 20.5±5%? 3. Para medir el flujo turbulento con fluctuaciones de hasta 100 Hz, se emplea un sensor de

temperatura sin recubrimiento (respuesta dinámica de primer orden). Si el error dinámico se desea mantener inferior al 5%, ¿Cuánto debe valer la constante de tiempo del sensor?

4. Para la calibración dinámica de un acelerómetro se dispone de una mesa vibrante, con

frecuencímetro, un sensor de velocidad lineal de devanado móvil y un sistema óptico para medir distancias. Averigua cuál de los siguientes métodos de medida es el mejor para determinar la aceleración aplicada, en función de la exactitud de dichos instrumentos: medir la frecuencia a la que vibra la mesa y l velocidad lineal, o medir la frecuencia a la que vibra la mesa y el desplazamiento.

CUMPLE : SI NO

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COCOCOCONCEPTOS BÁSICOSNCEPTOS BÁSICOSNCEPTOS BÁSICOSNCEPTOS BÁSICOS

(MCF(MCF(MCF(MCF0102)0102)0102)0102) CUESTIONARIOCUESTIONARIOCUESTIONARIOCUESTIONARIO



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NOMBRE DE LA ASIGNATURA



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MCFMCFMCFMCF0102010201020102----01010101

Para calibrar un acelerómetro lineal se coloca éste en una mesa centrífuga horizontal de radio R, la

cual gira a una velocidad ω ajustable y que viene indicada en revoluciones por minuto (r/min) en un

panel de cuatro dígitos. El error del conjunto de medida de la velocidad es de ± 1 en la cifra menos

significativa. Se pide:

a) Suponiendo que el error en la determinación de la posición del acelerómetro sea

insignificativa, ¿cuál es el error relativo que se comente en la aceleración calculada cuando el

sistema gira a 5000 r/min?

b) Si la posición del acelerómetro se determina con un sistema digital que tiene una

incertidumbre de ± 1 en el bit de menor peso, ¿cuántos bits debe tener para que el error en la

medida de la posición produzca por sí solo un error en la aceleración calculada inferior al del

apartado anterior?

c) Para determinar su velocidad transversal se dispone del acelerómetro con el eje activo en

dirección tangencial, y se obtiene una señal que es de 1.7% de la correspondiente al canso

en que la dirección del eje activo es radial. ¿Cuál debe ser la precisión del sistema si el

posicionamiento angular para que al determinar la sensibilidad longitudinal el error debido a

la falta de alineamiento del eje activo y el radio sea inferior al 0.1%?

CUMPLE : SI NO

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SENSORES RESISTIVOSSENSORES RESISTIVOSSENSORES RESISTIVOSSENSORES RESISTIVOS

((((MCFMCFMCFMCF0103)0103)0103)0103) CUESTIONARIOCUESTIONARIOCUESTIONARIOCUESTIONARIO



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Sexto Cuatrimestre



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MCT0MCT0MCT0MCT0101010103333----01010101

1. Elabore un reporte conforme a lo establecido en la lista de cotejo para evaluación de producto que abarque los siguientes temas:

- Sensores de temperatura RTD

- Potenciómetros

- Termistores

- Galgas Extensométricas

- Puente de Wheastone

- Linealización

- Amplificación

2. Obtenga la ecuación para la construcción de un potenciómetro lineal.

CUMPLE : SI NO

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(MCF(MCF(MCF(MCF0100100100104444)))) CUESTIONARIOCUESTIONARIOCUESTIONARIOCUESTIONARIO



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CÓCÓCÓCÓDIGODIGODIGODIGO ASPECTOASPECTOASPECTOASPECTO

MCTMCTMCTMCT0100100100104444----00001111

Resuelva en forma adecuada los siguientes problemas:

1. Se dispone de un potenciómetro lineal de 1kΩ que puede disipar 2W y se aplica a la medida de desplazamiento lineal. SI como dispositivo de lectura se puede utilizar un indicador galvanométrico de 20kΩ, ¿cuál es la máxima tensión de alimentación que se puede aplicar para no rebasar la potencia límite?

2. Considérese un puente de Wheastone donde el brazo 1 es una galga extensométrica (K=2.00) y 120Ω, el brazo 4(que está en la misma rama) es una galga similar pasiva para compensación, y los brazos 2 y 3 son resistencias fijas de 120Ω. La corriente máxima admisible en las galgas es de 30 mA. Calcular:

a) ¿Cuál es su tensión de alimentación máxima admisible

b) Si la galga activa está montada sobre acero (E = 210 GPa) y el puente se alimenta a 5 V, ¿cuál es la tensión de salida del puente para un esfuerzo de 70 kg/cm2?

c) Si no se utiliza la galga pasiva, ¿Qué tensión de salida se produciría debido a un calentamiento de la galga activa de 38°C si la galga está cementada en el acero?¿qué esfuerzo ficticio representaría esta tensión?. Los coeficientes respectivos de dilatación térmica para el acero y la aleación de avance son: αs= 11.7x10-6 y α1= 26.82 x10-6 cm/cm °C. El coeficiente de temperatura de la resistencia de avance es de αR= 10.8 x10-6 cm/cm °C.

d) Calcular el valor de una resistencia de calibración en paralelo que daría la misma salida del puente en un esfuerzo de 700 kg/cm2 en un elemento de acero.

e) Suponiendo que mediante un muestreo para determinar el coeficiente de sensibilidad de obtiene una dispersión máxima de éste del 2% del valor central (2.00), ¿cuál es el error relativo que se puede producir en el caso más desfavorable considerando que las galgas 1 y 4 son del mismo lote?

CUMPLE : SI NO

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MCTMCTMCTMCT0100100100105555----01010101

Resuelva de la manera mas adecuada los siguientes problemas:

3. Se pretende diseñar un sistema de pasaje mediante una plataforma de aluminio (densidad relativa 2.67) de 80 x80 x15 cm, apoyada en cuatro células de carga, Las células de carga poseen como elemento sensor una pieza de sección cuadrada en la que se pueden montar galgas extensométricas, cuyos puntos de conexión pueden ser los bordes de la pieza. Esta es de acero de densidad relativa 7.84, coeficiente de Poisson 0.3, módulo de Young 200GPa y carga límite 20.5 kg/mm2. Se pide:

a) Si la sensibilidad transversal de las galgas se supone nula, ¿Cómo debe disponerse cuatro galgas en la pieza de sección cuadrada para que se detecten sólo los esfuerzos verticales?

b) Si se dispone de una fuente de alimentación de tensión continua ajustable, ¿cuál es la sensibilidad máxima del sistema de medida (mV/kg) para cada uno de los tres tipos de galgas cuyas características se mencionan en la siguiente tabla?

c) ¿Cuál es en cada uno de los tres casos el peso máximo que se puede medir?

d) Si se toma una galga de un paquete de cinco y resulta tener una resistencia de 120Ω y no se dispone de un ajuste inicial para compensar su desigualdad, calcular el error en el caso mas desfavorable, si se emplean las otras cuatro galgas para completar un fuente de medida en una célula de carga.

CUMPLE : SI NO

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MCTMCTMCTMCT0100100100106666----01010101

Resuelva de la manera mas adecuada los siguientes problemas:

1. Se desea registrar una temperatura en el margen de 30°C a 40°C mediante un registrador que admite una tensión de fondo de escala de 100 mV. Se elige para ello una sonda basada en termistores linealizados, para la que en catálogo se especifica, en el margen de – 5°C a 45 °C, un comportamiento lineal al conectarla como divisor de tensión, de la forma: V0 = (- 0.0056846 xT + 0.805858) E, (T en grados Celsius). Se sabe además de R1 es de 5700Ω y que R2 es de 12,000Ω. La sonda se coloca en un puente para tener salida nula a 30 °C, y 100 mV a 40°C tal como se indica en la figura. Se pide:

a) Si el registrador se considera ideal, ¿Qué condición deben cumplir R3 y R4?

b) Si la impedancia de entrada del registrador se considera finita, ¿Qué condición adicional deben cumplir R3 y R4?

2. Si el amplificador de la figura anterior presenta un aumento de ganancia cuando aumenta la

temperatura. El termistor tiene una resistencia de 30 kΩ a 20°C y B = 4000 K en el margen de temperatura de interés. Si se desea que a 15, 25 y 35 °C la ganancia sea, respectivamente, 0.9, 1 y 1.1, ¿cuál debe ser el valor de las resistencias Rs, Rp y RG?

3. El siguiente circuito es un termómetro basado en el sensor TSP102, que es una PTC linealizada, Su resistencia a 25 °C es de 1k Ω y su coeficiente de temperatura 0.7%/°C. SI se desea aplicar este esquema paa la medida de temperaturas entre -10°C y ±50°C, ¿Qué valor deben tener las resistencias R y R2?

CUMPLE : SI NO

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SENSORES ENSORES DE REACTANCIA VARIABLE Y ELECTROMAGNÉTICOSSENSORES ENSORES DE REACTANCIA VARIABLE Y ELECTROMAGNÉTICOSSENSORES ENSORES DE REACTANCIA VARIABLE Y ELECTROMAGNÉTICOSSENSORES ENSORES DE REACTANCIA VARIABLE Y ELECTROMAGNÉTICOS




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IIIINSTRUCCIONESNSTRUCCIONESNSTRUCCIONESNSTRUCCIONES

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MCTMCTMCTMCT0100100100107777----01010101

Conteste adecuadamente los siguientes problemas:

1. Para medir la posición angular del brazo de una grúa se dispone un transformador diferencial montado en dicho brazo y con una masa de 10 kg unida al vástago. El transformador se sujeta al brazo y se coloca un muelle uniendo el chasis del transformador con la masa, de modo que ésta puede deslizar en sentido longitudinal arrastrando el vástago, tal como se muestra en la figura:

a) Si el coeficiente de rozamiento de la masa M es µ, ¿cuál es la expresión de la tensión

de salida del transformador diferencial cuando el primario de este se alimenta a 5 V (ef), si su sensibilidad es de 100 mV/mm/V y a constante elástica del muelle es K=200 N/cm?¿Qué conclusión se obtiene respecto al valor de µ?

b) Dado que las variaciones de θ son lentas, se desea aprovechar para la alimentación del transformador la frecuencia industrial de 50 HZ. Si el LVDT posee desfase nulo para una alimentación de 2.5 kHZ, ¿qué desfase se obtendrá entre las señales de primario y secundario si el LVDT tiene amortiguamiento crítico respecto a la relación de tensión del secundario-tensión del primario cuando la resistencia de carga en el secundario es de 100k Ω?¿Cómo puede corregirse este desfase en el propio transformador?

2. Para medir el desplazamiento de hasta 20 Hz se desea utilizar el LVDT cuyas características figuran en la tabla que sigue, alimentándolo con una tensión alterna de 400 Hz. Calcular la red de conrrección necesaria para que no haya desfase entre la tensión aplicada al primario y la obtenida entre los dos secundarios, conectados en oposición-serie, si esta última se mide con un dispositivo de impedancia de entrada 100k Ω100 pF.

CUMPLE : SI NO

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SENSORES ENSORES DE REACTANCIA VARIABLE Y ELECTROMAGNÉTICOSSENSORES ENSORES DE REACTANCIA VARIABLE Y ELECTROMAGNÉTICOSSENSORES ENSORES DE REACTANCIA VARIABLE Y ELECTROMAGNÉTICOSSENSORES ENSORES DE REACTANCIA VARIABLE Y ELECTROMAGNÉTICOS




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MCTMCTMCTMCT0100100100108888----01010101


1. El circuito de la siguiente figura se emplea para desfasar, mediante un resolver, una tensión de frecuencia estable. Si la tensión de salida se aplica a un dispositivo con alta impedancia de entrada, ¿qué condición deben cumplir R y C para que la amplitud de la salida sea independiente de la posición del rotor?¿Cuál es, en este caso, la relación entre la fase de la tensión de salida y la de entrada?

2. Un determinado sensor de efecto Hall tiene un coeficiente de temperatura positivo en su

resistencia interna (α) de 0.6% / °C, y un coeficiente de temperatura negativo en su sensibilidad (β) de – 0.08% / °C cuando se alimenta a corriente constante. Para producir los efectos de la temperatura en la tensión de salida del sensor, se utiliza el circuito de la figura, donde el amplificador operacional se considera ideal. ¿Qué relación deben cumplir las resistencias del circuito para lograr el objetivo propuesto? Diseñar el circuito, teniendo en cuenta que el sensor tiene una resistencia de 700 Ω y necesita una tensión de alimentación de 5 a 10 V.

CUMPLE : SI NO

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TRANSUDUCTORTRANSUDUCTORTRANSUDUCTORTRANSUDUCTORES GENERADORES Y ÓPTICOSES GENERADORES Y ÓPTICOSES GENERADORES Y ÓPTICOSES GENERADORES Y ÓPTICOS




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MCTMCTMCTMCT0100100100109999----01010101


1. Se desea reparar un sistema de medida de temperatura basado en termopares, de cuyo manual se carece. Mediante inspección se reconstruye el esquema de medida, obteniendose el resultado de la figura. Por el código de color de los recubrimientos de los hilos se sabe que el metal A es hierro y que el metal B es constantan. Se trata pues, de un termopar tipo J. Se pide: determinar cuáles deben ser las temperaturas T1 y T2 de los recintos termostatazos para que la tensión del voltímetro dé directamente una lectura dependiente de T, pero no de T1 y T2.

2. El siguiente circuito es un amplificador para termopares que permite tener una Terminal de

termopar puesto a masa. La unión de referencia está a temperatura ambiente y se compensa mediante el AD592CN, que se un convertidor de temperatura-corriente con una sensibilidad de 1µA/K. El termopar es de tipo J (hierro-constantan) y en el margen de -25 °C a 105°C se desea tener una salida de 10 mV/°C y que dé 0V a 0°C. Diseñar el circuito suponiendo que el termopar es lineal y que el amplificador operacional es ideal.

CUMPLE : SI NO

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TRANSUDUCTORES GENERADORES Y ÓPTICOSTRANSUDUCTORES GENERADORES Y ÓPTICOSTRANSUDUCTORES GENERADORES Y ÓPTICOSTRANSUDUCTORES GENERADORES Y ÓPTICOS

(MCF0110(MCF0110(MCF0110(MCF0110)))) CUESTIONARIOCUESTIONARIOCUESTIONARIOCUESTIONARIO



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MCTMCTMCTMCT0101010110101010----01010101


1. Determinar a partir de que velocidad de giro es mejor emplear la medida de la frecuencia de pulsos que la medida del intervalo entre pulsos, cuando el reloj disponible para encontrar es de 1 MHZ.

2. Se desea aplicar un determinado cristal de cuarzo con una deriva de 35.4 partes/106/°C a la realización de un termómetro digital basado en una deriva térmica. ¿Cuáles deben ser la frecuencia del oscilador y el tiempo de puerta del contador para tener una sensibilidad de 1kHz/°C y una resolución de 0.0001 °C?

3. Una galga acústica está montada sobre hormigón con coeficiente de dilatación 8 x 10-6/°C. El coeficiente de dilatación del hilo, que es de acero, es 14 x 10-6/°C. Para poder corregir los efectos de la temperatura se emplea como termómetro la propia bobina de excitación, que tiene 150Ω y 4.3 mΩ/Ω/K a 25°C. Determinar el factor de corrección para la deformación indicada por la galga debido a la temperatura cuando la bobina presenta una resistencia de 141 Ω y se la supone lineal con T

CUMPLE : SI NO

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MCTMCTMCTMCT0101010110101010----01010101


1. El circuito de termopares de la figura realiza una compensación de la unión fría mediante el LM35, que ofrece una tensión de 10.0 mV/°C entre = y 100°C, con una exactitud de ±0.25°C. La salida del sensor está conectada al Terminal de referencia del AI. Si el termopar es de tipo J y el AI se considera ideal, determinar cual debe ser el valor de la ganancia para tener una tensión de salida que será independiente de la temperatura ambiente.

2. Del circuito anterior la expresión de la tensión de salida y el efecto que tienen en ella la tensión de desequilibrio y la s corrientes de polarización del AO.

CUMPLE : SI NO

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ACTUADORESACTUADORESACTUADORESACTUADORES




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MCTMCTMCTMCT0101010110101010----01010101

I. Instrucción. Coloca el nombre de los siguientes componentes:

? ? ?

? ??

0.00 Bar

CUMPLE : SI NO

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DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUDATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUDATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUDATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓNACIÓNACIÓNACIÓN


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MCTMCTMCTMCT0101010111112222----01010101

Explica el funcionamiento de los siguientes circuitos:Explica el funcionamiento de los siguientes circuitos:Explica el funcionamiento de los siguientes circuitos:Explica el funcionamiento de los siguientes circuitos:

InicioEnclave

Enclave

Av

Av Ret

Ret

Ret Av

AvanRetur

Retur

Avan

S1

S1

s2

s2

CUMPLE : SI NO

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GLOSARIOGLOSARIOGLOSARIOGLOSARIO

AAAA Acondicionamiento de señal. Son circuitos electrónicos que ofrecen: amplificación, filtrado, adaptación de impedancias y modulación o demodulación. Actuador. Transductor de salida. Llamado frecuentemente accionamiento. BBBB Biosensor. Es cualquier dispositivo de medida basado en un material biológico que obtiene respuesta específica a una sustancia determinada. Bimetal. Es toda pieza formada por dos metales con distinto coeficiente de dilatación térmica unidos firmemente y sometidos a la misma temperatura. CCCC Codificador de posición. Elemento que posee dos tipos de zonas o sectores, con una propiedad que las diferencia, dispuestas en forma alternativa y equidistante. Codificador óptico. Están basados en sectores opacos y transparentes, en sectores reflectores y no reflectores, o en franjas de interferencia. Conductores. Materiales que debido a la movilidad de electrones es pequeña debido a las vibraciones aleatorias de los núcleos atómicos de la red. DDDD Dieléctrico. Están formados por enlaces covalentes y por ello se emplean como aislantes eléctricos. Dominio de datos. Nombre de una magnitud mediante la que se representa o transmite información. Existen dominios de datos analógicos, digitales, tiempo físicos y químicos. EEEE Energía. La energía se define como la capacidad de un sistema de poner en movimiento una máquina o, más rigurosamente, de realizar un trabajo. Su magnitud es igual al del trabajo requerido para llevar al sistema al estado correspondiente, desde uno de referencia, generalmente de un nivel de energía nulo. No es un fenómeno físico medible, es sólo una herramienta matemática, ya que es mucho más fácil trabajar con magnitudes escalares, como lo es la energía, que con

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vectoriales como la velocidad y la posición. Así se puede describir completamente la dinámica de un sistema en función de las energías cinética y la potencial de sus componentes. Error aleatorio. Son los que permanecen una vez eliminadas las causas de errores sistemáticos. Se manifiestan cuando se mide repetidamente la misma magnitud, con el mismo instrumento y el mismo método- Error relativo. Es la amplitud del margen de mediad o el valor superior de dicho alcance. Error sistemático. Se dice que un error es sistemático cuando en el curso de varias medidas de una magnitud de un determinado valor, hechas en las mismas condiciones, o bien permanece constante el valor absoluto y signo, o bien varía de acuerdo con una ley definida cuando cambian las condiciones de medida. Estabilidad. Estabilidad, en física e ingeniería, propiedad de un cuerpo que tiende a volver a su posición o movimiento originales cuando el objeto se aparta de la situación de equilibrio o movimiento uniforme, como resultado de la acción de unas fuerzas o momentos recuperadores. En un sistema móvil u oscilante, la estabilidad suele exigir tanto una fuerza recuperadora como un factor amortiguador. Exactitud. Es la cualidad que caracteriza la capacidad de un instrumento de medida de dar indicaciones que se aproximen al verdadero valor de la magnitud medida. FFFF Fidelidad. Es la cualidad que caracteriza la capacidad de un instrumento de medida de dar el mismo valor de la magnitud medida, al medir varias veces en unas mismas condiciones determinadas. Fotoconductor. Se basan en la variación de resistencia eléctrica de un semiconductor al incidir en él radiación óptica. Fotorresistencia. Véase fotoconductor. Fotodiodo. Se basan en el principio del efecto fotoeléctrico interno en una unión p-n que producen un cambio en el potencial de contacto de la unión o en la corriente de cortocircuito, de dependen de la intensidad de la radiación incidente. Es posible aplicarles una tensión de polarización inversa.

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GGGG Galga extensométrica. Dispositivos que se basan en la variación de la resistencia de un conductor o un semiconductor cuando es somerito a un esfuerzo mecánico. HHHH Higrómetro resistivo. Instrumento que al aumentar al contenida de humedad mide la variación de la resistencia (humistor). Higrómetro capacitivo. Instrumento que al aumentar el contenido de humedad mide la variación de capacidad. Histéresis. La histéresis se refiere a la diferencia en la salida para una misma entrada, según la dirección que se alcance. Puede suceder, análogamente a la magnetización de los materiales ferromagnéticos, que la salida correspondiente a una entrada dependa de si la entrada previa fue mayor o menor que la entrada actual. Humedad. Es la cantidad de vapor de agua presente en un gas o de agua absorbida o adsorbida en un líquido o un sólido. MMMM Magnetodiodo. Dispositivo en el que la sensibilidad al campo magnético es mayor cuanto más distancia sean las características de recombinación de las dos zonas de alta y baja recombinación. Módulo de Elasticidad. En ingeniería se denomina módulo de elasticidad o módulo de Young a la razón entre el incremento de esfuerzo aplicado a un material y el cambio correspondiente a la deformación unitaria que experimenta, en la dirección de aplicación del esfuerzo. Tiene el mismo valor para una tracción que para una compresión, siendo una constante independiente del esfuerzo siempre que no exceda de un valor máximo denominado límite elástico, y siempre mayor que cero (o lo que es lo mismo, si se tracciona una barra, aumenta de longitud, no disminuye). Tanto el módulo de Young como el límite elástico, son distintos para los diversos materiales, y si el material es isótropo, son constantes en todos los puntos del mismo. Mosfet. Dispositivo electrónico basado en modificaciones de la puerta convencional, compatible con las tecnologías de fabricación ordinarias.

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Momento Lineal. La Cantidad de Movimiento, momento o ímpetu es una magnitud vectorial que se define como el producto entre la masa y la velocidad en un instante determinado. Cuando se pretende distinguirlo del momento angular se le llama momento lineal. La forma castellanizada momento o momento lineal también se usa, pero causa confusión con los otros significados de la palabra. PPPP Peso Específico. Se define como la cantidad de materia, en peso, contenida en la unidad de volumen. En el sistema métrico decimal, se mide en kilogramos fuerza por metro cúbico (kgf/m³). En el sistema Internacional de Unidades, en newton por metro cúbico (N/m³). Como el kilogramo fuerza, bajo la gravedad de la tierra, equivale al kilogramo masa, para una materia en la Tierra, esta magnitud tiene el mismo valor que su masa específica. Presión. En física y disciplinas afines el término presión se define como la fuerza por unidad de superficie. En el Sistema Internacional de Unidades se mide en newton por metro cuadrado, unidad derivada que se denomina pascal. La presión a veces se mide, no como la presión absoluta, sino como la presión por encima de la presión atmosférica, también denominada presión normal o gauge. Las unidades manométricas de presión, como los milímetros de mercurio, están basadas en la presión ejercida por el peso de algún tipo estándar de fluido bajo cierta gravedad estándar. Son intentos de definir las lecturas de un manómetro. Las unidades de presión manométricas no deben ser utilizadas para propósitos científicos o técnicos, debido a la falta de repetibilidad inherente a sus definiciones. También se utilizan los milímetros de columna de agua (mm.c.d.a.): 1 mm.c.d.a. = 10 Pa. Potenciómetro. Es un resistor de contacto móvil deslizante o giratorio. Precisión. Es el valor que se obtendría si la magnitud se midiera con un método ejemplar. SSSS Sensibilidad. Es la pendiente de la curva de calibración que puede ser o no constante a lo largo de la escala medida. Sensor. Transductor de entrada. Se clasifican en función de su criterio o de acuerdo con el parámetro variable: resistencia, capacidad, inductancias, añadiendo luego los sensores generadores de tensión, de carga o corriente, y otros tipos no incluidos en los anteriores grupos.

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TTTT Temperatura. La temperatura es una magnitud física descriptiva de un sistema que caracteriza la transferencia de energía térmica, o calor, entre ese sistema y otros. Desde un punto de vista microscópico, es una medida de la energía cinética asociada al movimiento aleatorio de las partículas que componen el sistema. Para medir la temperatura se utiliza el termómetro. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de temperatura es el kelvin. Sin embargo, está muy generalizado el uso de otras escalas de temperatura, concretamente la escala Celsius (o centígrada), y, en los países anglosajones, la escala Fahrenheit. Una diferencia de temperatura de un kelvin equivale a una diferencia de un grado centígrado. Tensión Superficial. En física se denomina tensión superficial al fenómeno por el cual la superficie de un líquido tiende a comportarse como si fuera una delgada película elástica. Este efecto es el causante de la capilaridad. A nivel microscópico, la tensión superficial se debe a que las fuerzas que afectan a cada molécula son diferentes en el interior del líquido y en la superficie. Así, en el seno de un líquido cada molécula está sometida a fuerzas de atracción que en promedio se anulan. Esto permite que la molécula tenga una energía bastante baja. Sin embargo, en la superficie hay una fuerza neta hacia el interior del líquido. Rigurosamente, si en el exterior del líquido tenemos un gas, existirá una mínima fuerza atractiva hacia el exterior, pero en realidad esta fuerza es despreciable debido a la gran diferencia de densidades entre el líquido y el gas. La tensión superficial tiene como principal efecto la tendencia del líquido a disminuir en lo posible su superficie para un volumen dado, de aquí que un líquido en ausencia de gravedad adopte la forma esférica, que es la que tiene menor relación área/volumen. Termistor. Son resistores variables con la temperatura, pero no están basados en conductores, sino en semiconductores. Si su coeficiente de temperatura se denomina NTC (Negative Temperatura Coefficient), mientras que si coeficiente de temperatura es positivo se denomina PTC (Positive Temperatura Coefficient). Transuctor. Es un dispositivo que convierte un tipo de energía en toro. Esto significa que la señal de entrada es siempre una energía o potencia, pero al medir, una de las componentes de la señal suele ser tan pequeña que puede despreciarse, y se interpreta que se mide sólo la otra componente.

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Transformador diferencial (LVDT). Se basa en la variación de la inductancia mutua entre el primario y e cada uno de los secundarios que al desplazarse a lo largo de su interior un núcleo de material ferromagnético, arrastrado por un vástago no ferromagnético, unido a la pieza cuyo movimiento se desea medir. VVVV Válvula. Una válvula es un dispositivo que regula el paso de líquidos o gases en uno o varios tubos o conductos. Viscosidad. La viscosidad es la oposición que muestra un fluido a las deformaciones tangenciales. En los líquidos, el pequeño rozamiento existente entre capas adyacentes se denomina viscosidad. Es su pequeña magnitud la que le confiere al fluido sus peculiares características. Cabe señalar que la viscosidad sólo se manifiesta en fluidos en movimiento, ya que cuando el fluido está en reposo adopta una forma tal en la que no actúan las fuerzas tangenciales que no puede resistir. Es por ello por lo que llenado un recipiente con un líquido, la superficie del mismo permanece plana, es decir, perpendicular a la única fuerza que actúa en ese momento, la gravedad, sin existir por tanto componente tangencial alguna. Si la viscosidad fuera muy grande, el rozamiento entre capas adyacentes lo sería también, lo que significa que éstas no podrían moverse unas respecto de otras o lo harían muy poco, es decir, estaríamos ante un sólido. Si por el contrario la viscosidad fuera cero, estaríamos ante un superfluido que presenta propiedades notables como escapar de los recipientes aunque no estén llenos. La viscosidad es características de todos los fluidos, tanto líquidos como gases, si bien, en este último caso su efecto suele ser despreciable.

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BIBLIBIBLIBIBLIBIBLIOGRAFÍOGRAFÍOGRAFÍOGRAFÍAAAA

1. Josep Balcells, José Luis Romeral, Autómatas programables,

Serie Mundo Electrónico, Marcombo editores. 2. Pallàs Areny, Ramón. Sensores y Acondicionadores de Señal.

Ed. Marcombo1998.

3. Norton, Harry N.. Handbook of Transducers. Ed. Prentice-Hall 1989.

4. Gardner, J. W. Microsensors, Principles and Applications. Ed.

John Wiley & sons 1994.

5. Peter Hauptmann. SENSORS: PRINCIPLES & APPLICATIONS. Prentice Hall. 1991.

6. P.Rai-Choudhury. HANDBOOK OF MICROLITHOGRAPHY,

MICROMACHINING, AND MICROFABRICATION. IEE Materials and Devices Series

7. Pallàs Areny, Ramón. Adquisición y Distribución de Señales.

Marcombo. Boixareu Editores. 1993.

8. Stanley Wolf, Richard F.M. Smth, Guia para Mediciones Electrónicas y Practicas de Laboratorio, Ed. Prentice Hall.

maaaannnnuuuuaaaallll ddddeeee … de asignatura/plan 2006/cuarto... · el mundo de los sensores y...

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