sensor de presion

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO Ingeniería en Tecnología de Automatización Alumno(s): Gallegos Hurtado Antonio Moreno Cote Francisco Rubén Ortiz Rodríguez Erick Profesor: Juan Carlos Pérez Lujan Instrumentación Industrial Grupo E89 0

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proyecto de 4to cuatrimestre tsu en mecatronica para la materia de instrumentacion industrial en el cual se realiza un acondicionamiento en un sensor de presion con una salida de 0 a 5v

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Page 1: Sensor de Presion

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO

Ingeniería en Tecnología de Automatización

Alumno(s):

Gallegos Hurtado Antonio

Moreno Cote Francisco Rubén

Ortiz Rodríguez Erick

Profesor: Juan Carlos Pérez Lujan

Instrumentación Industrial

Grupo E89

0

Page 2: Sensor de Presion

Índice

1. Objetivo…………………………………………………………………………..Pág.3

2. Introducción…………………………………………………………………..…Pág.3

3. Desarrollo…………………………………………………………………………Pág.4

3.1 Selección del Sensor…………………………………………………….Pág.4

3.2 Caracterización del medio de comparación………………………….Pág.4

3.1 Análisis y caracterización del sensor…………..……………………...Pág.4

3.4 1ra Propuesta de un circuito acondicionador de señal del sensor….Pág.6

3.5 Cálculo y fundamentación del circuito de salida del transmisor…….Pág.6

3.6 Cálculo y fundamentación del circuito acondicionador………………Pág.7

3.7 Segunda Propuesta del circuito acondicionador……………………….Pág.7

3.8 Cálculo y fundamentación del circuito acondicionador. (Parte 2)…………………..Pág.8

4 Diseño y confección del circuito impreso del transmisor………………………..Pág.11

4.1 Medio de Medición………………………………………………………..Pág.12

4.2 Propiedades físicas y químicas del Aire…………………………………Pág.13

4.3 Medio de Comparación…………………………………………………..Pág.13

4.4 Instrumento de Referencia………………………………………………..Pág.13

5. Pruebas metrológicas del instrumento. …………………………………………Pág.14

5.1 Prueba de linealidad……………………………………………………..Pág.16

5.2 Prueba de precisión……………………………………………………..Pág. 16

5.3 Prueba de repetitividad………………………………………………….Pág.16

5.4 Calculo de la incertidumbre……………………………………………..Pág.16

5.5 Varianza de muestra…………………………………………………….Pág.18

5.6 Medida aritmética……………………………………………………......Pág.18

5.7 Carta de Trazabilidad…………………………………………………Pág.19

6. Conclusiones……………………………………………………………….………Pág.21

7. Bibliografía………………………………………………………………………..Pág.22

8. Anexos……………………………………………………………………………………………………………………………..Pág.23

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Page 3: Sensor de Presion

1. Objetivo.

Realizar un sensor de presión que tenga como margen de error mínimo, este sensor debe tener una salida digital que vaya de 0v a 5v 0 bien de 4mA a 20mA.

2. Introducción.

Un dispositivo para medir la presión, acondicionar la señal para ajustar los parámetros que nuestro sensor y nuestro medio nos proporcionen para obtener una salida valla de 0v a 5v o bien de 4mA a 20mA.

Los sensores de presión se utilizan para el control y la vigilancia en miles de aplicaciones de uso diario para medir variables tales como líquido / flujo de gas, velocidad, nivel de agua, y la altitud.

El dispositivo electrónico a utilizar es un sensor de presión MPX4250A, soporta presiones de 2,9 a 36,6 PSI, entrega una salida de 0,2 a 4,9 V, el error es de 1.5% en ambientes con temperaturas de 0° a 85°C.

Los sensores de presión son difíciles de conseguir y los precios pueden variar demasiado, el sensor MPX4250A lo elegimos debido a su accesibilidad, que es relativamente más fácil de conseguir que otros, el precio es también el mas bajo del mercado.

Lo complicado en nuestro proyecto será reducir el porcentaje de error, ya que el sensor tiene un error del 1.5% y este ya supera el estimado, así que nuestro principal problema será mantener el error de nuestro dispositivo implementado lo más cercano posible al del sensor.

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Page 4: Sensor de Presion

3. Desarrollo

3.1 Selección del Sensor

La decisión de elegir el sensor MPX4250A, nos brinda una funcionalidad adecuada a los parámetros requeridos para hacer pruebas de medición en base a una presión ejercida con ayuda de un neumático de llanta de bicicleta, tomando lecturas con un manómetro que nos arroja en base a PSI, BAR o LIBRAS, las mediciones obtenidas por la presión. A parte por su soporte de 0,2 a 4,9v, teniendo un margen de error de 0,5%.

3.2 Medio de Comparación

Cámara de hule natural

Cámara 20 x 2,125/2,35 V.A.

TYPE: TR4

3.3 Análisis y caracterización del sensor.

Sensor MPX4250A

1.5% error máximo sobre 0° a 85°C El sensor puede ser utilizado tanto en fluidos como gases. Es de presión absoluta A continuación se muestran las especificaciones en la tabla 1 y 2, y dimensiones en

la figura 1.

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Page 5: Sensor de Presion

Tabla 1 Que muestra las especificaciones del Sensor MPX4250A

Tabla 2 Que ilustra los valores máximos del Sensor MPX4250a

Para procurar la señal recolectaremos datos de una serie de pruebas y con estos haremos una relación entre la entrada de presión, la salida del sensor y la salida que deseamos en nuestro dispositivo.

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Page 6: Sensor de Presion

Figura 1 Que ilustra las dimensiones del sensor para la implementación dentro de la toma de valores

Fig. 1.1 Que muestra la salida contra la presión absoluta

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Page 7: Sensor de Presion

3.4 Primera propuesta de un circuito acondicionador de la señal del sensor.

Dado que este sensor entrega mili voltios en la variación de nuestro intervalo y al trabajar con tensiones tan pequeñas cualquier ruido o interferencia puede hacernos tomar una lectura errónea, entonces es necesario hacer un adecuado tratamiento de la señal para obtener una precisión importante.

El intervalo de salida no va des de 0V hasta 5V; es decir que antes de ingresar la señal al PIC16F887 debe ser amplificada para que quede de 0V a 5V por medio del siguiente circuito (figura 2):

Figura 2 representa el circuito simulado del sensor MPX4250

3.5 Cálculo y fundamentación del circuito de salida del transmisor

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Page 8: Sensor de Presion

Figura 3 Que representa la configuración de conexión del PIC, Display y Sensor (Circuito)

Tendríamos un display para que muestre los valores obtenidos y una toma de tensión para corroborar que la salida sea la que se muestra.

El uso de un micro controlador nos garantiza que la salida mantenga su linealidad, todo esto dependerá del código de programación que será incluido en el reporte.

Ejemplo del programa:

DEFINE LCD_RSREG PORTB //PORTB - RS port DEFINE LCD_RSBIT 4 // Bit 4 - RS bit X VAR BYTE // BYTE for MPX4250AP output Y VAR BYTE // BYTE for depth variableANSEL = %00010000 // Leaves AN4 in analog modePAUSE 1000 // Pause to allow LCD to setupADCIN 4, x LCDOUT $FE,1,"RAW READING = ", #x y = x/3 - 30 LCDOUT $FE,$C0,"Depth = ", #yPAUSE 1000 GOTO start END

3.6 Cálculo y fundamentación del circuito acondicionador

Se conectara el sensor a la entrada del arreglo de los amplificadores operacionales, para que estos aumenten la sensibilidad del sensor, y a su vez la salida del circuito.

El cálculo para el acondicionamiento de la salida es la relación de la presión, la salida del sensor, se toman los límites, estos límites los estableceremos más adelante ya que por el momento no los tenemos definidos debido a la disponibilidad del medio a medir, de nuestro medio respecto a nuestro sensor y ajustamos a la tensión que queremos como salida, utilizaremos nuestro instrumento de referencia para establecer estas relaciones.

Estos cálculos nos ayudaran a determinar el valor de las resistencias que debemos utilizar en el circuito con los amplificadores operacionales.

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Page 9: Sensor de Presion

3.7 Segunda Propuesta del circuito acondicionador

Al seguir analizando el circuito acondicionador se pudo llegar a la conclusión de quitar el PIC por que nos salía mas barato hacer el acondicionamiento con operacionales como lo son los TL081 y el circuito se reducía a uno más pequeño y sencillo.

Fig. 4 Que muestra el circuito de Acondicionamiento

Fig. 4.1 diseño de circuito para placa pcb.

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Page 10: Sensor de Presion

Linealidad del Sensor a los PSI y Tensión obtenida.

Presión (PSI) Sensor (Volt)24 4.823 4.5

20.5 4.1119.5 3.8718.5 3.79

18 3.6417 3.5816 3.37

15.5 3.415 3.32

14.5 3.2713.5 3.0912.5 2.93

12 2.911.5 2.79

11 2.7110.5 2.67

9.5 2.497 2.22

6.5 2.196 2.18

5.5 2.115 2.14

Tabla 3. (Arriba) Relación de Presión y Tensión del Sensor

0 5 10 15 20 25 300

0.51

1.52

2.53

3.54

4.55

sensor

sensor

Presión (PSI)

Tens

ión

(VO

LT)

Grafica 1. Linealidad del Sensor

3.8 Cálculo y fundamentación del circuito acondicionador. (Parte 2)

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Page 11: Sensor de Presion

En esta parte se acondicionara la señal emitida por el sensor para obtener un intervalo de 0 a 5 volts con los valores máximos y mínimos de nuestras mediciones utilizando la etapa de amplificación con amplificadores operacionales TL081 usando la formula de la recta Y= mX + b.

Para obtener los valores de ganancia (m) y tensión de b.

Valor mínimo. 2.14

Valor máximo. 4.8

Y= mX + b.

Ajuste a cero. 1ª ec. Ajuste a 5. 2ª ec.

0 =m (2.14) + b 5= mX + b.

b= -m (2.14). 5= m(4.8) + b.

Sustituimos b en la segunda ecuación.

5= 4.8m – 2.14m.

5= 2.66m.

m= 5/2.66

m= 1.879

Sustituimos m en b.

b= -m (2.14)

b= -(1.879) (2.14)

b= 4.02

Comprobación de los cálculos para la etapa de amplificación en intervalo de 0 a 5 volts.

Y = mX + b.

0 = (1.879) (2.14) + (-4.02) 5 = (1.879) (4.8) + (-4.02)

0 = 4.0210 – 4.02 5 = 9.0192 – 4.02

0 ≅ 0.001 5 ≅ 4.9992

Fundamentación del Acondicionamiento

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Page 12: Sensor de Presion

PRESIÓN (PSI) TENSIÓN (Volt)5 0.07557 0.6386

9.5 1.184211.5 1.744312.5 2.055314.5 2.5227

16 3.028118 3.5493

20.5 4.371223 4.838824 5.1164

Tabla 4. Relación de Presión y Tensión con el Acondicionamiento

0 5 10 15 20 25 300

1

2

3

4

5

6Sensor con Acondicionamiento

sensor

Presión (PSI)

Tens

ión

(VO

LT)

Grafica. 2 Linealidad del Sensor con Acondicionamiento

4 Diseño y confección del circuito impreso del transmisor.

Se utiliza el programa proteus para el diseño, la placa es rectangular, en un extremo el sensor, en medio el PIC y en el otro extremo el display que muestra la salida.

4.1 Medio de Medición

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Page 13: Sensor de Presion

El medio de medición que trataremos será la presión neumática, mediremos la presión de aire dentro de una llanta y determinaremos si se encuentra dentro del intervalo adecuado para ser utilizada.

*PRESIÓN: se define como la cantidad de fuerza aplicada por unidad de superficie, en el Sistema Internacional de unidades (SI), la unidad de medida de la presión es el PASCAL. Una presión de un Pascal (1 Pa) equivale a una fuerza de un Newton (1 N) aplicada perpendicularmente sobre una superficie de un metro cuadrado (1 m2).

Otras unidades para medir la presión:

*Bar

Es la unidad de presión en el sistema CGS. Equivale a una fuerza de una dina (1 dyn) aplicada perpendicularmente sobre una superficie de un centímetro cuadrado (1 cm2).

*Atmósfera

Es una unidad antigua, usada fundamentalmente para medir la presión atmosférica. Se basa en los primeros experimentos del científico Evangelista Torricelli, que por el año 1643 ideó un método para medir la presión ejercida por la atmósfera terrestre. Usando un dispositivo que contenía una columna de mercurio, encontró que a nivel del mar, la presión atmosférica producía que la columna de mercurio alcanzara una altura de 760mm. Por esta razón, una presión de una atmósfera (1 atm) equivale a 760 mm de mercurio (760 mm Hg) o 1 Torricelli (1 Torr).

*PSI

Es una unidad que deriva de las medidas imperiales inglesas y significa “Pound per Square Inch”, ósea, “Libra por pulgada cuadrada”. Una presión de 1 psi equivale a una fuerza de una libra (1 Lb) aplicada sobre una superficie de una pulgada cuadrada (1 in2).

La neumática es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. El aire es un material elástico y, por tanto, al aplicarle una fuerza se comprime, mantiene esta compresión y devuelve la energía acumulada cuando se le permite expandirse, según dicta la ley de los gases ideales.

En neumática, para medir la presión del aire se utiliza un dispositivo denominado manómetro.

Los gases, no tienen ni forma ni volumen propio, sino que toman la forma y el volumen del recipiente donde están contenidos, debido a que sus moléculas están muy separadas y en continuo movimiento.

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Page 14: Sensor de Presion

La presión se debe a los choques de las moléculas contra la pared del recipiente. Aunque la fuerza ejercida por una molécula es pequeña, el número de choques en una determinada área es grande. Además, las moléculas se mueven en todas direcciones, ejerciendo la misma presión en todas partes del recipiente.

Se denomina aire a la mezcla de gases que constituye la atmósfera terrestre, que permanecen alrededor del planeta Tierra por acción de la fuerza de gravedad.

4.2 Propiedades físicas y químicas del Aire

Propiedades físicas

Es de menor peso que el agua. Es de menor densidad que el agua. Tiene Volumen indefinido. No existe en el vacío. Es incoloro, inodoro e insípido.

Propiedades químicas

Reacciona con la temperatura condensándose en hielo a bajas temperaturas y produce corrientes de aire.

Está compuesto por varios elementos entre ellos el oxigeno (O2) y el dióxido de carbono elementos básicos para la vida.

4.3 Medio de Comparación

Cámara de hule natural

Cámara 20 x 2,125/2,35 V.A.

TYPE: TR4

4.4 Instrumento de Referencia

Manómetro Digital/ con pantalla LED (*Diodo emisor de luz para presiones de llantas de 34,47 – 683 kPa.

Precisión: +/- 2% + L.S.D. Temperatura de Operación: -18°C a 33°C

5 Pruebas metrológicas del instrumento.

Es necesario realizar pruebas de linealidad, precisión y repetitividad, en primera instancia para observar el comportamiento de la salida, ajustar la linealidad y reducir el porcentaje

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de error, después se siguen realizando estas pruebas para comprobar que el circuito y el sensor sean estables.

En todas las Pruebas se agregaran tablas con los datos obtenidos y graficas para representar las relaciones entre estos.

5.1 Prueba de linealidad.

Se conecta el sensor a nuestra alimentación de aire, variamos la presión en incrementos iguales y registramos la tensión de salida.Las pruebas están inconclusas, cuando se terminen se anexara una tabla y una grafica donde se muestre esta relación.

Tabla 5 Que muestra los valores obtenidos en el calibrador (PSI) y sensor (VOLT)

5.2 Prueba de precisión. (Se anexan al final)Se realizara de la siguiente manera: se tomaran presiones al azar y en relación a nuestras pruebas deberá dar una tensión determinada, después realizaremos variaciones mínimas en la presión y deberá de reflejar estas en una variación de tensión.

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Page 16: Sensor de Presion

Mediciones en los Limites24psi 14.5psi 5psi

5.11 2.528 0.015.12 2.535 0.0115.14 2.54 0.0825.11 2.528 0.015.16 2.494 0.1055.09 2.54 0.121

5.1 2.494 0.0985.09 2.494 0.0825.14 2.494 0.098

5.1 2.528 0.0985.1 2.54 0.0985.1 2.535 0.01

5.11 2.528 0.1215.14 2.54 0.0825.12 0.0115.11 0.1055.14 0.01

0.201 0.082

Tabla 6 De valores de Tensión Inferior y Superior del Acondicionamiento

15

Page 17: Sensor de Presion

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3

4

5

6

7

8

91011

12

13

14

15

16

17

0

5

10

Precisión

24 PSI - Lim Superior14.5 PSI - Medio5 PSI - Lim Inferior

Grafica 3. De precisión en los limites

5.3 Prueba de repetibilidad. (Se anexan al final)El procedimiento para esta prueba será con el circuito ya terminado y se realizaran las pruebas de la misma manera que las de precisión y linealidad.

5.4 Calculo de la incertidumbre. Con los datos recolectados de las pruebas anteriores se realizaran los siguientes cálculos:

24psi 23psi 22.5psi 22psi 20.5psi 19.5psi 19psi 18.5psi 18psi 17.5psi5.11 4.87 4.78 4.51 4.24 4 3.92 3.82 3.54 3.45.12 4.87 4.7 4.53 4.24 4.05 3.79 3.68 3.57 3.455.14 4.79 4.69 4.53 4.75 3.92 3.83 3.79 3.5 3.455.11 4.87 4.79 4.53 4.24 4 3.79 3.6 3.54 3.455.16 4.92 4.69 4.53 4.31 3.98 3.79 3.68 3.72 3.455.09 4.85 4.69   4.22 3.92 3.79 3.65 3.5 3.45.1 4.85 4.69   4.75 4 3.92 3.79 3.59 3.435.09 4.89 4.78   4.22 3.92 3.83 3.68 3.5  5.14 4.79 4.79   4.22 4.05   3.82 3.59  5.1 4.7     4.22 3.98   3.6 3.52  

16

Page 18: Sensor de Presion

5.1 4.81     4.24 4   3.79 3.54  5.1 4.87     4.75 3.92   3.68 3.5  5.11 4.86     4.24       3.57  5.14 4.79     4.31       3.54  5.12 4.87     4.24       3.57  5.11 4.87     4.75       3.5  5.14 4.79                

                                                         

0.0205977 0.0532544 0.0492443 0.0089443 0.2274753 0.0483986 0.0567576 0.0822966 0.056032 0.02360390.0004243 0.002836 0.002425 8E-05 0.051745 0.0023424 0.0032214 0.0067727 0.0031396 0.0005571

9.5psi 8.5psi 8psi 7psi 6.5psi 6psi 5.5psi 5psi1.18 1.068 0.893 0.675 0.534 0.294 0.17 0.011.04 0.988 0.824 0.75 0.519 0.29 0.13 0.0111.11 0.988 0.921 0.713 0.501 0.423 0.19 0.0821.328 0.988 0.824 0.675 0.534 0.294 0.17 0.011.309 0.988 0.919 0.564 0.472 0.352 0.208 0.1051.252 1.068 0.824 0.514 0.463 0.338 0.179 0.1211.04 1.088 0.893 0.592 0.33 0.302 0.201 0.098

17

17psi 16psi 15.5psi 15psi 14.5psi 14psi 13.5psi 12.5psi 12psi 11.5psi3.29 3.063 2.849 2.708 2.528 2.504 2.325 2.135 1.895 1.7253.33 3.051 2.852 2.701 2.535 2.502 2.329 2.145 1.94 1.6543.39 2.913 2.91 2.739 2.54 2.395 2.318 1.984 1.85 1.6893.29 3.063 2.849 2.708 2.528 2.502 2.325 2.135 1.895 1.7253.32 3.105 2.91 2.705 2.494 2.395 2.304 1.988 1.939 1.9063.32 3.02 2.849 2.763 2.54 2.502 2.24 2.084 1.942 1.7883.39 3.092 2.91 2.783 2.494 2.385 2.318 1.984 1.85 1.7353.29 2.911 2.852 2.842 2.494   2.325 1.988 1.895 1.6893.39 2.913 2.849 2.739 2.494   2.318 1.988 1.85 1.7883.33 3.092 2.91 2.783 2.528   2.329 1.988 1.94 1.7883.29 3.092   2.783 2.54   2.304 2.135 1.939 1.7883.32 3.092   2.783 2.535   2.325 1.984 1.895 1.7253.39 3.063   2.708 2.528   2.24 2.145 1.85 1.906

  3.02   2.763 2.54   2.318 2.135   1.689  2.913   2.739       2.084   1.654  3.051   2.701       1.984   1.725  3.105   2.705           1.735  3.063   2.708           1.689  2.913   2.842                  2.739            

0.041741 0.0748764 0.0310054 0.0446305 0.0194281 0.0593408 0.0300198 0.0737562 0.0388107 0.07281560.0017423 0.0056065 0.0009613 0.0019919 0.0003775 0.0035213 0.0009012 0.00544 0.0015063 0.0053021

Page 19: Sensor de Presion

1.252   0.82 0.598 0.501 0.423 0.19 0.0821.252     0.713 0.463 0.302 0.098 0.0981.252     0.592 0.463 0.302 0.17 0.0981.11     0.592 0.463 0.302 0.179 0.0981.309     0.592 0.534 0.294 0.19 0.011.04     0.675 0.501 0.338 0.13 0.1211.18     0.514 0.519 0.423 0.208 0.0821.328     0.713 0.472 0.29 0.17 0.0111.11     0.75 0.534 0.294 0.201 0.1051.04     0.564 0.33 0.423 0.19 0.01

      0.675 0.501     0.201      0.598       0.082      0.713        

0.1091504 0.0468025 0.0458063 0.0748419 0.060756 0.0538551 0.0301465 0.0523380.0119138 0.0021905 0.0020982 0.0056013 0.0036913 0.0029004 0.0009088 0.0027393

desviación estándar tensión

deves^2 en V

0.132937486 sumatoria  

0.004923611 /n-1  

0.070168444 raíz error probable

Tabla 6 que muestra los valores de la Incertidumbre

Incertidumbre expandida

Incertidumbre expandida = 0.07*k=0.07*2=0.14

Incertidumbre combinada

Incertidumbre combinada= √(A^2 + B^2) = √(0.07^2 + 3.5^2) =3.53

5.5 Varianza de Muestra: es aproximadamente el promedio de las diferencias elevadas al cuadrado entre cada una de las observaciones en una serie de datos y la Media. Se denota pro medio de la siguiente fórmula:

18

Page 20: Sensor de Presion

En términos de sumatoria se denota así:

Donde : Media aritmética de la muestra n: Tamaño de muestra

: Inésimo valor de la variable aleatoria x

5.6 Media Aritmética: o media es el promedio o medición de tendencia central de uso más común.

Se calcula sumando la serie de datos y luego dividiendo el total entre el número de elementos involucrado. Se representa mediante la siguiente formula.

Y en notación de sumatoria sería:

Donde: x: Medida aritmétican: Tamaño de la muestraX1: Enésima observación de la variable aleatoria

5.6 Carta de Trazabilidad

La trazabilidad es el resultado de una medición o del valor de un patrón, tal que esta pueda ser relacionada a referencias determinadas, generalmente patrones nacionales o internacionales, por medio de una cadena ininterrumpida de comparaciones teniendo todas las incertidumbre determinadas.

19

Page 21: Sensor de Presion

20

Page 22: Sensor de Presion

6 Conclusiones.

Obtenemos un circuito que muestra un intervalo de tensión de 0 a 5v como salida y la presión equivalente al intervalo que nuestro medio nos permitió registrar haciendo coincidir los límites de estos intervalos.El primer problema fue la elección del sensor y lo que lo dificulto mas fue la disponibilidad de este, ya que la mayoría de proveedores son extranjeros y el tiempo de entrega es demasiado largo, así como la programación con PIC, ya que se opto por otra idea apropiada a un buen funcionamiento adecuando la misma con operacionales, que a su bajo costo optimizan mas el funcionamiento del circuito.El problema al que nos enfrentamos fue a los incidentes obtenidos con el PIC y adicionándole el sensor que se nos quemo mas de 2 veces ya que el sensor de presión MPX4250A, soporta presiones de 2,9 a 36,6 PSI, y entrega una salida de 0,2 a 4,9 V, el error es de 1.5% en ambientes con temperaturas de 0° a 85°C, principalmente.

Francisco Rubén Moreno Cote

En este proyecto aprendimos mucho sobre acondicionamientos de señal, principal mente sobre los componentes que utilizamos, primero queríamos hacer el acondicionamiento de la señal con micro controlador, pero debido a cuestiones de practicidad y presupuesto se cambio a un acondicionamiento con amplificadores operacionales.En cuanto al sensor aprendimos que todos los dispositivos de este tipo tienen que estar protegidos contra una sobre tensión, ya que por este motivo se descompusieron 2 sensores y tuvimos que esperar en lo que llegaban, los repuestos, esto ocasiono que nos retrasáramos y también aprendimos que el amplificador operacional mas confiable para acondicionamientos es el tl081 ya que el lm741 es muy inestable y tiende a fallar mucho.

Gallegos Hurtado Antonio

Con la realización del proyecto se comprobó y todos los conocimientos aprendidos durante el cuatrimestre y fueron aplicados en la realización de nuestro proyecto final el cual consto de fabricar un sensor medidor de presión de aire este se acoplo a una etapa de acondicionamiento para obtener un intervalo de medida que comprendía de 0 a 5 volts de salida teniendo como presión mínima 5 PSI y la máxima 24 PSI.Se utilizo como sensor principal el MPX4250 el cual era el más acorde a nuestras especificaciones, también se utilizo la etapa de acondicionamiento fabricada con 2 amplificadores operacionales, uno inversor y otro diferencial, primeramente se pretendió utilizar el LM741 pero se observo que otorgaba medidas erróneas y no era muy estable así que se opto por cambiarlos por los TL081 que tienen mayor precisión y

21

Page 23: Sensor de Presion

con esto se soluciono el problema. Para la comprobación del sensor y su etapa de acondicionamiento utilizamos una llanta de bicicleta previamente inflada a una presión máxima de 25 PSI para hacer nuestras mediciones y con ayuda de un calibrador digital corroborábamos las mediciones para ver que estas fueran precisas.

Erick Ortiz Rodríguez.

22

Page 24: Sensor de Presion

7 Bibliografía

www.cenam.mx

www.alldatashet.com

8 Anexos Tablas

Tablas (Corridas del 1 al 4) de Repetibilidad y Linealidad

1ra. Corrida 2da. Corrida 3ra. Corrida 4ta. Corrida Presión (PSI)

Sensor (Volt)

Acond. (Volt)

Presión (PSI)

Sensor (Volt)

Acond. (Volt)

Presión (PSI)

Sensor (Volt)

Acond. (Volt)

Presión (PSI)

Sensor (Volt)

Acond. (Volt)

24 4.57 5.11 24 4.6 5.12 24 4.62 5.14 24 4.57 5.11

23 4.54 4.87 23 4.53 4.87 23 4.5 4.79 23 4.54 4.87

20.5 4.03 4.24 20.5 4.03 4.24 20.5 4.11 4.75 20.5 4.03 4.24

19.5 3.91 4 19.5 3.92 4.05 19.5 3.87 3.92 19.5 3.91 4

18.5 3.81 3.79 18.5 3.9 3.82 18.5 3.79 3.68 18.5 3.81 3.79

18 3.69 3.54 18 3.72 3.57 18 3.64 3.5 18 3.69 3.54

17 3.58 3.29 17 3.5 3.33 17 3.58 3.39 17 3.58 3.29

16 3.47 3.063 16 3.45 3.051 16 3.37 2.913 16 3.47 3.063

15.5 3.36 2.849 15.5 3.36 2.852 15.5 3.4 2.91 15.5 3.36 2.849

15 3.3 2.708 15 3.295 2.701 15 3.32 2.739 15 3.3 2.708

14.5 3.21 2.528 14.5 3.29 2.535 14.5 3.27 2.54 14.5 3.21 2.528

13.5 3.11 2.325 13.5 3.15 2.329 13.5 3.09 2.318 13.5 3.11 2.325

12.5 3.02 2.135 12.5 3.1 2.145 12.5 2.93 1.984 12.5 3.02 2.135

12 2.91 1.895 12 3 1.94 12 2.9 1.85 12 2.91 1.895

11.5 2.82 1.725 11.5 2.77 1.654 11.5 2.79 1.689 11.5 2.82 1.725

11 2.74 1.559 11 2.7 1.55 11 2.71 1.59 11 2.74 1.559

10.5 2.62 1.313 10.5 2.6 1.305 10.5 2.67 1.447 10.5 2.62 1.313

9.5 2.51 1.11 9.5 2.56 1.18 9.5 2.49 1.04 9.5 2.51 1.11

7 2.31 0.675 7 2.4 0.75 7 2.22 0.713 7 2.31 0.675

6.5 2.24 0.534 6.5 2.2 0.519 6.5 2.19 0.501 6.5 2.24 0.534

6 2.13 0.294 6 2.1 0.29 6 2.18 0.423 6 2.13 0.294

5.5 2.07 0.17 5.5 2 0.13 5.5 2.11 0.19 5.5 2.07 0.17

5 1.97 0.01 5 1.9 0.011 5 2.01 0.082 5 1.97 0.01

23

Page 25: Sensor de Presion

5ta. Corrida 6ta. Corrida 7a. Corrida 8va. CorridaPresión (PSI)

Acond. (Volt)

Presión (PSI)

Acond. (Volt)

Presión (PSI)

Acond. (Volt)

Presión (PSI)

Acond. (Volt)

24 5.16 24 5.09 24 5.1 24 5.09

23 4.92 23 4.85 23 4.85 23 4.89

22.5 4.78 22.5 4.7 22.5 4.69 22.5 4.79

20.5 4.31 22 4.51 22 4.53 21 4.36

19.5 3.98 21 4.3 20.5 4.22 20 4.11

18.5 3.6 20 4.68 19 3.79 19 3.83

17 3.32 19 3.92 18 3.5 18 3.59

16 3.105 18 3.72 17.5 3.45 17 3.32

15 2.705 17.5 3.4 16 3.092 16.5 3.119

14 2.504 16 3.02 15 2.783 16 2.911

13.5 2.304 15 2.763 14.5 2.494 15 2.842

12 1.939 14 2.502 13 2.2 14 2.395

11 1.685 13 2.161 12.5 1.988 13.5 2.24

10 1.523 12 1.942 11.5 1.788 12.5 2.084

9.5 1.328 11.5 1.906 10.5 1.562 11.5 1.735

9 1.128 10 1.515 9.5 1.252 10.5 1.547

8 0.893 9.5 1.309 8.5 0.988 9 1.045

7 0.564 8.5 1.068 8 0.824 8 0.921

6.5 0.472 7.5 0.814 7 0.592 7.5 0.771

6 0.352 7 0.514 6.5 0.463 7 0.598

5.5 0.208 6 0.338 6 0.302 6.5 0.33

5 0.105 5.5 0.179 5 0.098 5.5 0.201

5 0.121

24

Page 26: Sensor de Presion

Tablas (Corridas de la 5ta a la 8va.) de Linealidad y Repetibilidad

9ª.Corrida 10a.

Corrida

Presión (PSI)

Acond. (Volt)

Presión (PSI)

Acond. (Volt)

24 5.14 24 5.123 4.79 23 4.7

20.5 4.75 22.5 4.6919.5 3.92 22 4.5318.5 3.68 20.5 4.22

18 3.5 19 3.7917 3.39 18.5 3.6516 2.913 18 3.59

15.5 2.91 17.5 3.4515 2.739 16 3.092

14.5 2.54 15 2.78313.5 2.318 14.5 2.49412.5 1.984 12.5 1.988

12 1.85 11.5 1.78811.5 1.689 10.5 1.562

11 1.59 9.5 1.25210.5 1.447 8.5 0.988

9.5 1.04 8 0.8247 0.713 7 0.592

6.5 0.501 6.5 0.4636 0.423 6 0.302

5.5 0.19 5 0.098

25

Page 27: Sensor de Presion

5 0.082

Tablas (Corridas de la 9 a la 10ª) de Linealidad y Repetibilidad

11vo. Corrida 12vo. Corrida 13vo. Corrida

14vo. Corrida

Presión (PSI)Acond. (Volt) Presión (PSI)

Acond. (Volt) Presión (PSI) Acond. (Volt) Presión (PSI) Acond. (Volt)

24 5.1 24 5.1 24 5.11 23 4.8622.5 4.69 23 4.81 23 4.87 21 4.3

22 4.53 22.5 4.69 20.5 4.24 19 3.9220.5 4.22 22 4.53 19.5 4 17.5 3.4

19 3.79 20.5 4.22 18.5 3.79 16 3.0217.5 3.45 19 3.79 18 3.54 15 2.763

16 3.092 18 3.52 17 3.29 14 2.50215 2.783 17.5 3.45 16 3.063 13 2.161

14.5 2.494 16 3.092 15.5 2.849 11.5 1.90612.5 1.988 15 2.783 15 2.708 10 1.51511.5 1.788 14.5 2.494 14.5 2.528 9.5 1.30910.5 1.562 12.5 1.988 13.5 2.325 8.5 1.068

9.5 1.252 11.5 1.788 12.5 2.135 7.5 0.8148.5 0.988 10.5 1.562 12 1.895 7 0.514

8 0.824 9.5 1.252 11.5 1.725 6 0.3387 0.592 8.5 0.988 11 1.559 5.5 0.179

6.5 0.463 8 0.824 10.5 1.313 5 0.1216 0.302 7 0.592 9.5 1.11 5 0.098 6.5 0.463 7 0.675

6 0.302 6.5 0.534 5 0.098 6 0.294

26

Page 28: Sensor de Presion

5.5 0.17 5 0.01

Tablas (Corridas de la 11ª a la 14ª) de Linealidad y Repetibilidad

15vo. Corrida 16vo. Corrida

17vo. Corrida

18vo.

Corrida

Presión (PSI) Acond. (Volt)

Presión (PSI)

Acond. (Volt)

Presión (PSI)

Acond. (Volt)

Presión (PSI)

Acond. (Volt)

24 5.14 24 5.12 22.5 4.78 24 5.1123 4.79 23 4.87 20.5 4.31 23 4.87

20.5 4.75 20.5 4.24 19.5 3.98 20.5 4.2419.5 3.92 19.5 4.05 18.5 3.6 19.5 418.5 3.68 18.5 3.82 16 3.105 18.5 3.79

18 3.5 18 3.57 15 2.705 18 3.5417 3.39 17 3.33 13.5 2.304 17 3.2916 2.913 16 3.051 12 1.939 16 3.063

15.5 2.91 15.5 2.852 11 1.685 15.5 2.84915 2.739 15 2.701 9.5 1.328 15 2.708

14.5 2.54 14.5 2.535 9 1.128 14.5 2.52813.5 2.318 13.5 2.329 8 0.893 13.5 2.32512.5 1.984 12.5 2.145 7 0.564 12.5 2.135

12 1.85 12 1.94 6.5 0.472 12 1.89511.5 1.689 11.5 1.654 6 0.352 11.5 1.72510.5 1.59 11 1.55 5.5 0.208 10.5 1.559

9 1.447 10.5 1.305 5 0.105 9 1.3139.5 1.04 9.5 1.18 9.5 1.11

7 0.713 7 0.75 7 0.6756.5 0.501 6.5 0.519 6.5 0.534

6 0.423 6 0.29 6 0.2945.5 0.19 5.5 0.13 5.5 0.17

27

Page 29: Sensor de Presion

5 0.082 5 0.011 5 0.01

Tablas (Corridas de la 15ª a la 18ª) de Linealidad y Repetibilidad

19vo.

Corrida 20vo. Corrida

Presión (PSI)

Acond. (Volt)

Presión (PSI)

Acond. (Volt)

22.5 4.79 24 5.1421 4.36 23 4.7920 4.11 20.5 4.7519 3.83 19.5 3.9218 3.57 18.5 3.68

17.5 3.43 18 3.517 3.32 17 3.3915 2.842 16 2.91314 2.395 15.5 2.91

13.5 2.24 15 2.73912.5 2.084 14.5 2.5411.5 1.735 13.5 2.31810.5 1.547 12.5 1.984

9 1.334 12 1.858.5 1.088 11.5 1.6897.5 0.771 11 1.59

7 0.598 10.5 1.4476.5 0.33 9.5 1.045.5 0.201 7 0.713

28

Page 30: Sensor de Presion

6.5 0.5016 0.423

5.5 0.195 0.082

Tablas (Corridas de la 19 a la 20ª) de Linealidad y Repetibilidad.

29