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SENSORES
VARIABLES, ESTRATEGIA Y ACONDICIONAMIENTO
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TIPOS DE SENSORESSegún la
magnitud eléctrica
PASIVOS
• Resistivos
• Inductivos
• Capacitivos
• Ópticos
• Ultrasónicos
• Piezoeléctricos
ACTIVOS
• Termopares
• Efecto Hall
• Piezoeléctricos
Según la conversión
DIRECTOS
DE ACONDICIONAMIENTO
INTERMEDIO
Según naturaleza de
la señal
ANÁLOGOS
DIGITALES
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SEGÚN LA VARIABLE MEDIDA
TEMPERATURA PRESIÓN VELOCIDAD CAUDAL
LUZ HUMO NIVEL DISTANCIA
PRESENCIA IMAGEN PH FLUJO MÁSICO
ELECTROCARDIOGRAMA
RAYOS X …..
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TRANSDUCTOR
Es un dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energía de entrada, en otra de diferente a la salida.
SENSOR – ELEMENTO PRIMARIOEstá siempre en contacto con la variablede instrumentación
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CARACTERÍSTICASCampo de medida (range)
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CARACTERÍSTICASPrecisión y exactitud
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CARACTERÍSTICASSensibilidad
Indica la variación de la salida conrespecto a la entrada (variable a medir).
10mv/°C
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CARACTERÍSTICASResolución
Mínima variación de la variable a medir queproduce una variación a la salida.Indica la capacidad del sensor para discernirentre valores muy próximos de la variable deentrada.
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CARACTERÍSTICASHistéresis
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CARACTERÍSTICASOtras
LinealidadErrorTiempo de respuesta…
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SENSORES INDUCTIVOSPor medio de una bobina se detecta la presencia de objetos metálicos.
FUNCIONAMIENTO
Emiten un campo electromagnético alterno. Si un objeto metálico entra en el campo de detección, se inducen corrientes de Foucault en el objeto y se reduce la amplitud de la señal, esto activa el cambio de estado en la salida del sensor.
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SENSORES INDUCTIVOS
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SENSORES INDUCTIVOS NPN Y PNP
PNP (SUMINISTRO, SOURCING) NPN (DRENADO, SINKING)
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A diferencia de los inductivos pueden detectar objetos metálicos y no metálicos
FUNCIONAMIENTOse basa en un circuito oscilante RC y las líneas del campo eléctrico que se cierran a través del aire. La aproximación de un objeto con una constante dieléctrica superior a la del aire, ocasiona el desequilibrio del circuito y el inicio de las oscilaciones.La variación es función también del volumen, densidad y compacticidad del objeto.La mayor parte llevan incorporado un ajuste de sensibilidad para adaptarlo a cada uno de los elementos a detectar
SENSORES CAPACITIVOS
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SENSORES CAPACITIVOS
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OTROS SENSORES CAPACITIVOS
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SENSORES RESISTIVOSVarían la resistencia en función de la variable a medir.
Aprovechan el echo de que muchas variables físicas afectan la resistencia de ciertos materiales.
• Sensores potenciométricos
• Galgas
• RTD
• Termistores
• Magnetoresistencias
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POTENCIOMETROS• Rozamiento: Acorta la vida. Suele indicarse la vida
mecánica en ciclos.
• Autocalentamiento: provoca errores, ya que la resistencia varía con la temperatura.
• Vibraciones: pueden provocar pérdida de contacto del cursor sobre la resistencia, por lo que tienen limitación de velocidad de desplazamiento.
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GALGAS EXTENSIOMÉTRICAS• Es un conductor dispuesto de forma que sea
sensible a la deformación lo que provocarácambios en sus dimensiones y por tanto en suresistencia. (Efecto piezoresisitivo)
Miden:DeformaciónPresiónCargaParPosición…
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RDTLas RTD (Resistance Temperature Detector) se basan en la variación de la resistencia eléctrica de los metales con la temperatura
Gran estabilidad y precisión.Mayor linealidad que los termopares.Sensibilidad unas 10 veces mayor que la delos termopares.Tiempo de respuesta típicamente entre 0’5 y 5 segundos
AutocalentamientoResistencia de los hilosRequieren fuente de corriente.Caros. RTD’s de niquel o aleaciones son menos caras, pero no son tan estables ni precisas como el platino
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CoeficientePlata 0.0038Cobre 0.00393Oro 0.0034Aluminio 0.00391Tungsteno 0.005
Acero 0.0055Nicromo 0.00044Carbon -0.0005Germanio -0.048
𝑅 = 𝑅20[1 + 𝛼20(𝑡 − 20°𝐶)]
DIELÉCTRICOS Y SEMICONDUCTORES (GENERALMENTE)
CONDUCTORES
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TERMISTORESA diferencia de las RDT están construidos con semiconductores.
• Bajo coste• Tienen una sensibilidad mucho
mayor que las RTD.• Debido a su alta resistividad pueden
tener una masa muy pequeña, lo quepermite una respuesta rápida. Estaalta resistencia puede permitirdespreciar el efecto de carga de loscables de conexión.
• Su reducida masa provoca problemas de autocalentamiento, por lo que habráque limitar la corriente.
• Su falta de linealidad obliga a un acondicionamiento por software si queremosuna alta precisión.
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SENSORES PIEZOELÉCTRICOS
Se basan en el efecto piezoeléctrico, el cual ocurre endeterminados cristales (cuarzo): al ser sometidos atensiones mecánicas adquieren una polarizacióneléctrica y aparece una diferencia de potencial y cargaseléctricas en su superficie.
Se usan para medir presión,aceleración, tensión o fuerza;
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SENSORES TERMOELÉCTRICOS
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SENSORES INFRARROJOS
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SENSORES DE ULTRASONIDO
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ENCODER
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ENCODER ABSOLUTO
ENCODER INCREMENTAL
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ACONDICIONAMIENTO DE SENSORES RESISITIVOS ( 2 Y 3 TERMINALES)
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ACONDICIONAMIENTO DE SENSORES RESISITIVOS
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ACONDICIONAMIENTO DE SENSORES RESISITIVOS
ALIMENTACIÓN CON FUENTE DE CORRIENTE
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EFECTOS DE LA RESISITNECIA DE LAS CONEXIONES – USO DE CONEXIONES
DE 2, 3 Y 4 HILOS
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ACONDICIONAMIENTO DE SENSORES RESISITIVOS
PUENTE DE WHEATSTONE
𝑉1 = 𝑉+𝑅3
𝑅1 + 𝑅3
𝑉2 = 𝑉+𝑅𝑥
𝑅2 + 𝑅𝑥
𝑉2 − 𝑉1 = 𝑉+𝑅𝑥
𝑅2 + 𝑅𝑥−
𝑅3
𝑅1 + 𝑅3
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PUENTE DE WHEATSTONE COMPENSACIÓN TEMPERATURA