Maquinaria Pesada

Sensores Sensores

Susana Borromeo Ángel Luis Álvarez
Dpto. de Tecnología Electrónica

2008-2009

Instrumentación Electrónica

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Concepto de Transductor y Sensor. Especificaciones
• Def. Transductor: Dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de magnitud física de entrada, en otra diferente de salida. En nuestro caso, la magnitud de salida será eléctrica:corriente o tensión. • Ej. : Un micrófono incorpora un transductor electroacústico (por ejemplo piezo. eléctrico) que convierte la energía acústica (vibraciones sonoras: oscilaciones en la presión del aire) en energía eléctrica (variaciones de voltaje). • Nota. El transductor es la cabeza sensible del sensor. El sensor electrónico . sensor incluirá, además, lo que se llama un TRANSMISOR, que es uncircuito acondicionador de señal y, en muchos casos, electrónica de procesamiento y control.
T, RH, P... Transductor v, i ... Transd. Transmisor V, I ...

Sensor 2008-2009 Instrumentación Electrónica

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Tipos de sensores
1.- Según la magnitud eléctrica que varía en función de la magnitud física a. Pasivos

• Resistivos: Potenciómetros, NTC, PTC, LDR, Magnetoresistivos • Inductivos:Inductancia Variable, LVDT • Capacitivos • Ópticos (semiconductores): fotodiodos, fototransistores, CCDs
b.Activos

• Termopares • Efecto Hall • Piezoeléctricos
2.- Según la conversión magnitud física- magnitud eléctrica

• Directo • Elemento de acondicionamiento intermedio
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Tipos de sensores

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2Tipos de sensores

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Especificaciones de un sensor
• Linealidad • Precisión (error en la medida) • Sensibilidad (variación de la medida respecto a cambios de entrada) • Repetitividad de la medida. • Poder de resolución • Intercambiabilidad (necesidad de recalibración o no) • Estabilidad a largo plazo. Resistencia a los contaminantes físicos oquímicos. • Tiempo de respuesta. Capacidad de recuperación. • Tamaño • Encapsulado. • Electrónica integrada. Salidas procesables. • Coste.
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Transductores Resistivos
• Potenciómetros: sensor de desplazamiento (lineal, angular) • Termistores: NTC, PTC • LDR (sensor de luminosidad) • galgas extensiométricas (sensor de deformación) •Magnetoresistencias ( campo magnético) • RTD (sensor lineal de temperatura)

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Potenciómetros Potenció
(1)
Elemento resistivo Carcasa Cursor Elemento resistivo Carcasa

R2 R = R 1+R2 R1 (2)
Junta estanca y cojinete

cursor (3)

Zona muerta

Cursor Junta estanca y cojinete

Eje

Eje de giro

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4Acondicionamiento de Potenciómetros (sin carga) Potenció
Carga R o = R·x·(1-x) R2=R·(1-x) vi R1=R·x 0
R (x) o R

L

Carga vTH Vi ·x RL voL

l

RL

voL

[%]
30

20

10

vo = vi
0 0,5 1

R1 l = vix = vi R1 + R 2 L

x

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Técnica de medida a 3 hilos
SENSOR POTENCIOMÉTRICO REMOTO

Rcable

R2=R·(1-x) Rcable R1=R·x Vo LRcable

Alimentación Vi MEDIDOR

v oL = v i

Rx + R cable x+h = vi R + 2 R cable 1 + 2h

resistencia de los cables de conexión

v oL (0) = v i

h 1 + 2h

S = vi

1 1 + 2h
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Técnica de medida a 4 hilos
SENSOR POTENCIOMÉTRICO REMOTO

Rcable

R2=R·(1-x) Rcable R1=R·x Vo L Rcable

Alimentación Vi MEDIDOR

Rcableresistencia de los cables de conexión

v oL = v i

Rx x = vi R + 2 R cable 1 + 2h

siendo h = Rcable/R.

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Ejemplo
Calcular el error de offset y de sensibilidad de un sistema de medida a 3 hilos si la longitud del cable es de 200 m y se utiliza cable de 20Ω/Km. Proponer un sistema para corregir ambos errores. Considere un potenciómetro de 100Ω de...