Sensores De Fuerza Y Presion

Universidad Nacional de ingeniería

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

SENSORES DE FUERZA Y DE PRESIÓN

CURSO : SENSORES Y ACONDICIONEMIENTO
DE SEÑALES

PROFESOR : ING. GERMAN PAEZ


ALUMNOS:

BARRIOS GAMONAL, RUDI M. 20087004H

CHAVEZ RECUAY, MICHAEL. J. 20080074K

MALLQUI ALOR, ALVICK M. 20084006JESCATE NIÑO DE GUZMAN, GIAN C. 20071101I

2011-I

Sensores Mecánicos
1. FUNDAMENTO TEORICO

Dos clases de sensores mecánicos se comentarán en este documento. El primero de ellos utiliza un mecanismo físico para captar directamente el parámetro de interés (por ejemplo, distancia o tensión), y la segunda clase usa microestructuras que permiten detectar parámetros que no pueden ser medidosdirectamente con los sensores de la primera clase (por ejemplo, aceleración).

Galgas Extensométricas.
La galga extensométrica permite obtener, mediante el adecuado acondicionamiento de la señal resultante, una lectura directa de la deformación longitudinal producida en un punto de la superficie de un material dado, en el cual se ha adherido la galga.
La unidad de medida de la deformación seexpresa mediante (épsilon). Esta unidad de medida es adimensional, y expresa la relación existente entre el incremento de longitud experimentado por el objeto y la longitud inicial.

El concepto de deformación engloba todas las variaciones sufridas por un cuerpo cuando éste ha sido sometido a una fuerza externa, bien sea compresión, tracción, torsión o flexión.
La galga extensométrica esbásicamente una resistencia eléctrica. El parámetro variable y sujeto a medida es la resistencia de dicha galga. Esta variación de resistencia depende de la deformación que sufre la galga. Se parte de la hipótesis inicial de que el sensor experimenta las mismas deformaciones que la superficie sobre la cual está adherido.
El sensor está constituido básicamente por una base muy delgada no conductora, sobrela cual va adherido un hilo metálico muy fino, de forma que la mayor parte de su longitud está distribuida paralelamente a una dirección determinada, tal y como se muestra en la figura 1.

Fig. 1. Galga extensométrica en reposo.

La resistencia de la galga es la propia resistencia del hilo, que viene dada por la ecuación:

Basándose en esta última ecuación, se puede afirmar que laresistencia eléctrica del hilo es directamente proporcional a su longitud, o lo que es lo mismo, su resistencia aumenta cuando éste se alarga.

Fig. 2. Deformación longitudinal de la galga.

De este modo las deformaciones que se producen en el objeto, en el cual está adherida la galga, provocan una variación de la longitud y, por consiguiente, una variación de la resistencia.

Otro principio defuncionamiento de las galgas se basa en la deformación de elementos semiconductores. Esta deformación provoca una variación, tanto en la longitud como en la sección, pero de una forma más acusada, en la resistividad () del semiconductor. De esta forma:

Este tipo de sensor semiconductor posee un factor de galga más elevado que el constituido por hilo metálico.

Fig. 3. Descripción constructiva.Existen dos tipos básicos de galgas:
* De hilo conductor o lámina conductora.
El sensor está constituido básicamente por una base muy delgada no conductora y muy flexible, sobre la cual va adherido un hilo metálico muy fino. Las terminaciones del hilo acaban en dos terminales a los cuales se conecta el transductor.
* Semiconductor.
Las galgas semiconductoras son similares a lasanteriores. En este tipo de galgas se sustituye el hilo metálico por un material semiconductor. La principal diferencia constructiva de estas galgas respecto a las anteriores se encuentra en el tamaño; las galgas semiconductoras tienen un tamaño más reducido. El cambio en la resistencia de un material debido a la aplicación de un esfuerzo es llamado efecto piezorresistivo. Los piezorresistores son...