curso de instrumentación y control electrónico

Medidores de distancia por triangulación basados en detectores de posición PSD(position sensitive detector)

Introducción teórica

PSD:

Desarrollo de la práctica

1 -
Usamos sensor Sharp modelo GPY0A21

2 - La salida del sensor para 10 cm (cero) es V= 2,25 V y para 35 cm(máximo) es V= 5V.

3 – La señal se acondiciona para que:
• Comience desde cero
• Crezca en lugar dedecrecer (buscamos una relación directamente proporcional).
• Tenga cierta ganancia para el recorrido del sensor hasta el máximo para 5V.

Para poder hacer sólo dos ajustes (cero y máximo), se utilizan más operacionales.
Se utiliza el TL431 para obtener la tensión de referencia.

Vout = Vin sensor (-R2/R1) + V1 (1+R2/R1)

Vout final = Vout1 (1+R4/R3)

1°- Ajusto la tensión de salida a0V cuando la tensión de entrada al sensor es Vin sensor= 2,25 V (supresión de cero).
2°- Ajusto la ganancia con el potenciómetro de 2K para tener una Vout = 5V y Vin sensor (para 35 cm)= 0,75 V.

Cálculos:

Suponemos que R1 = R2 = 10K; Vout = 0 V y Vin sensor= 2,25 V

Vout = Vin sensor (-R2/R1) + V1 (1+R2/R1)

Reemplazando

0 = 2,25 (-1) + V1 (1 + 1) despejando V1 =2,25/2 = 1,125 V

Calculamos el valor de Vout 1 cuando Vin sensor = 0,75 V

Vout = Vin sensor (-R2/R1) + V1 (1+R2/R1)

Vout 1 = 0,75 (- 1) + 1,125 (2)= 1,5 V

Diseñamos ahora la última etapa conociendo que la tensión de salida Vout final = 5V para la medida de longitud máxima:

Vout final = Vout1 (1+R4/R3) reemplazando

5 = 1,5 (1 + R4/R3) despejandoR4/R3 = 5/1,5 – 1 = 2,3

Establecemos R3 = 5K entonces R4 = 2,3 R3 = 11,6 K

En este caso R4 sería la suma de una resistencia fija más una variable. Elegimos R4 = 10K y
R variable= 2k.

4° - Ajuste de cero: a 10 cm en la regla Vout final= 0 V y ajuste control de ganancia: a 35 cm
Vout final = 5V.


5°- Realizamos una tabla de valores: Tensión de salida vs distancia tomandovalores cada 20 mm.

6° - Con el programa Origin Pro 8 encontramos una curva y su ecuación para cada uno de los puntos que se midieron para utilizar en el control automático posterior.










LVDT (Transformador Diferencial Lineal Variable)

Introducción teórica

Half bridge LVDT: Consiste en una bobina con punto medio dentro de la cual de desplaza el núcleo. Esta bobinaforma parte de un puente por lo cual necesita acondicionar la señal mediante un amplificador diferencial.



El AD698 (acondicionador de señal) también se puede utilizar con un LVDT-medio puente como se muestra en la Figura. En esta disposición, se aplica toda la tensión secundaria al procesador B, mientras que se aplica el voltaje de toma central al procesador A. El LVDT-medio puente noproduce una tensión nula, y la relación A / B representa el recorrido de rango del núcleo.


LVDT puente Medio

LVDT:
Los LVDT sirven para medir distancias pequeñas.
Para la práctica usamos el LVDT 400HR con el Analog Transducer Amplifier ATA 101.



Actividades:

1° - Diagrama en bloques del Analog Transducer Amplifier ATA 101.Circuito esquemático simplificado



2° - Análisis del Analog Transducer Amplifier ATA – 101

La excitación del primario del LVDT es una onda sinusoidal, sin valor medio de frecuencia y amplitud constante. Esta onda es generada por un oscilador de onda cuadrada (formado por dos Disparadores Schmitt), con una frecuencia que es dieciséis (16) veces lafrecuencia de excitación (40 KHz). Esto proporciona la señal de reloj a un registro de desplazamiento serie paralelo de 8 bits. Las salidas de este registro de desplazamiento se suman a través de ocho resistencias para generar una forma de onda de escalera de dieciséis (16) de nivel. En estas resistencias los valores se ponderan de modo que los niveles de escalera se distribuyen de acuerdo con una...