Licenciado

Sensores de gas basados en cristales de cuarzo.
(NARIZ ELECTRONICA)

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:

La fase de investigación en el desarrollo de proyectos requiere de la realización de numerosas pruebas y equipo de laboratorio sofisticado diseñado para un uso exclusivo, razón por la cual, resulta complicado y a veces imposible encontrarlo en el mercado. Debido a esto los investigadoresse ven forzados a diseñar su propio equipo de trabajo.

La creación de sensores de gas a base de cristales de cuarzo es una tecnología que aún se encuentra en fase de investigación, en la actualidad, no existe en el mercado un sistema de adquisición de datos para este tipo de sensores, esto dificulta su desarrollo. La manera en que se caracteriza este tipo de sensores es mediante unfrecuencímetro que hace la función de sistema de adquisición; el frecuencímetro tiene la desventaja de ser muy caro, además el método de caracterización mediante éste, resulta ser muy laborioso y tardado.

Preguntas de investigación
¿Qué campo se pretende abarcar al implementar el dispositivo?
¿Existe algún método en el cual se basa el diseño?
¿Cómo se caracterizara el diseño?
2. PRECISIÒN DE LOSOBJETIVOS DE TRABAJO:

Diseñar e implementar un sistema de adquisición de datos para poder medir las variaciones de frecuencia de los sensores de gas basados en cristales de cuarzo.

3. LA JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO O INVESTIGACIÓN

El diseño de un sistema de adquisición de datos para sensores de gas basados en
cristales de cuarzo dará como resultado una optimización en tiempo al momento
derealizar pruebas, además se podrá observar de manera continua y clara el comportamiento del sensor, omitirá la necesidad de hacer cálculos, eliminará errores y la necesidad de intervención de personal ya que todo se realizará de manera automática
El método de caracterización de sensores de gas mediante este sistema, resultará ser mucho más económico que el método de caracterización empleandofrecuencímetro.
El sistema de adquisición servirá en un futuro como interface de comunicación para la toma de decisiones.

Costos,

Tiempos

Preparación profesional %

4. ELABORACIÓN DEL MARCO HISTÒRICO:

El trabajo consiste en la elaboración de un sistema de adquisición de datos para sensores de gas basados en cristales de cuarzo, a los que comúnmente se les denomina “nariceselectrónicas”. Este trabajo muestra la manera en que se realizó
el diseño e implementación de un sistema de adquisición de datos para dichos sensores.
Cabe aclarar que “narices electrónicas” es un tema que todavía se encuentra en fase de investigación. La participación en este proyecto fue la de facilitar las pruebas y la caracterización de los sensores fabricados.

5. MARCO TEÒRICO:

Principiode funcionamiento de sensores de gas basados en cristales de cuarzo.
El modelo eléctrico de un cristal de cuarzo esta constituido por un circuito RLC. El
valor de cada componente del circuito está definido por las propiedades físicas del
cristal (figura 1.1)

Figura 1.1 Modelo eléctrico de un cristal de cuarzo

El principio de funcionamiento de los sensores de gas basados en cristales decuarzo, radica en hacer que el gas a medir modifique los valores de los componentes del modelo eléctrico; un cambio de estos valores trae como consecuencia un desvío en la frecuencia del circuito RLC, este desvío es igual a la variación en la frecuencia del cristal.
Las moléculas del gas a medir se adhieren en los electrodos del cristal provocando un incremento en la masa del mismo que es igual aun incremento en la inductancia L1 del modelo eléctrico, se puede observar en la fórmula de resonancia (ecuación 1) que un incremento en la inductancia da como resultado un decremento en frecuencia, dicho de otra forma, la frecuencia del sensor de cuarzo es inversamente proporcional a la cantidad de gas adherido a los electrodos del mismo.

Las moléculas de gas no pueden adherirse al cristal...