Sensores y transductores
Páginas: 52 (12969 palabras)
Publicado: 22 de mayo de 2011
SENSORES Y TRANSDUCTORES
La primera unidad de cualquier sistema de control es un dispositivo sensible a los cambios en la cantidad variable que se mide. Cuando la variable es de naturaleza no eléctrica, resulta ventajoso convertir los cambios físicos en variaciones eléctricas mediante un transductor. Para controlar la temperatura en una docena de lugares de una planta industrial y observarestas temperaturas desde algún lugar remoto, un método práctico consiste en instalar una termocupla en cada uno esos sitios y llevar la salida de cada termocupla a un selector rotativo en un punto centralizado (figura 1). El operador en el panel central puede simplemente conmutar la llave al punto deseado y leer la salida eléctrica en un instrumento en términos de grados.
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Fig. 1. Controlremoto de varias termocuplas en un punto central.
Un sistema de instrumentación (sin elemento de control) puede considerarse formado por tres bloques funcionales (figura2):
1. El detector o sensor, que cambia (o transduce) en señal eléctrica la cantidad que se mide.
2. Un bloque modificador de la señal a una forma de onda apropiada.
3. La lectura de la cantidad que se mide, que puedeser simplemente un indicador, o incluir un registrador para un gráfico escrito, o un osciloscopio para la observación visual de la forma de onda.
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Fig. 2. Entradas de transductores fotovoltaico y fotoconductor a un sistema de control de luz.
Las muchas maneras posibles de combinar los tres elementos básicos del sistema de instrumentación constituyen un desafío al ingenio.
Un operadorpodrá utilizar diversos tipos de transductores para controlar muchas variables en un punto central. Encontrará que el transductor más adecuado y efectivo es el punto de partida para establecer un sistema de instrumentación.
Clasificación de los transductores
Prácticamente, cualquier cosa mensurable puede ser convertida en una salida eléctrica mediante un transductor, ya se trate do sonido,luz, temperatura o presión. Así, los transductores pueden clasificarse, de acuerdo con sus aplicaciones, en:
Acústicos: micrófonos.
Magnéticos: permeámetros, magnetómetros, semiconductores de efecto Hall.
Los transductores pueden clasificarse también conforme al principio eléctrico que utilizan para convertir la cantidad variable:
Transductores inductivos:
a) Transformador lineal diferencialvariable (LVDT).
b) Pick ups de reluctancia variable (como en las cápsulas reproductoras).
c) Generadores y receptores Selsyn.
Transductores capacitivos:
a) Sensores LC y RC de alta frecuencia (como los pick ups de vibración).
b) Válvula reactancia para producir modulación de frecuencia (como en telemetría).
Transductores acústicos (micrófonos)
Introducción
Desde lainvención del Disco de Rayleigh se han sucedido los esfuerzos de creación de transductores para las medidas de sonido.
El método del Disco de Rayleigh utiliza la visualización de la deflexión de la membrana vibrante sometida a la acción sonora y mide la velocidad de las partículas. A medida que los procesos tecnológicos se desarrollaron se evolucionó hacia la medida de presiones sonoras. Los micrófonosmás modernos responden a las diferencias de presión a través del diafragma, lo cual puede obtenerse por mediación de una diferencia de fase de la presión sonora en cada lado del diafragma, midiendo así la velocidad de las partículas sonoras; ó bien manteniendo constante la presión en un lado del diafragma y realizando de este modo la medida de la presión sonora. Al primer tipo se le conoce con elnombre de micrófono de gradiente de presión y al segundo se le denomina micrófono sensible a la presión sonora.
Desde el punto de vista de las medidas, el criterio básico, es que los micrófonos deben proporcionar una respuesta eléctrica que sea fiel reproducción de la señal sonora, en una gama dinámica amplia y en un margen de frecuencias también amplio.
Características de los transductores...
La primera unidad de cualquier sistema de control es un dispositivo sensible a los cambios en la cantidad variable que se mide. Cuando la variable es de naturaleza no eléctrica, resulta ventajoso convertir los cambios físicos en variaciones eléctricas mediante un transductor. Para controlar la temperatura en una docena de lugares de una planta industrial y observarestas temperaturas desde algún lugar remoto, un método práctico consiste en instalar una termocupla en cada uno esos sitios y llevar la salida de cada termocupla a un selector rotativo en un punto centralizado (figura 1). El operador en el panel central puede simplemente conmutar la llave al punto deseado y leer la salida eléctrica en un instrumento en términos de grados.
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Fig. 1. Controlremoto de varias termocuplas en un punto central.
Un sistema de instrumentación (sin elemento de control) puede considerarse formado por tres bloques funcionales (figura2):
1. El detector o sensor, que cambia (o transduce) en señal eléctrica la cantidad que se mide.
2. Un bloque modificador de la señal a una forma de onda apropiada.
3. La lectura de la cantidad que se mide, que puedeser simplemente un indicador, o incluir un registrador para un gráfico escrito, o un osciloscopio para la observación visual de la forma de onda.
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Fig. 2. Entradas de transductores fotovoltaico y fotoconductor a un sistema de control de luz.
Las muchas maneras posibles de combinar los tres elementos básicos del sistema de instrumentación constituyen un desafío al ingenio.
Un operadorpodrá utilizar diversos tipos de transductores para controlar muchas variables en un punto central. Encontrará que el transductor más adecuado y efectivo es el punto de partida para establecer un sistema de instrumentación.
Clasificación de los transductores
Prácticamente, cualquier cosa mensurable puede ser convertida en una salida eléctrica mediante un transductor, ya se trate do sonido,luz, temperatura o presión. Así, los transductores pueden clasificarse, de acuerdo con sus aplicaciones, en:
Acústicos: micrófonos.
Magnéticos: permeámetros, magnetómetros, semiconductores de efecto Hall.
Los transductores pueden clasificarse también conforme al principio eléctrico que utilizan para convertir la cantidad variable:
Transductores inductivos:
a) Transformador lineal diferencialvariable (LVDT).
b) Pick ups de reluctancia variable (como en las cápsulas reproductoras).
c) Generadores y receptores Selsyn.
Transductores capacitivos:
a) Sensores LC y RC de alta frecuencia (como los pick ups de vibración).
b) Válvula reactancia para producir modulación de frecuencia (como en telemetría).
Transductores acústicos (micrófonos)
Introducción
Desde lainvención del Disco de Rayleigh se han sucedido los esfuerzos de creación de transductores para las medidas de sonido.
El método del Disco de Rayleigh utiliza la visualización de la deflexión de la membrana vibrante sometida a la acción sonora y mide la velocidad de las partículas. A medida que los procesos tecnológicos se desarrollaron se evolucionó hacia la medida de presiones sonoras. Los micrófonosmás modernos responden a las diferencias de presión a través del diafragma, lo cual puede obtenerse por mediación de una diferencia de fase de la presión sonora en cada lado del diafragma, midiendo así la velocidad de las partículas sonoras; ó bien manteniendo constante la presión en un lado del diafragma y realizando de este modo la medida de la presión sonora. Al primer tipo se le conoce con elnombre de micrófono de gradiente de presión y al segundo se le denomina micrófono sensible a la presión sonora.
Desde el punto de vista de las medidas, el criterio básico, es que los micrófonos deben proporcionar una respuesta eléctrica que sea fiel reproducción de la señal sonora, en una gama dinámica amplia y en un margen de frecuencias también amplio.
Características de los transductores...
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