Sistemas de medicion

MODULO 2: SISTEMAS DE MEDICION Lección 6 MEDICION DEL DESPLAZAMIENTO Y VELOCIDAD

Objetivos Didácticos
Al final de esta lección, el estudiante debe ser capaz de • Nombrar tres métodos de medición de desplazamiento con sensores eléctricos pasivos. • Dibujar la construcción y las características de LVDT. • Explicar los principios de funcionamiento de sensores de proximidad de tipos inductivos ycapacitivos. • Distinguir entre sensores de desplazamiento de capacitancia del tipo distancia variable y área variable. • Dibujar y explicar el principio de funcionamiento de un sensor de desplazamiento de tipo óptico. • Nombrar dos métodos de detección de velocidad del tipo sin contacto y explicar sus principios de funcionamiento. Introducción El desplazamiento y la velocidad son dos parámetrosimportantes cuyas medidas son importantes en muchos esquemas de control de posición y velocidad. Es necesaria una medición sin error de estos dos parámetros para lograr un buen control de rendimiento. La medición de desplazamiento puede ser de diferentes tipos. El desplazamiento puede estar en el intervalo de pocas milimicras a pocos cm. Más aun, la medida puede ser de tipo de contacto o el tiposin contacto. Una vez más el desplazamiento a medir puede ser lineal o angular (rotatorio). Similar es el caso de la medición de la velocidad. Se utilizan diferentes sistemas de medición para la medición de estos dos parámetros. En esta lección, vamos a discutir acerca de algunos de dichos sistemas. Medición de Desplazamiento Hablando genéricamente, la medición del desplazamiento puede ser de dostipos: tipo de contacto y sin contacto. Además, los principios de medición se pueden clasificar en dos categorías: percepción eléctrica y percepción óptica. En la percepción eléctrica, se usan sensores eléctricos pasivos para medir el desplazamiento ya sea con la inductancia o la capacitancia. Por otro lado el método óptico trabaja principalmente con el principio de variación de la intensidad de laluz con la distancia. La técnica interferométrica también se utiliza para la medición de desplazamientos muy pequeños del orden de los nanómetros. Pero esta técnica es más conveniente para propósitos de laboratorio, no es muy útil para aplicaciones industriales.

Potenciómetro Potenciómetros son los tipos más simples de sensores de desplazamiento. Pueden ser utilizados para mediciones dedesplazamientos lineales o angulares, como se muestra en la figura. 1. Ellos son del tipo resistivo de transductores y la tensión de salida es proporcional al desplazamiento y está dada por:

Donde xi es el desplazamiento de entrada, xt es el desplazamiento total y E es la tensión de alimentación. El principal problema de los potenciómetros es el problema de contacto las partes fijas y las móvilesresultante de un desgaste por movimiento. Como resultado, aunque son simples, su aplicación es limitada.

Transformador Diferencial Variable Lineal (LVDT) LVDT funciona según el principio de variación de la inductancia mutua. Es uno de los tipos más populares de sensor de desplazamiento. Tiene una buena linealidad en un amplio rango de desplazamiento. Adicionalmente, la masa del cuerpo enmovimiento es pequeña, y este no tiene ningún contacto con la parte estática, lo que reduce la resistencia a la fricción. LVDT’s comerciales están disponibles en un rango completo de desplazamiento desde ± 0,25 mm a ± 25 mm. Debido a la baja inercia del cuerpo, el LVDT tiene una buena característica dinámica y se puede utilizar para rangos de mediciones de desplazamiento que varían en el tiempo. Se puedeexplicar la construcción y el principio de funcionamiento del LVDT con las figuras 2(a) y 2(b). Funciona en el principio de variación de la inductancia mutua entre dos bobinas con el desplazamiento. Se compone de un devanado primario y dos devanados secundarios idénticos de un transformador enrollado en un marco tubular y un núcleo ferro magnético de aleación recocida de níquel-hierro se mueve a...