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    10-Oct-2015

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  • Departamento de Ciencias de la Energa y Mecnica - ESPEDocumento preparado por

    Luis Echeverra Y.

  • ndice Seales. Caracterstica Esttica Caracterstica Dinmica Impedancia

    SENSORES PRIMARIOS Sensores primarios: Par bimetlico Sensores primarios: Manmetro de Bourdon Sensores primarios: Manmetro de membrana Sensores primarios: Medicin de flujo y caudal Sensores primarios: Fluxmetro de Pitot Sensores primarios: Fluxmetros de Obstruccin Sensores primarios: Rotmetro Sensores primarios: Turbina Sensores primarios: Medicin de nivel Sensores primarios: Fuerza, Par y Torque

    SENSORES RESISTIVOS Sensores resistivos: Potencimetro Sensores resistivos: Galga extensiomtrica Sensores resistivos: RTD Sensores resistivos: Termistor Sensores resistivos: Magnetoresistencias

    Preparado por Luis Echeverra Ynez - DECEM PAG No. 2

  • Sensores resistivos: Fotorresistencias Sensores resistivos: Higrmetros resistivos Sensores resistivos: Resistencias detectoras de gases.

    SENSORES REACTIVOS Sensores reactivos: Condensador variable Sensores reactivos: Condensador diferencial Sensores reactivos: Reluctancia variable Sensores reactivos: Corriente de Foucault Sensores reactivos: Transformadores diferenciales (LVDT) Sensores reactivos: Sincros Sensores reactivos: Resolver Sensores reactivos: Inductosyn Sensores reactivos: Magnetoelsticos Sensores reactivos: Efecto Wiegand. Sensores reactivos: Tacogeneradores Sensores reactivos: De velocidad lineal. Sensores reactivos: Caudalmetros electromagnticos Sensores reactivos: Efecto Hall.

    SENSORES GENERADORES Sensores generadores: Termopares o termocuplas. Sensores generadores: Piezoelctricos

    Preparado por Luis Echeverra Ynez - DECEM PAG No. 3

  • Sensores generadores: Piroelctricos. Sensores generadores: Fotovoltaicos. Sensores generadores: Electroqumicos.

    Preparado por Luis Echeverra Ynez - DECEM PAG No. 4

  • SISTEMA DE CONTROL MAQUINA Y/O PROCESO

    .

    SensorAcondicionamiento de sealTransmisinAdquisicin de datos

    A/D Transmisin Acondicionamiento de sealSeales

    Actuador

    Sistema Automtico

    Preparado por Luis Echeverra Ynez - DECEM PAG No. 6

  • El Instrumento en un sistema Mecatrnico

    Preparado por Luis Echeverra Ynez - DECEM PAG No. 7

  • Las maquinarias y procesos son fuentes de seales de diferente naturaleza:

    Temperatura Presin Caudal Posicin Nivel, etc.

    Las seales son importantes siempre y cuando lleven consigo informacin. La informacin se encuentra en:

    La magnitud Forma de onda Mximos y mnimos Tasas de variacin Frecuencia Ancho de banda, etc.

    Seales

    Preparado por Luis Echeverra Ynez - DECEM PAG No. 8

  • Analgicas

    Discretas

    Continuas

    Dominio del tiempo

    Dominio de la frecuencia

    Digital

    Digital binaria / ON-OFF

    Tren de pulsos

    Seales

    Preparado por Luis Echeverra Ynez - DECEM PAG No. 9

  • InstrumentoI O

    Temperatura Dilatacin

    Termmetro de mercurio(sensor)

    Voltaje

    corriente

    Velocidad angular

    Motor elctrico(actuador)

    Modelo de sistema de un instrumento

    Preparado por Luis Echeverra Ynez - DECEM PAG No. 10

  • La entrada de un sistema se encuentra relacionada con la salida del mismo, esta relacin se puede expresar en trminos de:

    Una funcin algbrica (O = f(I)) Un grafico que representa la salida (O) versus la entrada. Un diagrama de la funcin

    A esta relacin se la conoce como CARACTERISTICA ESTATICA

    Caracterstica esttica

    Un sencillo sensor de peso, con un resorte de constante k

    Peso (F)marcador

    Peso (F)

    desplazamiento (y)

    F=K.y

    y=F/K

    y

    F

    Preparado por Luis Echeverra Ynez - DECEM PAG No. 12

  • Velocidad angular (W rpm)

    Voltaje (Va)

    Motor elctrico de DC

    Preparado por Luis Echeverra Ynez - DECEM PAG No. 13

  • Formas de transduccin entre fenmenos

    Preparado por Luis Echeverra Ynez - DECEM PAG No. 14

  • Deber No.1:

    Consulte en el internet 3 sensores (para cualquier variable) indique cuales son la entrada, salida y la relacin entre estas dos variables, para cada uno de ellos

    RECUERDE QUE TODA CONSULTA SERA CONSIDERADA Y PREGUNTADA EN LA EVALUACION

    Preparado por Luis Echeverra Ynez - DECEM PAG No. 15

  • La posibilidad de relacionar la entrada con la salida de un instrumento y la ecuacin o grfico es lo que se conoce como la caracterstica esttica del instrumento.La caracterstica esttica involucra los elementos sistmicos de un instrumento los cuales son:

    a) Rango. Se especifica por los valores mnimos o mximos de la entrada y la salida.

    y(O)

    F (I)Fmax (Imax)Fmin (Imin)

    Ymin(Omin)

    Ymax(Omax)

    Elementos de la caracterstica esttica

    Preparado por Luis Echeverra Ynez - DECEM PAG No. 16

  • aKIIO

    KIOaIIOOK

    aKIIOiIO

    +=

    =

    =

    +==

    )(

    )()(

    minmin

    minmax

    minmax

    b) Alcance. Es la mxima variacin de la entrada o la salida. Entonces el alcance de entrada es Imax Imin y de salida es Omax - Omin

    c) Forma de la relacin I-O. La relacin I-O puede ser:

    lineal

    I

    O

    ImaxIminOmin

    Omax

    Preparado por Luis Echeverra Ynez - DECEM PAG No. 17

  • 100)(max

    )()(

    )()()()()()(

    minmax0

    0

    =

    =

    ++=

    +==

    =

    OOnnl

    INn

    INaKIIO

    INIOiIOIOiIOIN

    oon i

    i

    oi

    on

    N(I) es la curva de ajuste de la no linealidad

    no lineal

    Preparado por Luis Echeverra Ynez - DECEM PAG No. 18

  • =

    =

    =

    =

    =

    )(

    100

    )(max)()()(

    minmax

    IO

    OOhh

    IHh

    IOIOIHooh

    oo

    sb

    sb

    d) Histresis. Un instrumento presenta histresis cuando la relacin entrada - salida no es la misma si se la desde Imin a Imax que desde Imax a Imin.

    oios

    obh

    H(I) es la curva de histresis

    KI+a+Ns(I) para la subidaKI+a+Nb(I) para la bajadai

    Preparado por Luis Echeverra Ynez - DECEM PAG No. 19

  • KdIdOsens

    aKIIOi

    ==

    +=)(

    dtIdNK

    dIdOsens

    INaKIIOi)(

    )()(

    +==

    ++=

    e) Sensibilidad. Es la tasa de cambio de la salida con respecto a la entrada.

    Para un sensor lineal: Para un sensor no lineal:

    f) Efecto medioambientales. En general los instrumentos responde no solo a las entradas normales de seal, sino tambin a seales ajenas al proceso de medicin. Los efectos medioambientales se clasifican en:

    Modificantes Interferentes

    Preparado por Luis Echeverra Ynez - DECEM PAG No. 20

  • MM

    MM

    IKKKIKK

    KKK

    +==

    +=

    Los efectos modificantes alteran la constante K:

    K

    KBajo los efectos de la seal modificante la respuesta O(I) del instrumento ser:

    )()(

    )()()()()(

    INaIIKKIIO

    INaIIKKIOINaIKIO

    MM

    MM

    +++=

    +++=

    ++=

    Preparado por Luis Echeverra Ynez - DECEM PAG No. 21

  • Los efectos interferentes alteran la constante a:

    a

    a

    II

    II

    IKaaIKa

    aaa

    +==

    +=

    Bajo los efectos de la seal interferente la respuesta O(I) del instrumento ser:

    )()(:

    )()(

    INIKaKIIOentonces

    IKaaINaKIIO

    II

    II

    +++=

    +=++=

    Preparado por Luis Echeverra Ynez - DECEM PAG No. 22

  • Un instrumento expuesto a ambos fenmenos presentara una caracterstica esttica similar a la siguiente:

    IIMM

    IIMM

    IIMM

    IIMM

    IKIIKINaKIIO

    INIKaIIKKIIOINIKaIIKKIO

    entoncesIKaaIKKK

    INaIKIO

    ++++=

    ++++=

    ++++=

    +=+=++=

    )()(

    )()()()()(

    :''

    )()(

    KM y KI conocen como constantes de acoplamiento medioambiental modificatorio e interferente respectivamente.

    Preparado por Luis Echeverra Ynez - DECEM PAG No. 23

  • g) Resolucin. Representa el mas pequeo incremento de la entrada que entrega una respuesta. Si un sensor responde con una sa