17 Sensores de posición, distancia y desplazamiento Medida de grandes distancias: radar Medida de distancias cortas: ultrasonidos Medida de pequeños desplazamientos: Sensores de tipo resistivo: Potenciómetro Galgas extensiométricas Sensores de tipo inductivo Sensores de tipo capacitivo Medida de ángulos Sensores inductivos: resolver Sensores digitales: Codificadores incrementales Codificadores absolutos
18 Medida de grandes distancias: radar Miden señales a distancias entre 100 metros y 10 Kilómetros. El radar es básicamente un transmisor de radiaciones electromagnéticas a frecuencia muy elevada (5-20KHz) generadas por un oscilador modular a impulsos. Estas radiaciones son emitidas por una antena y un receptor amplifica los ecos recibidos del objeto cuya distancia se desea medir. Esta distancia se puede calcular como:
El tiempo es de ida y vuelta, por tanto hay que dividirlo entre dos.
19 Medida de distancias cortas: ultrasonidos Sensores que miden distancias entre 1 centímetro y 10 metros
Los ultrasonidos son radiaciones mecánicas de frecuencia superior a las audibles (20KHz). Toda radiación, al incidir sobre un objeto, en parte se refleja, en parte se transmite y en parte es absorbida. (Gp:) Transmisor (Gp:) Receptor (Gp:) Generador de pulsos (Gp:) Detector (Gp:) Contador (Gp:) S (Gp:) R (Gp:) Q (Gp:) Display
(Gp:) Objeto
20 Medida de pequeños desplazamientos:
Sensores de tipo resistivo: Potenciómetro Galgas extensiométricas
Sensores de tipo inductivo
Sensores de tipo capacitivo
21 Medida de pequeños desplazamientos Sensores de tipo resistivo: Potenciómetro:
Galgas extensiométricas:
(Gp:) l (Gp:) x (Gp:) R
22 Sensores de tipo inductivo:
Consiste en la variación de la inductancia mutua entre un primario y cada uno de los dos secundarios al desplazarse a lo largo de su interior un material ferromagnético, arrastrado por un vástago no ferromagnético, unido a la pieza, cuyo movimiento se desea medir. Medida de pequeños desplazamientos
23 Sensores de tipo capacitivo:
Están formado por dos condensadores variables dispuestos físicamente de tal modo que experimentan el mismo cambio pero en sentidos opuestos. Los sensores capacitivos diferenciales se emplean para medir desplazamientos entre 10 y10mm, con valores de capacidad del orden de 1 a 1000pF (Gp:) Placas móviles (Gp:) Placas fijas
Medida de pequeños desplazamientos
24 Sensores de posición, distancia y desplazamiento Medida de grandes distancias: radar Medida de distancias cortas: ultrasonidos Medida de pequeños desplazamientos: Sensores de tipo resistivo: Potenciómetro Galgas extensiométricas Sensores de tipo inductivo Sensores de tipo capacitivo Medida de ángulos Sensores inductivos: resolver Sensores digitales: Codificadores incrementales Codificadores absolutos
25 Medida de ángulos Sensores inductivos: resolver Sensores digitales: Codificadores incrementales Codificadores absolutos
26 Medida de ángulos Sensores inductivos: resolver El giro de la bobina móvil hace que el acoplamiento con las bobinas fijas varíe, consiguiendo que la señal resultante en éstas dependa del seno del ángulo de giro
27 Medida de ángulos Sensores inductivos: resolver La bobina móvil excitada con tensión V sen(wt) y girada un ángulo Ø induce en las bobinas fijas situadas en cuadratura las siguientes tensiones:
V1 = V sen(wt) sen ØV2 = V sen(wt) cos Ø
28 Medida de ángulos Sensores digitales: Codificadores incrementales
Codificadores absolutos: (Gp:) Sectores equidistantes (Gp:) Cabezal de lectura fijo (Gp:) Disco (Gp:) Regla (Gp:) Acoplamiento (Gp:) Desplazamiento lineal (Gp:) giro (Gp:) Eje
El disco se divide en un número de sectores (potencia de 2) codificándose cada uno de ellos con un código binario
29 Sensores de temperatura Sensores resistivos RTD Termistores Sensores termoeléctricos Efecto Seebeck Efecto Thomson Efecto Peltier
30 Sensores de temperatura Sensores resistivos RTD:(Resistance Temperatura Dependent). Detectores de temperatura basados en la variación de su resistencia eléctrica. La resistencia aumenta con la temperatura. La dependencia se expresa mediante:
Termistores:A diferencia de las RTD, que están basadas en conductores, los termistores se basan en semiconductores. Si su coeficiente de temperatura es negativo, se denominan NTC (Negative Temperature Coeficient), mientas que si es positivo se denominan PTC (Positive Temperature Coefficient )
31 Sensores de temperatura Sensores resistivos: Los termistores tienen numerosas aplicaciones; entre ellas se propone un termómetro digital. El sistema de control se basa en que la tensión entre los puntos A y B del puente de Wheatstone variará en función del NTC.
(Gp:) 37 (Gp:) +V (Gp:) Amplificador (Gp:) A (Gp:) B
32 Sensores de temperatura Sensores termoeléctricos Efecto Seebeck Efecto Thomson Efecto Peltier (Gp:) T (Gp:) T+T (Gp:) A (Gp:) B
(Gp:) T (Gp:) T+T (Gp:) A (Gp:) B
(Gp:) T+T (Gp:) A (Gp:) B (Gp:) T-T (Gp:) Cede calor (Gp:) Absorbe calor
Efecto Seebeck en un termopar: aparece una corriente o una diferencia de potencial cuando hay dos uniones a diferente temperatura. Efecto Peltier: al hacer circular corriente por un circuito de termopares, una unión se enfría y la otra se calienta.
33 Sensores de velocidad: De tipo digital (tacómetro):
Por ultrasonidos: Efecto Doopler a partir de un codificador incremental obtiene m impulsos por cada vuelta. Si se contabilizan N impulsos durante un intervalo T, la velocidad angular es:
34 Sensores de velocidad Por ultrasonidos: Efecto Doopler (Gp:) Transmisor (Gp:) Mezclador (Gp:) Contador (Gp:) Filtro paso alto (Gp:) Base de tiempos (Gp:) Móvil (Gp:) ft (Gp:) fr (Gp:) ft (Gp:) fr
Diseño en bloque de un radar de tráfico.
35 Sensores de presión: Tubo Bourdon
Piezoeléctricos: El efecto piezoeléctrico descubierto en 1881 por Jacques y Pierre Curie, es un efecto que consiste en la aparición de una polarización eléctrica en un material al deformase bajo la acción de un esfuerzo. Materiales piezoeléctricos naturales: cuarzo y la turmalina. Sustancias sintéticas: cerámicas. (Gp:) Presión alta (Gp:) Presión baja (Gp:) Tubo Bourdon (Gp:) Potenciómetro (Gp:) +V-
Tubo metálico de sección transversal no circular, obtenido a base de aplanar un tubo de sección circular, que tiende a recuperara dicha forma cuando se aplica una diferencia de presión entre el interior y el exterior. La señal eléctrica se obtiene mediante un sensor de desplazamiento.
36 Sensores de proximidad:
Sensores de tipo resistivo Sensores de tipo inductivo: Sensores de tipo óptico
37 Sensores de proximidad Sensores de tipo resistivo: Fotorresistencias LDR. Las siglas inglesas corresponden a Light Dependent Resistor. Están basadas en la variación de la resistencia eléctrica de un semiconductor al incidir en él radiación óptica (radiación electromagnética con longitud de onda entre 1mm y 10nm). (Gp:) LDR (Gp:) Vcc (Gp:) Vcc (Gp:) Relé (Gp:) R2 (Gp:) R1 (Gp:) V
38 Sensores de proximidad Sensores de tipo inductivo: Basados en el fecto Hall: cuando por un conductor circula corriente y se le aplica un campo magnético en dirección perpendicular a ésta, aparece una diferencia de potencial transversal. A la tensión obtenida se le denomina tensión Hall, y depende del grosor t del material en la dirección del campo magnético aplicado, de la corriente primaria I, del campo magnético aplicado B y de las propiedades eléctricas del material, recogidas en el coeficiente A. Estos parámetros se relacionan mediante la expresión:
39 Sensores de proximidad Sensores de tipo inductivo:
40 Sensores de proximidad Sensores de tipo inductivo:
Sensores basados en un cambio de inductancia debido a la presencia de un objeto metálico
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