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Sensores capacitivos
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Sensores

  1. 1. sensores Caracteristicas y funcionamiento
  2. 2. caracteristicas Los sensores pueden ser activos o pasivos. Los primeros general una señal que representa la magnitud a medir, los segundos, forman parte de un circuito y necesitan alimentación externa ya que son incapaces de generar una señal Activos: Termo par, células de carga piezo eléctricas Pasivos, galgas extensiométricas, termorresistencias. Atendiendo al tipo de señal que ofrecen, estos pueden ser analógicos o digitales
  3. 3. Características Campo de medida: valores que tomará la medida con una cierta precisión. Alcance (span): diferencia entre valores min. Y max. Sensibilidad: respuesta del incremento a la salida del dispositivo con respecto a la señal de entrada. Si el sensor es lineal la sensibilidad será constante, si no dependerá del punto donde se hace la medida. Curva característica: representación grafica de que relaciona la señal de salida en función de la señal de entrada. Esta curva nos permitirá la calibración del sensor, que consiste en ajustar el sensor para que la salida coincida con la curva del fabricante. Precisión: el error es la diferencia entre el valor leído y el que nos da la curva de calibración. Este error determina la precisión. 12mA +- 1% = 12+- 0,16 luego el valor real estará entre 11,84mA y 12,16mA. Resolución: Cuanto tienen que variar la entrada para que se aprecie en salida.
  4. 4. Características
  5. 5. Efecto Seebeck: Diferencia de potencial creada cuando existe una diferencia de temperatura entre las uniones de dos materiales distintos Termopares
  6. 6. Termopares
  7. 7. Tecnologías Efecto Piezoeléctrico, ciertos cristales de cuarzo sometidos a presión y experimentan un cambio en su estructura cristalina que provoca una tensión eléctrica.
  8. 8. Tecnologías Efecto Resistivo, si variamos la longitud, la sección o la resistividad de un material conductor en función de la magnitud a medir, se produce el efecto resistivo. Otro principio de funcionamiento de las galgas se basa en la deformación de elementos semiconductores. 𝑅 = 𝑅0 1 + 𝐺 𝑑𝐿 𝐿
  9. 9. Tecnologías: Efecto Resistivo
  10. 10. Tecnologías: Efecto PiezoResistivo
  11. 11. Tecnologías: Efecto Resistivo
  12. 12. Tecnologías: Efecto Resistivo
  13. 13. Tecnologías: Efecto Resistivo
  14. 14. Tecnologías: Efecto Resistivo
  15. 15. Tecnologías Efecto Capacitivo, Si hacemos variar la superficie de las placas de un condensador, su separación o el dieléctrico que hay entre ellas, tenemos el efecto capacitivo Capacidad variable de conductores separados por un dieléctrico o el vacío. Gran sensibilidad con posibilidad de detectar variaciones muy pequeñas
  16. 16. Sensores capacitivos Normalmente el aumento de la distancia de detección implica un aumento de las dimensiones del sensor . Mediante una nueva tecnología denominada “Principio de los Tres Electrodos”, desarrollada por Rechner, se ha mejorado notablemente la detección con un aumento de hasta 10 veces la distancia de detección a igualdad de tamaño. Este principio considera el empleo de un electrodo adicional conectado a la máquina, permitiendo detectar el cambio absoluto de la capacidad y no un cambio porcentual como el método tradicional. Se llama Condensador diferencial Desplazamientos lineales y angulares. +Detector de proximidad. +Cualquier magnitud que implique un desplazamiento (presión, fuerza, etc) +Medida de humedad por variación de e. +Medida de Tª (de e=k/(T-Tc)). +Medida de espesores de materiales dieléctricos. +Medida de nivel de líquidos. +Presión, fuerza, par y aceleración +Deformaciones, galgas capacitivas +Humedad (óxido de aluminio como dieléctrico) +Análisis químico +Nivel de líquidos
  17. 17. Oscilador: La amplitud de oscilación varía al acercarse un objeto. C. Rectificador: La señal alterna recibida del oscilador es convertida por medio del circuito rectificador, de manera que la aproximación del objeto al sensor se traducirá en una variación de una señal de corriente continua. Potenciómetro: La sensibilidad (distancia de detección) de la mayoría de los sensores capacitivos puede ajustarse por medio de un potenciómetro. De esta forma es posible eliminar la detección de ciertos medios (por ejemplo, es posible determinar el nivel de un liquido a través de la pared de vidrio de su recipiente.) Circuito disparador: Este circuito (trigger) compara la señal que le proporciona el rectificador con una señal umbral que cambia ligeramente dependiendo del estado de activación, creando así la histéresis del sensor de proximidad. Sensores capacitivos
  18. 18. Sensores inductivos Efecto Inductivo, si variamos el coeficiente de autoinducción, la forma constructiva de las espiras (sección, longitud, numero de espiras) y la naturaleza del si hacemos que este núcleo cambie de posición, cambiará el valor de L, es el efecto inductivo. Consiste en conseguir el disparo en el oscilador, gracias a la señal detectada por el circuito de inducción, al aproximarse a un cuerpo que provoque cambios en el campo magnético, que luego es comparado con una señal de referencia. En realidad, al aproximar el campo magnético generado a un cuerpo metálico conductor, se generan a su vez una inducción eléctrica en dicho conductor. Esa tensión provoca la aparición de corrientes internas de Foucault que a su vez generan un campo inducido de respuesta al generado por el detector. El campo resultante es detectado en el comparador y ante un cambio desencadena el proceso de detección. Excitando de esa manera la etapa de salida. La etapa de salida consiste en una etapa transistorizada caracterizada por la activación de un transistor bipolar. Este transistor bipolar puede ser de dos tipos, PNP o NPN.
  19. 19. Sensores inductivos El método es seguir el demodulador con un sistema de control de circuito cerrado para mantener la amplitud de oscilación del tanque LC. A medida que un objeto metálico se acerca a la bobina de detección, el campo magnético opuesto requiere más corriente de impulsión en el tanque, que se puede medir con precisión. Esta técnica proporciona un rango dinámico más amplio en la medición de RP y mejora el rendimiento general. Circuito Tanque: Se compone de un condensador y una bobina (inductor). La operación del circuito tanque involucra un intercambio de energía entre cinética y potencial. El nombre de "tanque" viene del hecho de que este circuito almacena energía.
  20. 20. Un interruptor de lengüeta o reed switch o relé reed es un interruptor eléctrico activado por un campo magnético. El interruptor de lengüeta consiste en un par de contactos ferrosos encerrados al vacío dentro un tubo de vidrio. Cada contacto está sellado en los extremos opuestos del tubo de vidrio. El tubo de vidrio puede tener unos 10 mm de largo por 3 mm de diámetro. Cuando los contactos están normalmente abiertos se cierran en la presencia de un campo magnético; cuando están normalmente cerrados se abren en presencia de un campo magnético. Contacto Reed
  21. 21. El efecto Hall es la aparición de un campo eléctrico por separación de cargas, en el interior de un conductor por el que circula una corriente en presencia de un campo magnético​ con componente perpendicular al movimiento de las cargas. Este campo eléctrico (campo Hall) es perpendicular al movimiento de las cargas y a la componente perpendicular del campo magnético aplicado. Sensores efecto Hall
  22. 22. •Mediciones de campos magnéticos (Densidad de flujo magnético) •Mediciones de corriente sin potencial (Sensor de corriente) •Emisor de señales sin contacto •Aparatos de medida del espesor de materiales. Como sensor de posición o detector para componentes magnéticos los sensores Hall son especialmente ventajosos si la variación del campo magnético es comparativamente lenta o nula. En la industria del automóvil el sensor Hall se utiliza de forma frecuente, ej. en sensores de posición del cigüeñal (CKP) en el cierre del cinturón de seguridad, en sistemas de cierres de puertas, para el reconocimiento de posición del pedal o del asiento, el cambio de transmisión y para el reconocimiento del momento de arranque del motor. La gran ventaja es la invariabilidad frente a suciedad (no magnética) y agua. Sensores efecto Hall
  23. 23. Sensores Fotoeléctricos Un sensor fotoeléctrico o fotocélula es un dispositivo electrónico que responde al cambio en la intensidad de la luz. Estos sensores requieren de un componente emisor que genera la luz, y un componente receptor que percibe la luz generada por el emisor. Todos los diferentes modos de censado se basan en este principio de funcionamiento. Están diseñados especialmente para la detección, clasificación y posicionado de objetos; la detección de formas, colores y diferencias de superficie, incluso bajo condiciones ambientales extremas. El sensor de luz más común es el LDR -Light Dependant Resistor o Resistor dependiente de la luz-.Un LDR es básicamente un resistor que cambia su resistencia cuando cambia la intensidad de la luz.
  24. 24. Sensores Fotoeléctricos
  25. 25. Detectores de proximidad que trabajan libres de roces mecánicos y que detectan objetos a distancias que van desde pocos centímetros hasta varios metros. El sensor emite un sonido y mide el tiempo que la señal tarda en regresar. Estos se reflejan en un objeto, el sensor recibe el eco producido y lo convierte en señales eléctricas. Trabajan solo donde tenemos presencia de aire (no pueden trabajar en el vacío, necesitan medio de propagación), y pueden detectar objetos con diferentes formas, diferentes colores, superficies y de diferentes materiales. Los materiales pueden ser sólidos, líquidos o polvorientos, sin embargo han de ser deflectores de sonido Sensores de ultrasonidos
  26. 26. Sensores de ultrasonidos El receptor se conecta entrada de un amplificador de alta ganancia constituido por los transistores (BC548B) T1 y T2. La ganancia de esta etapa es tan importante, que se ha previsto el poder dosificarla por medio del potenciómetro P1, con el fin de que el circuito no entre en oscilación por si solo, es decir auto-oscilación, en ausencia de un obstáculo real. La salida de este amplificador está conectada al emisor de ultrasonidos TX, e igualmente a los diodos D1 y D2. En presencia de un obstáculo, por lo tanto, debido a la entrada en oscilación del circuito, dispondremos en los bornes de TX, de una señal seudo- senoidal de unos 40 Khz. Esta señal se adapta por D1 y D2, y si es de amplitud suficiente, para producir en R6 una corriente apta para hacer que T3 sea conductor. Este no funciona necesariamente en modo “todo o nada”, depende de la naturaleza de la distancia al objeto. Las puertas lógicas trigger Schmitt IC1a e IC1b producen , en la salida, una señal rectangular que en presencia de un obstáculo, nos da S1 a nivel bajo y S2 nivel alto.

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