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Universidad Nacional Experimental del Táchira. Vicerrectorado Académico Decanato de Docencia Departamento de Ingeniería Electrónica Características de los sensores y sistemas de acoplamiento. San Cristóbal, 23 de julio del 2012.

Características de los sensores y sistemas de acoplamiento

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Page 1: Características de los sensores y sistemas de acoplamiento

Universidad Nacional Experimental del Táchira.

Vicerrectorado Académico

Decanato de Docencia

Departamento de Ingeniería Electrónica

Características de los sensores y sistemas de acoplamiento.

San Cristóbal, 23 de julio del 2012.

Page 2: Características de los sensores y sistemas de acoplamiento

i

Índice

Introducción………………………………………………………………………1

Galgas Extensiométrica…………………………………………………………2

Medición de distancia usando galgas extensiométricas…………………….2

Curva de histéresis de la galga………………………………………………...3

Curva de comportamiento de la galga…………………………………………4

Ecuación Real de la galga………………………………………………………6

Ecuación Ideal de la galga………………………………………………………6

Ecuación por partes de la galga………………………………………………...6

Error de la medición de la galga………………………………………………...7

Precisión y Exactitud de la galga……………………………………………….10

Características del sistema de la galga extensiométrica…………………….11

Métodos de acondicionamiento de las galgas………………………………..11

Puente de medida con una galga……………………………………………...11

Puente de medida con dos galgas……………………………………………..12

Puente de medida con cuatro galgas………………………………………….12

Modulo de presión……………………………………………………………….13

Curva de histéresis del modulo de presión…………………………………..13

Curva de comportamiento del modulo de presión…………………………...15

Ecuación Real del modulo de presión………………………………………...16

Ecuación ideal del modulo de presión………………………………………...16

Ecuación por partes del modulo de presión………………………………….16

Error de la medición del modulo de presión………………………………….17

Precisión y Exactitud del modulo de presión…………………………………19

Características del modulo de presión………………………………………..20

Método de acondicionamiento de Sensores de Presión……………………20

Conclusiones…………………………………………………………………….21

Bibliografía……………………………………………………………………….22

Page 3: Características de los sensores y sistemas de acoplamiento

1

Introducción

Hoy en día el avance de la tecnología ha impulsado el desarrollo de

las industrias y ha mejorado la calidad de los productos y los servicios, esto

lleva al sector industrial a buscar soluciones para mejorar la producción y

poder cumplir con la oferta requerida. A todo esto hoy en día se ha

incentivado el crecimiento de la automatización en este y otros sectores.

Se comprende como automatización el proceso de lograr que en un

sistema interactúen sus procesos y evalué su respuesta para realizar ajustes

y mantener su funcionamiento de manera autónoma reduciendo la

interacción de medios externos. Una parte primordial del concepto de la

automatización es la necesidad de monitorear las condiciones de operación

de los sistemas, esto es capaz mediante el uso de sensores.

Existen una gran variedad de sensores en el mercado actualmente,

estos son escogidos dependiendo de la tarea que van a realizar, se basan en

principios físicos y químicos conocidos y su aplicación y adaptación es todo

un estudio que debe tomarse con paciencia.

Page 4: Características de los sensores y sistemas de acoplamiento

2

Galga Extensiométrica

Una galga extensiométrica es un sensor, para medir la deformación,

presión, carga, torque, posición, entre otras cosas, que está basado en el

efecto piezorresistivo, el cual es la propiedad que tienen ciertos materiales de

cambiar el valor nominal de su resistencia cuando se le someten a ciertos

esfuerzos y se deforman en dirección de los ejes mecánicos. Un esfuerzo

que deforma a la galga producirá una variación en su resistencia eléctrica,

esta variación puede ser por el cambio de longitud, el cambio originado en la

sección o el cambio generado en la resistividad.

La galga extensiométrica hace una lectura directa de deformaciones

longitudinales en cierto punto del material que se está analizando. La unidad

que lo representa es épsilon, esta unidad es a dimensional y expresa el

cambio de la longitud sobre la longitud inicial.

En su forma más común, consiste en un estampado de una lámina

metálica fijada a una base flexible y aislante. La galga se adhiere al objeto

cuya deformación se quiere estudiar mediante un adhesivo, como el

cianacrilato. Según se deforma el objeto, también lo hace la lámina,

provocando así una variación en su resistencia eléctrica. Habitualmente

galga extensiométrica consiste de un alambre muy fino, o más comúnmente

un papel metálico arreglado en forma de rejilla, que se puede unir por medio

de soldadura a un dispositivo que pueda leer la resistencia generada por la

galga. Esta forma de rejilla permite aprovechar la máxima cantidad de

material de la galga sujeto a la tensión a lo largo de su eje principal. Las

galgas extensiométricas también pueden combinarse con muelles o piezas

deformables para detectar de forma indirecta los esfuerzos.

Medición de distancia usando galgas extensiométricas

Considere sistema de medición como el que se muestra en la

ilustración 1 el cual sirve para medir distancia utilizando como elemento

sensor una galga extensiométrica.

Page 5: Características de los sensores y sistemas de acoplamiento

3

Figura 1. Acoplamiento de la galga extensiométrica

Este sistema de medida permite la obtención de una señal DC de

voltaje (valor puntual), correspondiente a un valor de distancio especifico

captado por la galga extensiométrica. El rango del sensor se ajusto para un

valor inicial de 7mm hasta un valor de 70mm, por definición el span del

sistema será de 63mm.

Ajustando el sistema a la configuración de medio puente se realizo la

calibración siguiente: para el valor minino de 7mm se ajusto en la salido el

valor de cero(0) voltios.

Curva de histéresis de la galga.

Para la obtención de las características del sensor se procedió a

realizar pruebas en donde se vario de forma periódica la presión aplicada al

sensor mediante un tronillo micrométrico variando consecuentemente la

deformación en la galga extensiométrica y obtener valores de distancia

provenientes del sensor. Esta variación periódica se basa en incrementos y

decrementos de la tensión aplicada de valor de 7mm. Al realizar dicho

proceso se obtuvieron los siguientes resultados:

Page 6: Características de los sensores y sistemas de acoplamiento

4

Tabla 1. Mediciones Ascendentes y Descendentes de la galga

Ascendente Descendente

Valor de la variable Valor Medido Valor Medido

0 -1,05 -1,05

0,07 -0,92 -0,91

0,14 -0,77 -0,82

0,21 -0,66 -0,68

0,28 -0,54 -0,55

0,35 -0,4 -0,44

0,42 -0,29 -0,38

0,49 -0,18 -0,28

0,56 -0,08 -0,16

0,63 -0,01 -0,05

0,7 0,04 0,04

Graficando los valores obtenidos sobre los mismos ejes se pueden

obtener la relación de histéresis de la galga extensiométrica.

Figura 2. Curva de Histéresis de la galga

Curva de comportamiento de la galga.

La curva de comportamiento describe le relación entrada-salida del

sensor esta se obtiene mediante las medidas obtenidas de la prueba

realizada a la galga extensiométrica, se obtiene un valor promedio entre

ambas columnas de data obtenidas para situarse en un valor intermedio

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

-1,2 -1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2

Acendente

descendente

Page 7: Características de los sensores y sistemas de acoplamiento

5

garantizándonos una disminución del error mediante una aproximación

polinomial de la curva obtenida se obtiene el comportamiento real del sensor

en su estado actual.

Tabla 2. Valores de Respuesta de la galga.

Valor de la variable Valor Ideal

0 -1,05

0,07 -0,915

0,14 -0,795

0,21 -0,67

0,28 -0,545

0,35 -0,42

0,42 -0,335

0,49 -0,23

0,56 -0,12

0,63 -0,03

0,7 0,04

Graficando los respectivos valores obtenidos se obtienen la curva de

comportamiento real de la galga extensiométrica.

Figura 3. Curva de comportamiento de la galga.

y = 6,1076x6 + 18,894x5 + 21,72x4 + 11,396x3 + 2,8102x2 + 0,9837x + 0,6557

R² = 0,9998

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

-1,2 -1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2

Real

Real

Polinómica (Real)

Page 8: Características de los sensores y sistemas de acoplamiento

6

Ecuación Real de la galga.

La ecuación que describe idealmente el comportamiento del sensor

es:

y = 6,1076x6 + 18,894x5 + 21,72x4 + 11,396x3 + 2,8102x2 + 0,9837x + 0,6557

R² = 0,9998

Ecuación Ideal de la galga

Se puede observar una tendencia lineal del sensor mas no cumple

completamente con una característica lineal, idealmente se desea obtener

una respuesta lineal del sensor para facilitar su uso y poder predecir de

manera práctica su comportamiento y resultados. Debido a la similitud de la

respuesta real a una línea recta se puede aproximar este comportamiento a

una línea recta y obtener una función ideal de trabajo del sensor.

Usando el rango de medida adaptado del sensor y su respectiva

respuesta se puede obtener su comportamiento ideal, tomando el punto

inicial y el punto final y aplicando la ecuación de la recta se puede obtener su

comportamiento ideal.

Ecuación por partes de la galga.

Para obtener una mejor precisión y conservar la practicidad del uso de

ecuaciones lineales se puede hacer una aproximación del comportamiento

de la galga dividiendo la curva de comportamiento en partes diferentes.

Dividiendo la recta en cuatro partes distintas se obtiene la siguiente relación.

Recta 1: se toma desde el valor de x=0,04 hasta x=-0,23

Recta 2: se toma desde el valor de x=-0,23 hasta x=-0,42

Page 9: Características de los sensores y sistemas de acoplamiento

7

Recta 3: se toma desde el valor de x=-0,42 hasta x=-0,67

Recta 4: se toma desde el valor de x=-0,67 hasta x=-1,05

De la curva de histéresis se puede apreciar el valor de la máxima

histéresis se da para el valor de distancia de 0,42mm dando como resultado

una histéresis máxima de 0,09 el equivalente a 8,26% del Span del voltaje de

salida del acoplamiento del sensor.

Error de la medición de la galga.

Conociendo las curvas de comportamiento de cada sensor es posible

conocer el error producido en la medición respecto al valor verdadero de

medida que se está aplicando al sensor. Mediante la obtención de 20

muestras de la medida y obteniendo un valor promedio de estas 20 medidas

obtenidas se puede obtener el voltaje dado por el sistema de acoplamiento

del sensor al pasar este valor por las ecuaciones de comportamiento de la

galga extensiométrica se obtiene el valor de distancia medido por el sensor,

la diferencia entre este valor y el valor real nos da el error presente en la

medición. Estas 20 muestras presentaran diferentes valores al realizarse la

medida, el cambio que hay entre estos valores define la dispersión presente

en la medición el cual se representara por la desviación estándar del

conjunto de muestras tomadas. Aplicando este enunciado al sistema

estudiado se obtuvo la siguiente tabla de valores para la curva real del

sistema:

Page 10: Características de los sensores y sistemas de acoplamiento

8

Tabla 3. Error y Desviación estándar de la función Real

Curva Real

Valor Real Valor Medido Promedio Error Promedio

Desviación Estándar

0,7 0,69 -1,11E-02 2,52E-03

0,63 0,62 -9,05E-03 2,27E-03

0,56 0,56 4,21E-03 2,15E-03

0,49 0,5 8,62E-03 2,46E-03

0,42 0,43 5,25E-03 2,30E-03

0,35 0,35 1,94E-03 2,59E-03

0,28 0,27 -5,54E-03 2,03E-03

0,21 0,21 3,27E-03 2,27E-03

0,14 0,15 1,18E-02 2,35E-03

0,07 0,07 1,44E-03 1,84E-03

0 0 3,55E-03 2,57E-03

Estos resultados se obtienen al aplicar a la respuesta del sistema la

ecuación real que define el comportamiento del sensor. Este comportamiento

se muestra en la siguiente ilustración:

Page 11: Características de los sensores y sistemas de acoplamiento

9

Figura 4. Forma del error y de la Dispersión de la función real.

Aplicando el mismo procedimiento para la curva ideal calculada para

la galga extensiométrica en estudio se obtuvo la siguiente tabla de

resultados:

Tabla 4. Error y Desviación Estándar de la función ideal.

Valor Real

Valor Medido Promedio

Error Promedio

Desviación Estándar

0,7 0,69 6,02E-03 2,52E-03

0,63 0,65 1,92E-02 2,27E-03

0,56 0,6 3,89E-02 2,15E-03

0,49 0,54 4,57E-02 2,46E-03

0,42 0,47 4,80E-02 2,30E-03

0,35 0,4 5,03E-02 2,59E-03

0,28 0,32 4,11E-02 2,03E-03

0,21 0,25 3,93E-02 2,27E-03

0,14 0,18 3,52E-02 2,35E-03

0,07 0,09 1,90E-02 1,84E-03

0 0,01 7,09E-03 2,57E-03

-1,50E-02

-1,00E-02

-5,00E-03

0,00E+00

5,00E-03

1,00E-02

1,50E-02

0 0,2 0,4 0,6 0,8

Error

Dispercion

Page 12: Características de los sensores y sistemas de acoplamiento

10

Obteniéndose las curvas del error y la dispersión del comportamiento

ideal del sensor:

Figura 5. Forma del error y la dispersión de la función ideal de la galga

Precisión y Exactitud de la galga.

La precisión del sensor viene definida por el mayor valor de desviación

estándar que presente el sensor en nuestro caso el sensor muestra una

precisión de 0,4%. La exactitud se determina como la desviación máxima de

un valor dado por el sensor respecto a un valor real, para nuestro sensor su

exactitud está determinado por el valor que mayor error genera, el cambio de

este valor debería generar un cambio de de 0,1v por cada 7mm, para este

valor nuestro sensor arroja un valor de 0,11v dando una exactitud de un 1%.

La curva más conveniente para usar es la curva ideal esta sigue mas

el comportamiento ideal del sensor a lo largo del rango de medidas, por lo

tanto sus medidas son más precisas y permiten obtener una buena lectura a

la hora de realizar medidas usando el sensor, para este sensor en especifico

se puede apreciar en los resultados obtenidos que usar la recta ideal genera

mayor error en el punto medio del Span, pero el error se reduce mientras

trabajamos a los extremos limites definidos del rango.

0,00E+00

1,00E-02

2,00E-02

3,00E-02

4,00E-02

5,00E-02

6,00E-02

0 0,2 0,4 0,6 0,8

Error

Dispersion

Page 13: Características de los sensores y sistemas de acoplamiento

11

Características del sistema de la galga extensiométrica

Tabla 5. Característica del sistema

Sensor Galga extensiométrica

Rango 7mm - 70mm

Span 63mm

Ecuación Real y = 6,1076x6 + 18,894x5 + 21,72x4 +

11,396x3 + 2,8102x2 + 0,9837x +

0,6557

R² = 0,9998

Ecuación Ideal

Max Histéresis 8,26% Span de salida

Precisión 0,4%

Exactitud 1%

Métodos de acondicionamiento de las galgas.

El puente de Wheatstone es básicamente un arreglo de cuatro

resistencias y se utiliza para medir pequeños cambios de resistencias

desconocidas mediante el equilibrio de los brazos del puente. Las Galgas

extensiométricas pueden ocupar uno, dos o cuatro brazos del puente,

completando con resistencias fijas los brazos que sobran. De acuerdo a esto

se las ha clasificado en tres tipos de montaje básicos.

Lo más usual en el análisis de tensiones es emplear una sola galga

para realizar la medida, pudiéndose recurrir o no a una galga de

compensación. A continuación se describen en detalle algunos de los

diversos montajes usualmente empleados.

Puente de medida con una galga.

En esta configuración se emplea una sola galga. Presenta un

comportamiento lineal, únicamente para deformaciones pequeñas, por lo que

sólo se usa cuando los rangos de deformaciones son pequeños. Este

puente de medida se caracteriza por una baja sensibilidad. Por otro lado al

solo haber una galga, ésta no está compensada en temperatura.

Page 14: Características de los sensores y sistemas de acoplamiento

12

Figura 6. Circuito un cuarto de puente con galga.

Puente de medida con dos galgas.

En esta configuración se emplean dos galgas activas. Existen dos

casos principales que se pueden presentar para esta configuración. El primer

caso es cuando ambas galgas presentan deformaciones opuestas, el cual

presenta una respuesta lineal. Debido a la utilización de dos galgas, se

consigue duplicar la sensibilidad del puente respecto al anterior. Esto permite

que para una misma deformación, se tenga una mayor señal de salida, para

una tensión de alimentación dada. La disposición de las galgas, permite la

compensación en temperatura.

Figura 7. Circuito de medio puente con dos galgas.

Puente de medida con cuatro galgas.

En este puente se emplea cuatro galgas activas, donde las galgas

pueden ser iguales o únicamente por parejas. En este montaje se presenta

un comportamiento lineal. Además, este montaje presenta el doble de

sensibilidad que el de 1/2 puente y cuatro veces más que el de 1/4 puente.

Page 15: Características de los sensores y sistemas de acoplamiento

13

De igual forma que en el caso anterior, las galgas están compensadas en

temperatura.

Figura 8. Circuito de puente con cuatro galgas.

Sistema 2

Modulo de presión

El sistema utilizado es el sistema de medición de presión formado por

el modulo G24/EV de Electrónica Venetta, el cual permite medir presión de 0

a 2 Bar y cuya salida de voltaje es de 0 a 8 Vdc.

Curva de histéresis del modulo de presión.

Para la obtención de las características del sensor se procedió a

realizar pruebas en donde se vario de forma periódica la presión. Esta

variación periódica se basa en incrementos y decrementos de la presión de

valor de 0,2 Bar. Al realizar dicho proceso se obtuvieron los siguientes

resultados:

Page 16: Características de los sensores y sistemas de acoplamiento

14

Tabla 6. Datos curva de histéresis del modulo de presión.

Valor de la variable

Ascendente Valor Medido

Descendente Valor Medido

0 -0,02 0

0,2 0,82 0,72

0,4 1,62 1,58

0,6 2,55 2,45

0,8 3,32 3,34

1 4,25 4,19

1,2 4,99 5,09

1,4 5,92 5,98

1,6 6,84 6,87

1,8 7,71 7,68

2 8,57 8,57

Graficando los valores obtenidos sobre los mismos ejes se pueden

obtener la relación de histéresis del sistema de presión.

Figura 9. Curva de histéresis del modulo de presión.

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 0,5 1 1,5 2 2,5

ascendente

descendente

Page 17: Características de los sensores y sistemas de acoplamiento

15

Curva de comportamiento del modulo de presión.

La curva de comportamiento del modulo de presión se realizo

partiendo de los datos obtenidos de las pruebas mencionadas, usando los

siguientes datos:

Tabla 7. Respuesta promedio del modulo de presión.

Valor de la variable

Valor Ideal

0 -0,01

0,2 0,77

0,4 1,6

0,6 2,5

0,8 3,33

1 4,22

1,2 5,04

1,4 5,95

1,6 6,855

1,8 7,695

2 8,57

Graficando los respectivos valores obtenidos se obtienen la curva de

comportamiento real.

Figura 10. Curva de comportamiento del modulo de presión.

y = -1E-05x6 + 0,0003x5 - 0,0038x4 + 0,0196x3 - 0,0493x2 + 0,2882x + 0,0023 R² = 1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

-2 0 2 4 6 8 10

Series1

Polinómica (Series1)

Page 18: Características de los sensores y sistemas de acoplamiento

16

Ecuación Real del modulo de presión

La ecuación que describe idealmente el comportamiento del sensor

es:

y = -1E-05x6 + 0,0003x5 - 0,0038x4 + 0,0196x3 - 0,0493x2 + 0,2882x + 0,0023

R² = 1

Ecuación ideal del modulo de presión.

Se puede observar una tendencia lineal del sensor mas no cumple

completamente con una característica lineal, idealmente se desea obtener

una respuesta lineal del sensor para facilitar su uso y poder predecir de

manera práctica su comportamiento y resultados. Debido a la similitud de la

respuesta real a una línea recta se puede aproximar este comportamiento a

una línea recta y obtener una función ideal de trabajo del sensor.

Usando el rango de medida adaptado del sensor y su respectiva

respuesta se puede obtener su comportamiento ideal, tomando el punto

inicial y el punto final y aplicando la ecuación de la recta se puede obtener su

comportamiento ideal.

Ecuación por partes del modulo de presión.

Para obtener una mejor precisión y conservar la practicidad del uso de

ecuaciones lineales se puede hacer una aproximación del comportamiento

de la galga dividiendo la curva de comportamiento en partes diferentes.

Dividiendo la recta en tres partes distintas se obtiene la siguiente relación.

Recta 1: se toma desde el valor de x=0 hasta x=2,5

Recta 2: se toma desde el valor de x=2,5 hasta x=5,04

Page 19: Características de los sensores y sistemas de acoplamiento

17

Recta 3: se toma desde el valor de x=5,04 hasta x=8,57

De la curva de histéresis se puede apreciar el valor de la máxima

histéresis se da para el valor de presión de 1 Bar dando como resultado una

histéresis máxima de 0,06 el equivalente a 1,01% del Span del voltaje de

salida del acoplamiento del sensor.

Error de la medición del modulo de presión.

Aplicando las ecuaciones calculadas del sensor se puede obtener el

error de la medición y de la variación de las muestras obtenidas se obtiene el

valor de la desviación estándar. Aplicando este enunciado con la formula real

del sensor se obtiene:

Tabla 8. Error y desviación estándar con la función real.

Curva Real

Valor Real

Valor Medido Promedio

Error Promedio

Desviación Estándar

0 0,01 5,66E-03 0

0,2 0,18 -2,04E-02 4,25E-04

0,4 0,39 -1,13E-02 8,20E-04

0,6 0,58 -1,64E-02 6,45E-04

0,8 0,8 3,32E-03 7,13E-04

1 1,02 1,61E-02 7,98E-04

1,2 1,2 2,03E-03 3,52E-04

1,4 1,38 -2,18E-02 6,12E-04

1,6 1,68 7,97E-02 7,50E-04

1,8 1,84 3,90E-02 5,68E-04

2 2,01 9,54E-03 4,30E-04

Page 20: Características de los sensores y sistemas de acoplamiento

18

Estos resultados se obtienen al aplicar a la respuesta del sistema la

ecuación real que define el comportamiento del sensor. Este comportamiento

se muestra en la siguiente ilustración:

Figura 11. Forma del error y dispersión de la función real.

Aplicando el mismo procedimiento para la curva ideal calculada para

el modulo se obtuvo la siguiente tabla de resultados:

Tabla 9. Error y desviación estándar de la función ideal.

Valor Real

Valor Medido Promedio

Error Promedio

Desviación Estándar

0 0 0 0

0,2 0,18 -1,55E-02 5,62E-04

0,4 0,37 -3,17E-02 7,59E-04

0,6 0,58 -1,83E-02 7,05E-04

0,8 0,8 -2,45E-03 3,91E-04

1 0,98 -1,68E-02 4,84E-04

1,2 1,21 6,84E-03 5,92E-04

1,4 1,4 -1,49E-03 7,02E-04

1,6 1,59 -1,47E-03 9,02E-04

1,8 1,83 3,25E-02 3,57E-04

2 2,01 5,72E-03 4,68E-04

-4,00E-02

-2,00E-02

0,00E+00

2,00E-02

4,00E-02

6,00E-02

8,00E-02

1,00E-01

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Error

Dispercion

Page 21: Características de los sensores y sistemas de acoplamiento

19

Obteniéndose las curvas del error y la dispersión del comportamiento

ideal del sensor:

Figura 12. Forma del error y dispersión de la función ideal.

Precisión y Exactitud del modulo de presión.

La precisión del modulo de presión dada por el mayor valor de la

desviación estándar es de 0,008% y la exactitud dada por el máximo cambio

presente en las mediciones se da cuando se mide el valor de 2,01 Bar

cuando la medida está en 2 Bar en el indicador este cambio genera una

exactitud de 1%.

-0,04

-0,03

-0,02

-0,01

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Error

Dispersion

Page 22: Características de los sensores y sistemas de acoplamiento

20

Características del modulo de presión.

Tabla 10. Característica del sistema

Sensor Modulo de Presión

Rango 0 - 2 Bar

Span 2

Ecuación Real y = -1E-05x6 + 0,0003x5 - 0,0038x4 +

0,0196x3 - 0,0493x2 + 0,2882x +

0,0023

R² = 1

Ecuación Ideal

Max Histéresis 1.01% Span de salida

Precisión 0,008%

Exactitud 1%

Método de acondicionamiento de Sensores de Presión

Sensores de Presión Resistivos: Una presión sobre una membrana

hace variar el valor de las resistencias montadas en puente de Wheatstone

apareadas. Las Células de Carga y las Galgas Extensiométricas son

elementos metálicos que cuando se someten a un esfuerzo sufren una

deformación del material, y por lo tanto una variación de su resistencia

interna.

De acuerdo a esto se puede considerar a un sensor que varia su

resistencia al ser sometido una fuerza sobre él como un sensor de presión,

mediante su correcto aplicación se puede adaptar un puente de Wheatstone

dentro de un sistema como medidor de presión, lo cual ya fue reseñado en el

presente documento.

Page 23: Características de los sensores y sistemas de acoplamiento

21

Conclusiones

La galga extensiométrica, consiste en un estampado de una lámina

metálica fijada a una base flexible y aislante. Es utilizada para hacer una

lectura directa de deformaciones longitudinales en cierto punto del material

que se está analizando. La obtención de las características del sensor se

realizaron con pruebas en donde se vario de forma periódica la presión

aplicada al sensor mediante un tronillo micrométrico variando

consecuentemente la deformación en la galga extensiométrica y obteniendo

valores de distancia provenientes del sensor. Esta variación periódica se

basó en incrementos y decrementos de la tensión aplicada (0- 7mm). Se

pudo observar una tendencia lineal del sensor, mas no cumplía

completamente con una característica lineal. Se obtuvo una respuesta (ideal)

lineal del sensor para facilitar su uso y poder predecir de manera práctica su

comportamiento y resultados. Debido a la similitud de la respuesta real a una

línea recta se aproximó este comportamiento a una línea recta y así se

obtuvo una función ideal de trabajo del sensor.

Para el modulo de presión, se utilizó el sistema de medición de

presión formado por el modulo G24/EV de Electrónica Venetta, el cual

permite medir presión de 0 a 2 Bar y cuya salida de voltaje es de 0 a 8 Vdc.

Para la obtención de las características del sensor se procedió a realizar

pruebas en donde se vario de forma periódica la presión. Esta variación

periódica se basa en incrementos y decrementos de la presión de valor de

0,2 Bar.

Page 24: Características de los sensores y sistemas de acoplamiento

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Bibliografía.

http://www.jcee.upc.es/JCEE2002/MAYNEPONENCIA.pdf Sensores,

Acondicionadores y Procesadores de señal. Acondicionamiento de sensores

de presión resistivos.

http://prof.usb.ve/srevolla/Archivos/Instru/Medici%C3%B3n%20de%20Presi%

C3%B3n.pdf métodos e instrumentos de medición de presión.

https://uvirtual.unet.edu.ve/file.php/1236/Sensores_Resistivos.pdf Sensores

resistivos. Galgas extenciometricas.

http://www.unet.edu.ve/aula10c/TAP/Archivos/InstInfTAP2008-3.pdf Manuel

de normas para elaboración de informe de pasantías.

http://laboratorios.fi.uba.ar/lscm/Instrum01.pdf Conceptos y caracterisiticas

de los sensores.