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DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGIA Y MECANICA Laboratorio de Instrumentación Industrial Mecánica Laboratorio de Instrumentación Mecatrónica 1 Elaborado: Luis Echeverría Y. Pág. 1 of 6 1. Tema: Simulación de un sensor mediante su función de transferencia y análisis dinámico del mismo. 2. Objetivos: a. Simular el funcionamiento dinámico de un sensor, partiendo de su modelo físico – matemático. b. Manipular una herramienta para la simulación dinámica de un sensor en base a su función de transferencia. 3. Teoría. Las mediciones son, excepcionalmente, independientes del tiempo, por lo tanto estas presentan un componente dinámico, que es necesario conocerlo para poder interpretarlas. Para poder apreciar la capacidad y uso de los instrumentos, es necesario conocer los tipos de respuestas en el tiempo y desarrollar un modelo matemático que permita comprender estos funcionamientos. La función de transferencia, relaciona algébricamente la salida con la entrada de un sistema en términos de la variable de Laplace. Esta función permite separar los tres elementos de un sistema: entrada, sistema y salida. I(s) O(s) Donde: 1 2 3 1 2 3 0 1 2 3 1 2 3 0 ......... () () () ......... m m m m m m m m n n n n n n n n bs b s b s b s b Os Gs n m Is as a s a s a s a 4. Trabajo preparatorio. a. Consulte la forma como se ingresa la característica dinámica de un sensor usando SIMULINK, y obtener la respuesta para entradas en escalón, pulso y rampa. Busque ayuda en la dirección WEB: http://www.mathworks.com/access/helpdesk_r13/help/toolbox/simulink/ b. Obtenga la función de transferencia de una termocupla, un acelerómetro (con masa, resorte y amortiguador) y un motor de DC. En base a los modelos y ecuaciones matemáticas de estos dispositivos. c. Determine los tres tipos posibles de respuesta transitoria para una entrada escalón en un sistema de segundo orden. 1 2 3 1 2 3 0 1 2 3 1 2 3 0 ......... ......... m m m m m m m m n n n n n n n n bs b s b s b s b as a s a s a s a

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    LaboratoriodeInstrumentacinMecatrnica1

    Elaborado:LuisEcheverraY. Pg.1of6

    1. Tema:Simulacindeunsensormediantesufuncindetransferenciayanlisisdinmicodel

    mismo.

    2. Objetivos:a. Simularelfuncionamientodinmicodeunsensor,partiendodesumodelofsico

    matemtico.b. Manipularunaherramientaparalasimulacindinmicadeunsensorenbaseasu

    funcindetransferencia.

    3. Teora.Lasmedicionesson,excepcionalmente, independientesdel tiempo,por lo tantoestaspresentanuncomponentedinmico,queesnecesarioconocerloparapoder interpretarlas.Parapoderapreciar lacapacidad y uso de los instrumentos, es necesario conocer los tipos de respuestas en el tiempo ydesarrollar unmodelomatemtico que permita comprender estos funcionamientos. La funcin detransferencia, relaciona algbricamente la salida con la entrada de un sistema en trminos de lavariabledeLaplace.Estafuncinpermitesepararlostreselementosdeunsistema:entrada,sistemaysalida.

    I(s)O(s)Donde:

    1 2 31 2 3 0

    1 2 31 2 3 0

    .........( )( )( ) .........

    m m m mm m m m

    n n n nn n n n

    b s b s b s b s bO sG s n mI s a s a s a s a s a

    4. Trabajopreparatorio.

    a. ConsultelaformacomoseingresalacaractersticadinmicadeunsensorusandoSIMULINK,yobtenerlarespuestaparaentradasenescaln,pulsoyrampa.BusqueayudaenladireccinWEB:http://www.mathworks.com/access/helpdesk_r13/help/toolbox/simulink/

    b. Obtengalafuncindetransferenciadeunatermocupla,unacelermetro(conmasa,resorteyamortiguador)yunmotordeDC.Enbasealosmodelosyecuacionesmatemticasdeestosdispositivos.

    c. Determinelostrestiposposiblesderespuestatransitoriaparaunaentradaescalnen

    unsistemadesegundoorden.

    1 2 31 2 3 0

    1 2 31 2 3 0

    ..................

    m m m mm m m m

    n n n nn n n n

    b s b s b s b s ba s a s a s a s a

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    LaboratoriodeInstrumentacinMecatrnica1

    Elaborado:LuisEcheverraY. Pg.2of6

    5. Equiponecesario.a. Computador,b. MatlabconSIMULINK.c. Funcionesdetransferencia

    6. Procedimiento.

    a. Ingreselasfuncionesdetransferenciadelosinstrumentosindicadoseneltrabajopreparatorio.

    b. Halleydibujelarespuestadelosinstrumentosalassealesindicadasenlahojaderesultados,consigneenlamismalasrespuestas

    c. Ingresediferentesvaloresdelosparmetrosdelacelermetroparaobtenerrespuestas:subamortiguada,crticamenteamortiguadaysobreamortiguadaparalaentradaescalnindicadaenlahojaderesultados

    7. Informedelaboratorio.

    Presenteelinformeconloselementosqueenestedocumentodebenestar,aadacomoanexoalinformelashojasdedatosescaneadasycorrectamenterevisadas,ycompruebetericamentelosresultadosobtenidosenlahojadedatos,hallandolasecuacionesdelasrespuestas.

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    LaboratoriodeInstrumentacinMecatrnica1

    Elaborado:LuisEcheverraY. Pg.3of6

    HOJADERESULTADOSGUIAL GRUPONo:

    Integrantes:

    PARTEB:Termocupla:EntradaSalida

    EntradaSalida

    EntradaSalida

    Revisado:___________________________

    120C

    T

    t

    V

    t

    350C

    T

    t

    V

    t

    120C

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    t0

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    LaboratoriodeInstrumentacinMecatrnica1

    Elaborado:LuisEcheverraY. Pg.4of6

    HOJADERESULTADOSGUIAL GRUPONo:

    Integrantes:

    Acelermetro:EntradaSalida

    EntradaSalida

    EntradaSalida

    Revisado:___________________________

    2G

    a

    t

    y

    t

    10G

    a

    t

    y

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    LaboratoriodeInstrumentacinMecatrnica1

    Elaborado:LuisEcheverraY. Pg.5of6

    HOJADERESULTADOSGUIAA GRUPONo:

    Integrantes:

    MotordeDC:EntradaSalida

    EntradaSalida

    EntradaSalida

    Revisado:___________________________

    24V

    V

    t

    t

    32V

    V

    t

    t

    6V

    V

    t

    t0

    10s

  • DEPARTAMENTODECIENCIASDELAENERGIAYMECANICALaboratoriodeInstrumentacinIndustrialMecnica

    LaboratoriodeInstrumentacinMecatrnica1

    Elaborado:LuisEcheverraY. Pg.6of6

    HOJADERESULTADOSGUIAA GRUPONo:

    Integrantes:

    PARTEC:Acelermetro:Entrada

    SalidaSobreamortiguadaParmetros:M=________c=_________k=_________SalidaCrticamenteAmortiguadaParmetros:M=________c=_________k=_________SalidaSubamortiguadaParmetros:M=________c=_________k=_________

    Revisado:___________________________

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