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Valentin Osuna

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VALENTIN OSUNA GONZALEZ

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SENSORES Y TRANSDUCTORES

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1.............Introduccin...3 1.1..Sistemas de control de lazo abierto y cerrado....4 1.1.1.. Lazo abierto........4 1.1.2...Lazo cerrado...4 1.2..Tipos de sistemas automticos de control......5 1.2.1...Sistemas automticos de control secuencial..5 1.2.2...Sistemas automticos de regulacin..5 2.Definicin..6 3.Caractersticas de los sensores...7 3.1..Caractersticas estticas.....7 3.2..Caractersticas dinmicas......9 4.Clasificacin........10 4.1..Segn el principio de funcionamiento.....11 4.2..Segn el tipo de seales que generan..13 4.3..Segn el campo de los valores que miden...15 4.4..Segn la forma constructiva.....16 4.5..Atendiendo al fundamento fsico......16 4.6..Segn el tipo de variable fsica.....18 4.6.1...Posicin lineal o angular...19 4.6.1.2Potencimetros..........19 4.6.1.2Encoders23 4.6.1.3Sensor Hall27 4.6.1.4Sincros y resolvers.. .31 4.6.2...Desplazamiento y deformacin........................................................33 4.6.2.1Galgas extensiomtricos...33 4.6.2.2Magneto-resistivos38 4.6.2.3LVDT39 4.6.3...Velocidad lineal y angular....41 4.6.3.1Sensores de velocidad lineal.41 4.6.3.1.1.Dinamo tacomtrica..41 4.6.3.1.2.Tacoalternador...42 4.6.3.2RVDT42 4.6.4...Aceleracin43 4.6.4.1Acelermetro..43 4.6.5...Fuerza y par....44 4.6.6Presin...44 4.6.6.1.Piezoelctricos...44 4.6.6.2.Membrana..45 4.6.6Caudal....47 4.6.6.1.Turbina...47 4.6.6.2.Magntico...48 4.6.6.3.Ultrasnico.48 4.6.7Temperatura...49 4.6.7.1.Termopar49 4.6.7.2.RTD52 4.6.7.3.Termistor54 4.6.7.3.1..PTC.55 4.6.7.3.2..NTC56

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4.6.7.4.Termmetro bimetlico..56 4.6.7.5.Termmetro de bulbo y capilar...57 4.6.7.6.Termmetro de vidrio.....57 4.6.7.7.Termmetros basados en un circuito integrado..58 4.6.7.8.Sensores de silicio con efecto resistivo. .58 4.6.7.9.Cmara termogrfica...59 4.6.7.10....Sensores de temperatura con semiconductores..59 4.6.7.11Pirmetro de radiacin...60 4.6.7.12Pirmetro optico.60 4.6.8.Sensores de presencia o proximidad..61 4.6.8.1..Inductivos...62 4.6.8.2..Capacitivos.63 4.6.8.3..pticos64 4.6.8.3.1Fotoelctricos.65 4.6.8.3.1.1.Fotodiodo67 4.6.8.3.1.2.LDR67 4.6.8.3.1.3.Fototransistor..68 4.6.8.3.1.4.Clula fotoelctrica.68 4.6.8.4Finales de carrera...69 4.6.8.5Detectores ultrasnicos..70

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1. INTRODUCCIN:Un sistema automtico de control es un conjunto de componentes fsicos conectados o relacionados entre s, de manera que regulen o dirijan su actuacin por s mismos, es decir sin intervenciones de agentes exteriores (o con la intervencin humana mnima), corrigiendo adems los posibles errores que se presenten en su funcionamiento. Todo sistema automtico, por simple que sea, se basa en la idea de Lazo o Bucle: Captadores: Mediante estos, percibe la condicin o estado de reposo. Automatismos o Unidad de Control: En la Unidad de Control existir un principio de control que en funcin del estado del proceso, calcula acciones de control u rdenes tendentes a llevar dicho proceso al estado deseado de funcionamiento. Actuadores: Dichas rdenes son traducidas a acciones de control, que son aplicadas al proceso mediante los accionadores o actuadores. Nivel de Supervisin: El automatismo puede generar tambin informacin elaborada del proceso o recibir consignas de funcionamiento desde un nivel superior de supervisin.

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1.1. Sistemas de control de lazo abierto y cerrado:1.1.1. Lazo abierto: La accin de control no es afectada por la salida del sistema. Se caracteriza porque, una vez hechas las actividades, ejecutan un proceso durante un tiempo fijado, independientemente del resultado obtenido, el cual no es comprobado. Un ejemplo de lazo abierto es una tostadora o una lavadora automtica.

1.1.2. Lazo cerrado: Las acciones de control dependen de la referencia y de la propia salida del sistema. En ocasiones queremos que la seal a controlar alcance un valor determinado, para ello el sistema tiene que medir continuamente dicha seal para alcanzar ese valor deseado. En este caso el sistema es realimentado, y hablamos de un sistema automtico de lazo cerrado. Un ejemplo de lazo cerrado es el piloto automtico de un avin o un termostato.

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1.2. Tipos de Sistemas Automticos de Control:Existes dos grandes tipos de Sistemas Automticos de control: Los sistemas Automticos de Control Secuencial. Los sistemas Automticos de Regulacin.

1.2.1. Sistemas Automticos de Control Secuencial: Son los sistemas automticos en los que el proceso a controlar en un sistema de eventos discretos. En este sistema de control se emplean variables todo/nada.

Sistemas Automticos de Regulacin: Son los sistemas automticos en los que el proceso a controlar es continuo. Habitualmente se persigue que un conjunto de una o varias variables continuas del proceso alcancen valores especificados por otras tantas referencias o consignas. En este sistema de control se emplean las variables analgicas. Un ejemplo es el sistema de control de altura de un avin o un sistema de control de la posicin de un brazo de un robot.

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2. DEFINICION: Sensor: Un sensor es un dispositivo diseado para recibir informacin de una magnitud del exterior y transformarla en otra magnitud, normalmente elctrica que seamos capaces de cuantificar y manipular. Transductor: Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energa de entrada, en otra diferente de salida, es decir, sirve para convertir un tipo de seal en otro. Los seis tipos de seales mas usadas en el control industrial son: mecnicas, trmicas, magnticas, elctricas y pticas y moleculares.

Un sensor se diferencia de un transductor en que el sensor est siempre en contacto con la variable a medir o controlar, y la salida de ste puede hacerse pasar a travs del transductor para convertirla a otro tipo de seal o energa. Hay ocasiones en las que sensor y transductor se emplean como sinnimos, pero sensor sugiere un significado ms extenso: la ampliacin de los sentidos para adquirir un conocimiento de cantidades fsicas que, por su naturaleza o tamao, no pueden ser percibidas por los sentidos. Por otro lado, transductor sugiere que la seal de entrada y la de salida no deben ser homogneas. Para el caso de que lo fueran se propuso el trmino modificador, pero no ha encontrado aceptacin.

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3. CARACTERSTICAS GENERALES DE LOS SENSORES:El transductor ideal sera aquel en que la relacin entre la magnitud de entrada y la magnitud de salida fuese proporcional y de respuesta instantnea e idntica para todos los elementos de un mismo tipo. Sin embargo, la respuesta real de los transductores nunca es del todo lineal, tiene un rango limitado de validez, suele estar afectada por perturbaciones del entorno exterior y tiene un retardo en la respuesta. Las caractersticas de los transductores se pueden agrupar en dos grandes bloques: Caractersticas estticas, que describen la actuacin del sensor en rgimen permanente o con cambios muy lentos de la variable a medir. Caractersticas dinmicas, que describen el comportamiento del sensor en rgimen transitorio.

3.1. Caractersticas estticas: Rango de medida: Es el conjunto de valores que puede tomar la seal de entrada comprendidos entre el mximo y el mnimo detectados por el sensor con una tolerancia de error aceptable. Resolucin: Indica la capacidad del sensor para discernir entre valores muy prximos de la variable de entrada. Indica que la variacin de la seal de entrada produce una variacin detectable en la seal de salida. Precisin (fidelidad): Define la variacin mxima entre la salida real obtenida y la salida terica dada como patrn para el sensor. Repetitibilidad: Indica la mxima variacin entre valores de salida obtenidos al medir varias veces la misma entrada con el mismo sensor y en idnticas condiciones ambientales. Linealidad: Un transductor es lineal si existe una constante de proporcionalidad nica que relaciona los incrementos de la seal de salida con los respectivos incrementos de la seal de entrada en todo el rango de medida.

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Sensibilidad: Indica la mayor o menor variacin de la seal de salida por unidad de la magnitud de entrada. Cuanto mayor sea la variacin de la seal de salida producida por una variacin de la seal de entrada, el sensor es ms sensible. Ruido: Es cualquier perturbacin aleatoria del propio sistema de medida que afecta la seal que se quiere medir. El offet, o desviacin cero refleja el valor medido cuando el sensor debera devolver cero. Genera un error, pero es ms fcil de corregir. Alcance (span): Es la diferencia algebraica entre los valores superior e inferior del campo de medida del instrumento. Zona muerta: Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicacin o la seal de salida del instrumento. Es decir que no produce respuesta. Viene dada en tanto por ciento del Span de la medida. Campo de medida con elevacin cero: Es aquel campo de medida en el que el valor cero de a variable o seal de medida, es mayor que el valor inferior del Rango. Elevacin de cero: Es la cantidad con que el valor cero de la variable supera el valor inferior del rango de medicin. Puede expresarse en unidades de la variable medida o en porcentaje de span. Campo de medida con supresin de cero: Es aquel campo de medida, en el que el valor cero de la variable o seal de medida, es menor que el valor inf

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