Guia 2da Senso

8/16/2019 Guia 2da Senso

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Potenciometro

Un potenciómetro es uno de los dos usos que posee la resistencia oresistor variable mecánica (con cursor y de al menos tresterminales). Conectando los terminalesextremos a la diferencia de potencial a regular (control detensión), se obtiene entre el terminal central (cursor) y uno de los extremosuna fracción de la diferencia de potencial total, se comporta como un divisor detensión o volta e.

!cuacin caracter"stica

!n teor"a para un conductor cualquiera, su resistencia viene dada por #

x es la distancia recorrida a lo largo de la terminal $ a.

%lfa es la fracción de longitud recorrida.

P es la resistividad del material (&m).

l la longitud.

% su sección transversal.

Caracteristicas del dispositivo• !l valor no siempre es uniforme a lo largo del recorrido.• !n C% pueden existir inductancias parasitas.• 'u valor cambia conforme a la temperatura del medio.• Para resoluciones altas abrá muc o ruido ocasionado por causas

externas.

%plicaciones

ienen diversas aplicacione, sin embargo, es tomado muy com*n que lospotenciómetros sean como perillas reguladoras para alterar diversos factores#frecuencia, tensión, corriente, etc. Control de volumen, frecuencia, graves y

agudos de radios.


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%condicionadores del dispositivo

+ivisor de tensión

P '- - /!0% - -/ !1!'%/ !• +-2!1!/ !'

-P ' +!P !/C- 3! 1'

• 4%5 C '

• 1U-+• %6 !1%C- / P 1

!3P!1% U1%

!6 %3%7 C / !6 8U!' / 2%41-C%+ ' 9P1 %1 %1-%C- /+! 1!'-' !/C-% %6 %'


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0alga extensiometrica

6as galgas extensiom:tricas son sensores cuya resistencia var"a con la fuer;aaplicada< convierte la fuer;a, presión, tensión, peso, etc. en un cambio de la

resistencia el:ctrica el cual puede ser medido. iene un e e activo (longitudinal) para el que la deformación es máxima,mientras que en el e e transversal es prácticamente insensible a ladeformación.

Principio de funcionamiento

'i se considera un ilo metálico de longitud l , sección transversal % yresistividad = , su resistencia el:ctrica esta dada por#

'i se le somete a un esfuer;o en dirección longitudinal, cada una de

las tres magnitudes que intervienen experimentan un cambio, y por lo

tanto 1 tambi:n cambia de la forma#

Principio de funcionamiento

!l cambio de longitud que resulta de aplicar una fuer;a 2 a una pie;aunidimensional, siempre y cuando no se entre en la ;ona de >uencia, esta dadapor la ley de ?oo@e#

+onde#

! A 3odulo de 9oung

B A ensión mecánica

A+eformación unitaria (%dimensional, suele darse en micro deformaciones)


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'i se considera a ora una pie;a que además de longitud l tenga una dimensióntransversal t , como consecuencia de aplicar un esfuer;o longitudinal no solova a cambiar l sino que tambi:n lo ace t .

6a relación entre ambos cambios viene dada por la ley de Poisson.

+onde#

D es denominado coe$ciente de Poisson. 'u valor esta entre E y E.F

Consideraciones del dispositivo

!xisten l"mites que se deben considerar y que son de vital importancia #• 6levar la galga fuera del margen elástico.• !l esfuer;o debe ser trasmitido totalmente a la galga.• 6a galga debe estar aislada el:ctricamente y protegida del ambiente

%plicaciones


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%condicionamiento• +ivisor de tensión• Puente de G eastone• Puente de G eastone lineali;ado con ampli$cador operacional

P '- - /!0% - -/ !1!'%/ !• P!8U!7

%3%7• 01%/

6-/!%6-+%+•

• 'U 6-/!%6-+%+/ !' %/4U!/%

• PU!+!/ '!1%6 !1%+%' P 1!6 !/ 1/

6% !1'% -6-+%+ 8U! -!/!/ 5U/ C / 'U %3%7

1 +

'ensor de temperatura resistivo, es decir, un sensor de temperatura basado enla variación de la resistencia de un conductor con la temperatura. 'us"mbolo es el siguiente, en el que se indica una variaciónlineal con coe$ciente de temperatura positivo.

%l calentarse un metal abrá una mayor agitación t:rmica, dispersándose más

los electrones y reduci:ndose su velocidad media, aumentando la resistencia.% mayor temperatura, mayor agitación, y mayor resistencia.

6a variación de la resistencia puede ser expresada de manera polinómica comosigue a continuación. Por lo general, la variación es bastante lineal enmárgenes amplios de temperatura.

donde#

• es la resistencia a la temperatura de referencia

• es la desviación de temperatura respecto a• es el coe$ciente de temperatura del conductor especi$cado a E HC,

interesa que sea de gran valor y constante con la temperatura


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ipos

Parámetro Platino (Pt) Cobre (Cu) Níquel (Ni)

Resistividad ( ) IE.J I.JKL J.MNN

E.EELMF E.EENL E.EEJMI

OF, FE, IEE, OEE IE FE, IEE, IOE

margen (°C) OEE a QMFE OEE a QOJE ME a QOLE

2uncionamiento

!l material más utili;ado es el platino y al 1 + de este material se le designacomo 1 + PtIEE debido a que a EHC la resistencia es de IEER.

+ebido a la fragilidad de las 1 + se suelen proteger dentro de una cápsula quepuede encontrarse comercialmente con diversas formas.

Acondicionamiento

% pesar de ser un elemento más sensible que las galgas, sueleutili;arse como el puente de G eatstone excitado porcorriente como la medida de L y N ilos.


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3edida a L ilos

6a medida simple a L ilos reba a a la mitad el efecto de la resistencia de losilos y aumenta un poco el costo debido a este tercer ilo.

3edida de cuatro ilos con excitación por corriente

%plicaciones

S 'ensores de temperatura por resistencia para aplicaciones en las industriasde alimentos y bebidas, farmac:utica y biocient"$ca


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S Conexiones de proceso as:pticas adecuadas para aplicaciones demediciones libres de recintos inertes para limpiar y esterili;ar in situ (C-PT'-P)

2oto resistencia

!l 6+1 (6ig t +ependent 1esistor) o resistencia dependiente de lalu; o tambi:n fotoc:lula, es una resistencia que var"a su resistencia enfunción de la lu; que incide sobre su super$cie. Cuanto mayor sea laintensidad de la lu; que incide en la super$cie del 6+1 menor será suresistencia y cuanta menos lu; incida mayor será su resistencia.

!cuación#

+onde#

1# resistencia de la fotorresistencia.

%, # constantes que dependen del semiconductor utili;ado.

!# densidad super$cial de la energ"a recibida

2uncionamiento

6a resistencia de estos tipos de componentes var"a en función de la lu; querecibe en su super$cie. %s", cuando están en oscuridad su resistencia es alta ycuando reciben lu; su resistencia disminuye considerablemente. Cuando incidela lu; en el material fotoconductor se generan pares electrón ueco. %l aberun mayor n*mero de portadores, el valor de la resistencia disminuye. +e estemodo, la fotorresistencia iluminada tiene un valor de resistencia ba o. 6asc:lulas son tambi:n capaces de reaccionar a una amplia gama de frecuencias,incluyendo infrarro o (-1), lu; visible, y ultravioleta (U ). 6os materiales queintervienen en su construcción son 'ulfuro de Cadmio, utili;ado como elementosensible a las radiaciones visibles y sulfuro de plomo se emplean en las 6+1que traba an en el margen de las radiaciones infrarro as. !stos materiales secolocan en encapsulados de vidrio o resina.

'i de amos de iluminar, los portadores foto generados se recombinarán astavolver asta sus valores iniciales. Por lo tanto, el n*mero de portadoresdisminuirá y el valor de la resistencia será mayor. Por supuesto, el material dela fotorresistencia responderá a unas longitudes de onda determinadas.


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%condicionamiento

1.- ivisores de !ensi"n o #olta$e

!l circuito esencial de un divisor de tensión, tambi:n llamado divisor depotencial o divisor de volta e, su fórmula, es#

Como se puede ver, dos resistencias están conectadas en serie con la tensiónde entrada in, que puede ser o no, la tensión de la fuente de alimentación,conectada a 1arriba, la otra resistencia 1aba o conectada a masa. 6a tensiónde la salida out, es el volta e a extremos de 1aba o y viene dada por#

+ependiendo de la con$guración del divisor de volta e con lafotorresistencia sustituyendo a la 1Vaba o o 1Varriba, traba ara como unsensor de oscuridad o un sensor de lu;. !ste circuito da una tensión 4%5%en la salida cuando el 6+1 está en la lu;, y una tensión %6 %cuando la 6+1 está en la penumbra. !l circuito divisor de tensióndará una tensión de la salida que cambia con la iluminación, deforma inversamente proporcional a la cantidad de lu; que reciba.

Un sistema de sensor que funcione como esto se podr"a pensarcomo Wsensor de oscuridadW y se podr"a utili;ar para controlar los circuitos deiluminación que se encienden (conectan) automáticamente por la tarde.

tro tipo de circuito de acondicionamiento es el caso de la imagensiguiente donde se observa un detector de lu;, en el cual el principiof"sico consiste en entregar en la salida, en presencia de lu;, un volta emenor al que ay en presencia de oscuridad puesto que la ca"da devolta e de la salida se mide directamente en la 6+1. 6ográndola 6+1 estáen la lu;, y 4%5% cuando el 6+1 está en la oscuridad. -nvertir el circuito,es decir, el volta e de salida llega a ser %6 , cuando la 6+1está en lalu;, y 4%5% cuando el 6+1 está en la oscuridad.

%.- Puente de &'eatstone

!s obvio que el circuito consiste en dos divisores de tensión. 'uponga que 1Xes un valor de la resistencia desconocida. 'i a ustamos 1C asta que a delsegundo divisor de tensión es igual a b del divisor de tensión del bra;o quecontiene 1X. Cuando los valores de a y b son iguales, se dice que el puenteestá equilibrado. !l punto de equilibrio puede ser detectado conectando unvolt"metro o un amper"metro a trav:s de los terminales de salida entre a y b.%mbas clases de medida dan una lectura cero cuando se alcan;a el equilibrio.


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!n un circuito equilibrado, el cociente 1XT1% es igual al cociente de 14T1C.

!s decir, si los valores del 1%, de 14 y de 1C se saben, es fácil calcular 1X. !ninstrumentos basados en el puente de G eatstone, el 1% y el 14 son $ os y 1Ces a ustable en una escala que var"a de una manera tal que el valor de 1X sepuede leer directamente.

%ctualmente, los circuitos puente de G eatstone no se utili;an generalmentepara medir valores de resistencia, sino que se utili;an en diseYar los circuitossensores.

Cuando se traba a con resistencias dependientes de un parámetro exterior (pore emplo, una 6+1, resistencia dependiente de la lu;), se puede utili;ar elpuente para conocer el valor de la 6+1, y para medir las variaciones de eseparámetro, a trav:s del desequilibrio del puente, lo que se conoce comoPuente de error.

%plicaciones

?ay muc as aplicaciones en las que una fotorresistencia es muy *til. !n casosen que la exactitud de los cambios no es importante como en los circuitos# 6u; nocturna de encendido automático, que utili;a una fotorresistencia paraactivar una o más luces al llegar la noc e. 1el: controlado por lu;, donde elestado de iluminación de la fotorresistencia, activa o desactiva un 1elay (rel:),que puede tener un gran n*mero de aplicaciones.

P '- - /!0% - -/ !1!'%/ !• '!/'-4-6-+%+• 4%5 C '

• ?-' !1!'-'• 1!'PU!' %

6!/ %

6% +- !1'-+%+ 8U! -!/! !/ 6%2%41-C%C- / +!6'!/' 1. PU!+!+-'!7%1'! C /4%' %/ !' 3% !1-%6!'

9 %P%1!/ %/ !/!1 6%3-'3% '!/'-4-6-+%+


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'ensores de presión

6os sensores de presión responden a la presión de un vac"o perfecto, presiónatmosf:rica o a la presión de un segundo sistema. 6os sensores de presiónmiden la presión de un gas o l"quido. 6a presión puede ser generada por unventilador, por una bomba o condensador, una caldera u otros medios.

ipos de sensores de presión• 3ecánicos (directos y elásticos)

4arómetros, manómetros son los e emplos más comunes.

4arómetros

2uncionamiento ienen como componentes principales# tubo de bourdon, elemento enespiral, elicoidal, diafragma y fuelle.!l tubo de 4ourdon es un tubo de sección el"ptica que forma un anillocasi completo, cerrado por un extremo al aumentar la presión en elinterior del tubo, este tiende a endere;arse y el movimiento estransmitido a la agu a.!l elemento espiral se forma arrollando el tubo bourdon en forma de

espiral alrededor de un e e com*n, y elicoidal arrollando más de unaespira en forma de :lice.

3anómetros

!l manómetro es un aparato que sirve para medir la presión de gases ol"quidos contenidos en recipientes cerrados. !xisten, básicamente, dostipos# los de l"quidos y los metálicos. 6os manómetros de l"quidosemplean, por lo general, como l"quido manom:trico el mercurio, quellena parcialmente un tubo en forma de U. !n los manómetros metálicosla presión da lugar a deformaciones en una cavidad o tubo metálico,denominado tubo de 4ourdon en onor a su inventor. !stasdeformaciones se transmiten a trav:s de un sistema mecánico a unaagu a que marca directamente la presión sobre una escala graduada.

• !lectromecánicos!xisten diversos tipos# transmisores electrónicos de fuer;a, resistivos,magn:ticos, capacitivos, extensiometricos y pie;oel:ctricos.

ransmisores electrónicos de fuer;a


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Consiste en una barra r"gida apoyada en un punto sobre la que act*andos fuer;as en equilibrio. !l desequilibrio entre estas dos fuer;as dalugar a una variación de la posición relativa de la barra. Un osciladorgenera una seYal en base a la posición de un sensor. 6a posición delsensor determina la presión e ercida sobre la misma. !xisten tres tipos#detector de inductancia, transformador diferencial y fotoel:ctrico.

1esistivosPara este tipo se aprovec a un cambio de resistencia para medir lapresión del sistema. 'e utili;a un puente de G eastone.

3agn:ticos!xisten dos tipos# -nductancia variable y de reluctancia variable

Capacitivos'e basan en la variación de capacidad que se produce en uncondensador al despla;arse una de sus placas por la aplicación de

presión. 6a placa móvil tiene forma de diafragma y se encuentra situadaentre dos placas $ as. Pueden ser de dos tipos# 2i os o variables.

!xtensiometricos'e basan en la variación de longitud y de diámetro, por lo tanto, deresistencia, que tiene lugar cuando un ilo de resistencia se encuentrasometido a una tensión mecánica por la acción de una presión. !xistendos tipos# galgas cementadas y sin cementar. Cualesquiera de las dosforman parte de un puente de G eastone

%condicionamiento6o más usual para este tipo de sensores es utili;ado el puente deG eastone.

%plicaciones

!n la industria son usados para medir la presión de las calderas quearrastran gases quemados acia el exterior a trav:s de las c imeneas.'e usa en la calibración dealt"metros y estaciones meteorológicas.


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P!1%C-Z/• !1'% -6-+%+• 1!' 6UC- /

C /2-0U1%C- /!' +!3!+-C- /

'ensor 2lex

+ispositivo con la capacidad de aumentar su resistenciadependiendo de la cantidad de >exión que se le e er;a. !staresistencia solo es variable con una dirección de doble;.

%condicionador+ivisor de tensión


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Circuito comprador por accionamiento

!ste comprador ace que, si la tensión de entrada en el borne postivo esmayor que la tensión conectada al borne negativo, la salida será igual a Q . !ncaso contrario, la salida tendrá una tensión ^ .

Caracter"sticas

iene un rango de variabilidad de resistencia de aproximadamente LE NE _ ma `E grados de %ngulo de >exión.%plicaciones

Principalmente se utili;a para proyectos y e ercicios didácticos en el ámbito deingeniera. !specialmente en biolog"a y biónica.

P '- - /!0% - -/ !1!'%/ !• C%P%C-+%+ +!

3!+-1 26!X- /.• !6 %3%7 +!6

+-'P '- -

• / ' / 3U9P1!C-' ' !/ 'U'3!+-C- /!'

6% CU%6-+%+ C / 6%8U! 3-+!/ 6% 26!X- /C 3 '- 2U!1% 2U!1 %

errmistor

Los termistores son sensores de temperatura resistivos donde la el elementosensor cambia su resistencia de acuerdo con las variaciones de temperatura.


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%plicaciones

Puede utili;ar temperatura negativa de un termistor para permitir la resistenciade la bobina de un metro para ser compensado. !l termistor ayuda a que latemperatura suba. 6a resistencia de la bobina es constante. Con el termistor detemperatura del medidor se puede utili;ar en una gama más amplia.+e corriente de arranque +ispositivo

Puede utili;ar un termistor en una fuente de alimentación. Un termistor seutili;a como un dispositivo de corriente de arranque. !n una fuente dealimentación, un termistor proporciona más resistencia, evitando corrientes demovimiento. !l termistor se calienta, lo que permite mayores >u os decorriente.%utomotrices %plicaciones

aplicaciones automotrices son otra de las muc as aplicaciones para untermistor. !n un automóvil, puede utili;ar un termistor para controlar latemperatura del aceite y refrigerante. Un termistor tambi:n regula latemperatura de la bater"a.

P '- - /!0% - -/ !1!'%/ !• 4%5 C '• %3P6- 1%/0

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6% CU%6-+%+ C / 6%8U! 3-+!/ 6% 26!X- /C 3 '- 2U!1% 2U!1 %

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