Tecnolog

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Tecnología de ControlSEÑALES
UNIVERSIDAD DE SALAMANCA I.T.I.G
mail toles_at_usal.es web dim.usal.es/eps/im Despac
ho 248 Laboratorio 016, Ingeniería Mecánica
Roberto J. GARCIA MARTIN Dpto. INGENIERIA
MECANICA E.P.S. ZAMORA
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Información de estado los captadores.

• Las grandes familias de captadores se distinguen
  por el tipo de señales que transmiten
• Todo nada.
• Numéricas.
• Analógicas.
• Las señales analógicas o numéricas codifican la
  información de naturaleza, eléctrica, física,
  cinemática,

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Información de estado los captadores.
Clasificación (en función de su naturaleza)

• Posición / Desplazamiento.
• Finales de carrera mecánicos.
• Detectores de proximidad.
• Inductivos.
• Capacitivos.
• Ópticos.
• Detectores lineales.
• Angulares.
• Velocidad.
• Tacómetros.
• Ópticos.
• Presión.
• Mecánicos.
• Piezoeléctricos.
• Resistivos.
• Temperatura.
• Otros.

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Información de estado los captadores.

• Posición / Desplazamiento.
• Finales de carrera mecánicos.
• Palanca
• Embolo
• Varilla

Uso
Detección de piezas móviles. Sistema de
actuación mecánico, consistente en la actuación
sobre palancas a fin de conmutar una serie de
contactos eléctricos.
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Información de estado los captadores.

• Posición / Desplazamiento.
• Detectores de proximidad.
• Inductivos.

• Sensible a a materiales ferromagnéticos
• Tipo Reed.
• Se hace uso de un campo magnético estático,
  modificado por la presencia de materiales
  ferromagnéticos (objeto de la detección).
• No necesitan alimentación.
• Uso
• Alta cadencia de conmutación
• Sitios donde no se pueden alojar detectores
  mecánicos, bien por espacio o por condiciones
  ambientales.
• Inconveniente influencia de campos magnéticos.

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Información de estado los captadores.

• Posición / Desplazamiento.
• Detectores de proximidad.
• Inductivos.

Sensibles a materiales metálicos. Se hace uso de
las corrientes de Foucault (se registran
pérdidas). Consistente en el uso de un campo
variable cuya dispersión en el espacio define el
campo de sensibilidad del dispositivo. Necesitan
alimentación, versiones en alterna y continua. El
componente más importante es el circuito de
resonancia LC.
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Información de estado los captadores.

• Posición / Desplazamiento.
• Detectores de proximidad.
• Inductivos.

• Inconveniente
• Distancia máxima 40 mm.

Uso Mismas ventajas que los anteriores, sin
necesidad de contacto mecánico.
Distancia de reacción, d0 2 mm 10 8 mm 10 10 mm 10
Campo de temperaturas -25 a 70 C -25 a 70 C -25 a 70 C
Campo de tensiones 10 a 30 V 10 a 30 V 10 a 30 V
Corriente en vacio 10 mA (24 V) 10 mA (24 V) 10 mA (24 V)
Corriente de carga máxima 400 mA 15 400 mA 15 400 mA 15
Histéresis 15 de d0 15 de d0 15 de d0
Repetibilidad 0,01 mm 0,01 mm 0,01 mm
Montaje No enrasado No enrasado Enrasado
Frecuencia de conexiones Max. 2 kHz Max. 1 kHz Max. 300 kHz
Protección IP67 IP67 IP67
Empalme 3 m de cable 3 x 3 m de cable 3 x 3 m de cable
Empalme 3x0,34 mm2 3x0,34 mm2 3 x 0,34 mm2
Empalme marron marron marron
Empalme -azul -azul -azul
Empalme A negro A negro A negro
Conexionado.
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Información de estado los captadores.

• Posición / Desplazamiento.
• Detectores de proximidad.
• Capacitivos.

Basados en variaciones de campo eléctrico.
Aumento de la capacidad. El electrodo sensor en
forma de disco, junto a una pantalla forman el
condensador de un oscilador RC.
Uso
Distancia de reacción do 15 mm
Tensiones de alimentación 24V 15
Corriente de temperaturas 15 mA
Campo de temperaturas 0 a 60 C
Corriente de carga máxima 200 mA
Frecuencia de conexiones Max. 100 Hz
Protección IP67

• Líquidos conductores y no cond.
• Objetos, incluso pulvurentas.

Inconveniente

• No pueden ser usados para adhesivos.
• Límite, según densidad del objeto.

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Información de estado los captadores.

• Posición / Desplazamiento.
• Detectores de proximidad.
• Opticos.

Efecto fotoeléctrico-Infrarrojo Distancias
variables
Uso

• Tipos
• Reflex
• Barrera

• Medición de niveles, protección.
• Objetos, incluso pulvurentas.

Inconveniente

• Sustancias pulvurentas.
• Límite, según color y brillo del objeto.

Nota grandes distancias, sistemas radar y laser,
Ec. De ondas.
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Información de estado los captadores.

• Posición / Desplazamiento.
• Detectores Lineales.

• Desgaste

Inconveniente
Uso
Medida de distancias cortas Potenciómetros.
Solución Empleo de encoder lineales. Reglas
graduadas según código Gray
Absoluto
Relativo
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Información de estado los captadores.

• Posición / Desplazamiento.
• Detectores Lineales.

Uso Pequeños desplazamientos.
Resistivos Galgas extensiométricas RRo(1K ?)
/ K, factor de galga
(a) disposición, simple (b) cruzada
Capacitivos Se utiliza un sistema formado por
dos devanados planos de igual paso. Fijo
móvil. Si el devando fijo, que cubre todo el
campo de medida, se alimenta con corriente
alterna, inducirá sobre el móvil una señal cuya
amplitud dependerá de la fase en que se
encuentren ambos devanados.
?,Paso devanados.
Capacitivos Se pueden medir distancias de
metros, no se emplean por su poca exactitud.
Basados en la variación de la capacidad al variar
la distancia entre placas.
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Información de estado los captadores.

• Posición / Desplazamiento.
• Detectores Angulares.

• Mismo principio que los detectores lineales.
• Tipos
• Resistivos- potenciómetros.
• Inductivos resolver y syncro.
• Capacitivos.
• Discos codificados.

Resistivos Inconveniente contactos móviles,
por lo que suelen ser sustituidos por sistemas
inductivos
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Información de estado los captadores.

• Posición / Desplazamiento.
• Detectores Angulares.

Inductivos Syncro, parecido a un alternador
trifásico, cuando se alimenta el rotor con
corriente alterna se inducen en los devanados del
estator tres tensiones función del ángulo Q del
rotor con cada devanado. Para la lectura de Q se
recurre a un segundo syncro que actúa tras
recibir las tres tensiones del syncro emisor y
pone la posición del rotor en función de estas
tensiones.
Si en lugar de utilizar un generador trifásico se
emplea uno bifásico con los devanados a 90º, se
denomina Resolver.
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Información de estado los captadores.

• Posición / Desplazamiento.
• Detectores Angulares.

Encoder Para detectar posiciones angulares, se
utilizan discos codificados o encoders. Además en
función de la frecuencia un reloj, se puede
determinar también la velocidad.
De uso muy generalizado en máquina-herramienta
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Información de estado los captadores.

• Velocidad.
• Tacómetro.

Instrumento que indica la velocidad generalmente
en r.p.m. Mide la magnitud física o mecánica,
de la que se conoce la ley de variación en
función de la velocidad. Normalmente son
electrónicos y producen una tensión proporcional
a la rotación.
e, tensión de salida K, const. proporcionalidad B,
inducción magnética-const. w, velocidad angular
eK B w
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Información de estado los captadores.

• Velocidad.
• Optico.

Se dispone de un eje con una referencia para el
sensor, seríamos capaces de generar una tensión
proporcional a la velocidad de generación de los
pulsos. Adaptado al tipo de sensor
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Información de estado los captadores.

• Presión.
• Mecánicos.

Transductores de presión Son de medida directa,
comparando con la referencia. Líquido de densidad
y altura conocida. Tipos
Manómetro de presión absoluta combinación de dos
fuelles, uno de medida de Prelativa y otro de
Patmosférica, la combinación nos da la Pabsoluta.
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Información de estado los captadores.

• Presión.
• Mecánicos.

Manómetro de columna de líquido para medida de
bajas presiones se emplean manómetros en U. con
agua, mercurio o tetrabromoetano, siendo este el
más común.
Son muy precisos
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Información de estado los captadores.

• Presión.
• Mecánicos.

Basados en la deformación provocada por el
líquido sometido a presión Tipos Bourdon,
diafragma y fuelle.
Bourdon de sección elíptica, metálico y curvado,
en forma anular. Cerrado por un extremo y el otro
sometido a presión,con lo cual tiende a
enderezarse. El movimiento se amplifica,
directamente sobre un indicador o se emplea para
generar una señal eléctrica.
Diafragma consistente en una o varias cápsulas
circulares cerradas por dos campanas, funciona
como el manómetro de Pabsoluta en el que se
desplaza el diafragma. Se utiliza para pequeñas
presiones.
Fuelle parecido al anterior, pero de una sola
pieza flexible axialmente, puede dilatarse o
contraerse con un desplazamiento considerable
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Información de estado los captadores.

• Presión.
• Electro - Mecánicos.

Utilizan uno de los anteriores (Bourdon,
diafragma y fuelle) junto con un transductor
elástico que genera la señal eléctrica.

• Tipos
• Transmisores eléctricos de equilibrio de fuerzas
• Resistivos
• Magnéticos
• Capacitivos
• Extensiométricos
• Piezoeléctricos

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Información de estado los captadores.

• Presión.
• Electro - Mecánicos.

Piezoeléctrico
Resistivo
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Información de estado los captadores.

• Temperatura.

La medida de temperatura es uno de los parámetros
más frecuentes

• Tipos
• Termorresistencias
• Termistores
• Termopares
• Pirómetros

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Información de estado los captadores.

• Temperatura.

Termorresistencias
Comportamiento no lineal
Ro, Resistencia en ohmios a 0 ºC RT, Resistencia
en ohmios a T ºC a, coeficiente de temperatura
RT Ro(1 aT)
Comportamiento lineal
RT Ro(1 aT bT2 ..)
a,b coeficientes de temperatura

• Tipos
• Platino, hasta 750ºC
• Niquel y Cobre hasta 150ºC
• Wolframio por encima de 1000ºC

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Información de estado los captadores.

• Temperatura.

Termorresistencias
El sistema se constituye con el material de
medida, el cual se bobina sobre un núcleo
cerámico, protegido con óxido de magnesio, bajo
cubierta metálica. Valor aplicaciones
industriales 100O
Puente de Wheastone. Rx es la resistencia
desconocida, R1 es una resistencia variable en la
que se conoce su variación (esta convenientemente
calibrada) y R2 y R3 son resistencias fijas
conocidas. Con la disposition de la figura, la
resistencia R1 varía hasta que la lectura del
voltímetro es nula, en cuyo caso no pasa
corriente de A a B. En tal situación, al ser el
potencial de A y de B el mismo, la caida de
tensión en R1 y R2 sera igual. Lo mismo sucede
con Rx y R3, con lo que se cumple
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Información de estado los captadores.

• Temperatura.

Termistores
Son semiconductores a base de óxidos metálicos en
los cuales su coeficiente de temperatura tiene un
valor muy elevado y varían de forma lineal con
esta.

• Tipos
• PTC sondas de resistencia con coeficiente de
  temperatura positivo. Rango, -20ºC a 60ºC.
• NTC Coef. Temperatura negativo.

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Información de estado los captadores.

• Temperatura.

Termopares
Basados en la unión de dos metales distintos por
uno de sus extremos. La temperatura sobre la
unión genera una diferencia de potencial en sus
extremos libres, la cual es proporcional a la
diferencia entre los termopares de los extremos.

• La fem desarrollada en un circuito termoeléctrico
  obedece a dos efectos termoeléctricos
  determinados
• Efecto Peltier, que provoca la liberacion o
  absorcion de calor en la union de dos metales
  distintos cuando circula una corriente a través
  de la union.
• Efecto Thomson, que consiste en la liberacion o
  absorcion de calor cuando una corriente circula a
  través de un metal homogéneo en el que existe un
  gradiente de temperatura.

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Información de estado los captadores.

• Temperatura.

Termopares

• Tipos
• Cobre-Constantan (tipo T). Para bajas
  temperaturas entre -200 y 260 C. Son resistentes
  a la corrosion y pueden utilizarse en atmosferas
  oxidantes o reductoras.
• Hierro-Constantan (tipo J). Campo de medida
  entre 300 y 750 C. Se emplean para atmosferas
  con escaso oxígeno libre. La oxidación del hilo
  de hierro aumenta por encima de los 550 C.
• Cromel-Alumel (tipo K). Se utiliza en atmosferas
  oxidantes y a temperaturas de trabajo entre los
  500 y 1000 C.
• Estos son los mas importantes, aunque también se
  emplean
• Cromel-Constantan (tipo E). Hasta los 1200 C.
  Validos para atmosferas oxidantes.
• Platino-Platino Rodio (R y S). Se utiliza para
  medir por encima de 1500ºC

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Información de estado los captadores.

• Temperatura.

Pirómetros de radiación
Se basan en la ley de Stefan-Boltzmann La
intensidad de energía radiante emitida por la
superficie de un cuerpo es función de la cuarta
potencia de temperatura absoluta del cuerpo.
Es T4

• Tipos
• Pirómetros ópticos. Se basan en la desaparición
  visual del filamento de una lámpara al contacto
  con la imagen del objeto enfocado.
• Pirómetros de radiación total. Formados por una
  lente que convierte la radiación del objeto
  caliente en una termopila de pequenas
  dimensiones.

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Información de estado los captadores.

• Otros.

Transductores de luz
Hacen uso de las radiaciones luminosas. Son
afectados en sus propiedades eléctricas por las
radiaciones, sean o no de luz visible.

• Tipos - Fotodiodos.
• - Resistencias LDR.

Fotodiodos. En este caso, al incidir la luz
sobre este elemento, se genera una corriente
eléctrica. Cuando no hay luz se comporta como un
diodo normal. Los paneles solares estan formados
por fotodiodos. Este elemento, junto con el
fototransistor (más sensible y que amplifica el
efecto de la luz incidente) y el diodo emisor de
luz (LED) son la base de este tipo de
detectores. También pueden distingir colores.
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Información de estado los captadores.

• Otros.

Transductores de luz
Resistencias LDR. Las resistencias LDR (Light
Dependent Resistors), también denominadas
fotorresistencias, utilizan la propiedad de
algunos materiales de variar su resistencia
eléctrica con luz. La ley de variación de la
resistencia en función de Ia energía luminosa (E)
recibida es R KE-a Donde K y a dependen
del material que constituye la fotorresistencia.
A partir de aquí se comprende fácilmente su
utilización, que será idéntica a Ia de cualquier
transductor que emplea la resistencia como
propiedad eléctrica (galgas y pirómetros).
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Información de estado los captadores.

• Otros.

Detectores de nivel (ultrasonidos)
Sondas de humedad
Etc
Detectores de incendios