introduccion ala mecatronica

TERMOPAR

Un termopar es un transductor formado por la unión de dos metales distintos que produce un voltaje (efecto Seebeck), que es función de la diferencia de temperatura entre uno de los extremos denominado "punto caliente" o unión caliente o de medida y el otro denominado "punto frío" o unión fría o de referencia.En Instrumentación industrial, los termopares son ampliamente usados como sensores de temperatura. Son económicos, intercambiables, tienen conectores estándar y son capaces de medir un amplio rango de temperaturas. Su principal limitación es la exactitud ya que los errores del sistema inferiores a un grado Celsius son difíciles de obtener.El grupo de termopares conectados en serie recibe el nombre de termopila. Tanto los termopares como las termopilas son muy usados en aplicaciones de calefacción a gas.

MODALIDADES DE TERMOPARES:Los termopares están disponibles en diferentes modalidades, como sondas. Estas últimas son ideales para variadas aplicaciones de medición, por ejemplo, en la investigación médica, sensores de temperatura para los alimentos, en la industria y en otras ramas de la ciencia, etc.A la hora de seleccionar una sonda de este tipo debe tenerse en consideración el tipo de conector. Los dos tipos son el modelo estándar, con pines redondos y el modelo miniatura, con pines chatos, siendo estos últimos (contradictoriamente al nombre de los primeros) los más populares.Otro punto importante en la selección es el tipo de termopar, el aislamiento y la construcción de la sonda. Todos estos factores tienen un efecto en el rango de temperatura a medir, precisión y fiabilidad en las lecturas.

MARIO DE JESUS HERRERA DOMINGUEZ MECATRONICA 1

TIPOS DE TERMOPARES:


RTD

Una característica de los metales es que su resistencia eléctrica es función de la temperatura del metal. Así, un alambre de metálico de longitud l, combinado con un dispositivo de medición de resistencia es un sistema de medida de temperatura. Los sensores de temperatura basados en el efecto de la resistencia de un metal se conocen como detectores de temperatura resistivos (RTD). Los RTD se usan para medir directamente la temperatura, tienden a ser muy estables. Por otra parte, las sondas RTD son en general físicamente más grandes que las termocuplas, resultando en un resolución espacial más pobre y una respuesta transitoria más lenta. Los sensores RTD más comunes se construyen de platino, aunque se pueden utilizar otros metales incluyendo níquel y aleaciones de níquel

Son elementos resistivos basados en conductores metálicos que cambian su resistencia eléctrica en función de la temperatura. Este cambio en resistencia se puede medir ya sea con un instrumento analógico o digital. Esto quiere decir que un sensor (RTD) cambia su valor de resistencia en función del cambio de temperatura. Estos se pueden fabricar en Cobre, Níquel y Platino.

En el mercado los más comunes son los PT-100 (Ω) ohms 0 °C donde PT significa Platino, 100 significa 100 (Ω) ohms a 0 °C (valor de resistencia).


Ensambles de Bulbo de Resistencia (RTD).

ELEMENTO:PT-100 – ohmsPT-500 - ohmsPT-1000 - ohms EX/ACTITUD:- Clase B (estándar) ± 0.3°C- Clase A ± 0.15°C NUMERO DE ELEMENTOS:- Sencillo 2 hilos- Sencillo 3 hilos- Sencillo 4 hilos- Doble 4 hilos- Doble 6 hilos. CABEZA DE CONEXIÓN:- Aluminio roscada (nacional). - Aluminio roscada (importación). - Aluminio roscada miniatura. - Fierro roscada.- Aluminio a prueba de explosión. CONECTOR:- Hembra polarizado. - Macho polarizado. - Tipo micrófono CONEXIÓN A PROCESO:- 1/8" NPT, 3/8" NPT, 3/4" NPT. - 1/4" NPT, 1/2" NPT, 1" NPT. - Milimétricas s/ muestra. CONEXIÓN TIPO CLAMP SANITARIA:-Tamaño 1 ½" diámetro real aproximado 2".- 2" diámetro real aproximado 2 ½".- 2 ½" diámetro real aproximado 3". DIÁMETRO DEL VÁSTAGO:1/8, 3/16,1/4, 5/16, 7/16, 3/8,1/2. MILIMÉTRICOS:3, 4, 6 mm. MATERIAL DEL VÁSTAGO:- Acero inox. 304.- Acero inox. 316.- Latón.- TF 220°C - Nylamid.


http://www.termokew.mx/termoresistencias.php

CODIFICADOR OPTICO

Un encoder óptico es un sensor que permite detectar el movimiento de rotación de un eje En definitiva se trata de un transductor que convierte una magnitud de un mecanismo, tanto posición lineal como angular a una señal digital (a través de un potencial). El encoder estará operando en relación al eje del elemento cuya posición deseamos determinar. Y su fundamento viene dado por la obtención de la medida en base a la luz que traspasa una serie de discos superpuestos que codificarán la salida digital.

El principio de operación de un encoder se basa en los llamados fotoacopladores. Éstos son pequeños chips que consisten en un diodo en forma de fotoemisor y un transistor que realiza las tareas de fotoreceptor. Este elemento se encarga de detectar la presencia/ausencia de la luz a través de los discos concéntricos al eje, los cuales están fabricados con unas ranuras que dejan pasar la luz en función de una codificación utilizada para obtener la medida final

Una clasificación de los encoder según el tipo de información sobre la posición que generan sería:

• Encoder incremental: La señal de salida se transmite por un hilo en el que se transmite un pulso por cada ángulo girado, de tal forma que si tenemos un encoder de 1000 ppr, tendremos un pulso por cada 360º/1000= 0,360º. El inconveniente es que no disponemos de una referencia absoluta de la posición en la que se encuentra el eje.

• Encoder absoluto: La posición se da en valor absoluto mediante un bus paralelo. Es decir, que si tenemos un encoder de 256 posiciones, tendremos un bus de 8 líneas que nos indicaran en binario cual es su posición (normalmente estos transductores codifican la posición en código gray para evitar errores). El inconveniente de estos encoders es la cantidad de líneas que necesitamos leer y conectar y que debido a la complejidad del disco óptico que codifica las posiciones la resolución no suele ser muy elevada.


Nos vamos a centrar en los encoder incrementales ópticos, que suelen ser los más utilizados.

Las características básicas de un encoder incremental óptico son:

• Tensión de alimentación: Nos indica a que tensión puede trabajar el encoder. A veces es fija (5v, 12v, etc...), pero lo habitual es que sea un rango de tensiones.

• Resolución: Es el número de pulsos que da por revolución (ppr).

• Tipo de salida: Las salidas de los canales pueden ser de varios tipos; TTL, colector abierto, tótem-pole, etc..., por lo que habrá que utilizar el circuito adecuado para adaptar estas salidas.

• Número de canales: Suelen ser 1 o 2, más un canal adicional de index (I) que de un pulso por vuelta. Con los encoders de un solo canal podemos saber el ángulo girado pero no la dirección de giro, por lo que la mayoría de los encoders llevan dos canales que generan señales cuadradas desplazadas 90º. Este desfase, como veremos más adelante, es el que nos permite determinar la dirección de giro.


ACELETROMETRO

Los sensores utilizados para medir la aceleración se denominan acelerómetros. Un acelerómetro como se intuye por su nombre es un instrumento para medir la aceleración de un objeto al que va unido, lo hace midiendo respecto de una masa inercial interna. Los acelerómetros son sensores inerciales que miden la segunda derivada de la posición. Un acelerómetro mide la fuerza de inercia generada cuando una masa es afectada por un cambio de velocidad. Existen varios tipos de tecnologías (piezo-eléctrico, piezo-resistivo, galgas extensométricas, láser, térmico…) y diseños que aunque todos tienen el mismo fin pueden ser muy distintos unos de otros según la aplicación a la cual van destinados y las condiciones en las que han de trabajar. Hay dos parámetros principales a la hora de escoger el medidor adecuado, los rangos de funcionamiento de temperatura y frecuencia. Otros parámetros importantes pueden ser el tamaño, si tienen más funciones, la resistencia a golpes y por supuesto el precio.

Principio de Funcionamiento Como el aire que se encuentra en el interior de la burbuja posee un gradiente de temperatura, y, sabiendo que la densidad del aire caliente es menor que la del aire frío, cualquier cambio del movimiento del sensor hace que el aire refrigerado fuerce a la masa de aire caliente a desplazarse hacia el lateral de la cavidad en el sentido de la aceleración. Este movimiento de las masas de aire crea un diferencial de temperatura que recogen los termopares y la amplificación de esta señal produce una salida que permite caracterizar la naturaleza del movimiento, choque o inclinación, así como la dirección de la fuerza aplicada. La dirección puede ser horizontal o vertical (el ángulo de inclinación/inclinación en relación con la gravedad de la tierra)

En la siguiente tabla se resumen algunas de las principales características de los acelerómetros y sus aplicaciones más típicas teniendo en cuenta que el margen de


medida se expresa en unidades de g (aceleración de la gravedad terrestre cuyo valor es aproximadamente de 9,81 m/s2 ):


CONVERSORES ADC Y DAC

El desarrollo de los microprocesadores y procesadores digitales de señal (DSP), ha permitido realizar tareas que durante años fueron hechas por sistemas electrónicos analógicos. Por otro lado, como que el mundo real es análogo, una forma de enlazar las variables analógicas con los procesos digitales es a través de los sistemas llamados conversores de analógico - digital (ADC- Analogue to Digital Converter) y conversores digital - analógico (DAC- Digital to AnalogueConverter).

El objetivo básico de un ADC es transformar una señal eléctrica análoga en un número digital equivalente. De la misma forma, un DAC transforma un número digital en una señal eléctrica análoga. Un transductor permite relacionar las señales del mundo real y sus análogas eléctricas. Para compatibilizar la información con un sistema digital, se requiere de convertidores de datos del tipo ADC o DAC, según corresponda.

COVERTIDOERES TIPO DAC

Convierten las señales digitales en cantidades eléctricas analógicas relacionadas en forma directa con el número de entradas codificado digitalmente. Los DAC efectúan sus conversiones recibiendo la información en forma serial o paralela. La decisión de emplearlos en serie o paralelo se basa en el uso final, como por ejemplo en instrumentos de medida como osciloscopios de almacenamiento digital se emplea la conversión de tipo paralela y en aplicaciones del control de proceso como válvulas se puede efectuar en forma serie.

COVERTIDOERES TIPO ADC

Los dispositivos ADC convierten un nivel de tensión analógico en una palabra digital correspondiente. Si no es el número de bit obtenidos de la palabra, esto significa que habrá 2n niveles de tensión diferentes Todo convertidor ADC debe procurar que el conjunto de bit obtenidos a la salida sea un reflejo lo más exacto posible del valor analógico correspondiente. Se usan un gran número de métodos para convertir señales analógicas a la forma digital, los que más usados son: Rampa de escalera, aproximaciones sucesivas, paralelo (flash), doble rampa, voltaje a frecuencia, tipo serie

Los sistemas ADC y DAC son necesarios cuando se realiza procesamiento digital de señales, permiten el nexo entre ambos espacios, del mundo real y el digital. Son muy utilizados en sistemas de instrumentación y adquisición de datos. Cada convertidor posee sus propias características y parámetros que lo definen. Estos parámetros y medidas se toman con respecto a curvas ideales de transferencia, o sea, cuando más se ajuste un determinado modelo en su funcionamiento a estas curvas, más preciso será Para obtener un buen funcionamiento de cada convertidor, es importante destacar los parámetros que aporta el fabricante de cada dispositivo y las condiciones de trabajo en que fueron medidas


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