Transductores de fuerza y presin

Por

Gustavo David Ortiz Lagunes

Diana Osorio Londoo

Transductores de fuerza

Transductores de fuerza

Fuerza

Peso

Posicin angular

Deformacin elstica

Cambio en la resistencia elctrica

Variables:

A travs de:

Transductores de fuerza

Transductores de fuerza

Galgas extensiomtricas(clulas de carga)

Cristales piezoelctricos

Medidores de fuerza a travs de presin

Otros tipos

Tipos de transductores de fuerza

Clulas de carga

Este es el tipo ms comn de transductor de fuerza, yun claro ejemplo de un elemento elstico. Cada clulaesta basada en un elemento elstico, a los cuales seles adhiere varias galgas de resistencia elctrica. Laforma geomtrica y el modulo de elasticidad delelemento determinan la magnitud del campo dedeformacin producido por la accin de la fuerza.Cada extensmetro, responde a la deformacin local ysu posicin, y la medida de la fuerza es determinadapor la integracin de estos valores individuales.

Clulas de carga

Principio de transduccin

Cristales piezoelctricos

Efecto piezoelctrico, fenmeno fsico por el cual aparece una diferencia de potencial elctrico entre las caras de un cristal cuando ste se somete a una presin mecnica. Estos sensores de cristal piezoelctricos son diferentes a la mayora de las dems formas de sensor. No se necesitan alimentar de poder o energa y la deformacin para generar una seal es muy pequea, lo cual tiene la ventaja de una respuesta de alta frecuencia del sistema de medicin sin la introduccin de cambios geomtricos al patrn de la medicin de la fuerza.

Cristales piezoelctricos

Principio de transduccin

Gonimetros

Torsimetros

Sensores EMG

Acelermetros

Paneles de fuerza

Mimetros

Dinammetros de mano

Pinchmetros

Otros

Productos disponibles

Transductores de presin

Variables bajo medicin

La presin es la fuerza ejercida por unidad de rea.

La presin sangunea es la fuerza que se aplica contra las paredes de las arterias cuando el corazn bombea la sangre al cuerpo.

Variables bajo medicin

La presin intraocular es la presin que ejercen los lquidos oculares (humor vtreo y humor acuoso) contra la pared del ojo, la cual es necesaria para que este rgano se mantenga distendido.

El equilibrio entre produccin y reabsorcin del humor acuoso es el principal factor que determina el nivel de presin intraocular.

La tonometra consiste en la medida indirecta de la presin intraocular mediante el uso de un tonmetro.

Se clasifica en funcin del tipo de tonmetro utilizado.

Tonometra de contacto:

Tonometra por aplanamiento o Goldmann: consiste en la medida indirecta de la presin intraocular mediante el empleo de un tonmetro colocado en una lmpara de hendidura. Es le mtodo ms comnmente utilizado.

La tonometra

Tonometra de rebote: medida indirecta de la presin intraocular mediante la emisin de una sonda metlica microscpica dirigida contra la cornea; la medida de la velocidad a la cual la sonda se detiene al chocar contra la superficie corneal nos dar el valor de la presin intraocular.

Video (notemos el movimiento en cmara lenta)

Tonometra de no contacto o tonometra pneumtica: se dirige una pequea corriente de aire hacia la crnea con el fin de conseguir aplanarla, la medida de la presin de aire necesaria para aplanar la superficie de la crnea nos dar el valor de la presin intraocular.

La tonometra

Variables bajo medicin

La presin intracraneal es la presin en el interior del crneo.

Se mide mediante:

Sondas intraventriculares

Tornillo subdural

Sensor epidural

Variables bajo medicin

La presin intraabdominal (PIA) es la presin de la cavidad abdominal.

Medicion directa mediante catter (muy invasivo).

Medicion indirecta: Presin intravesical, se realiza a travs de una sonda vesical.

Variables bajo medicin

Presin alveolar o intrapulmonar. Es la presin del aire contenido en los alvolos.

Presin pleural o intrapleural. Es la presin que se mide entre las dos hojas de la pleura.

Presin transpulmonar. Es una de las presiones transmurales que puede medirse en el aparato respiratorio. Corresponde a la diferencia entre la presin alveolar menos la presin pleural.

Se puede medir mediante catter intraesofgico con baln conectado a un manmetro.

Transductor extensiomtrico

El principio de una galga extensomtrica es que si se estira un alambre muy fino, su resistencia aumenta. Si se aplica una tensin a la resistencia, la corriente resultante cambia con las variaciones de resistencia de acuerdo con la ley de Ohm. De este modo las fuerzas responsables de la deformacin se pueden registrar en funcin de la corriente.

Principios de transduccin

Transductor extensiomtrico

Principios de transduccin

Transductor extensiomtrico

El desarrollo de semiconductores que cambian su resistencia en grado mucho mayor que las galgas de hilo ha conducido al puente de elementos de silicio con soporte.

Bastan pequeos desplazamientos (micras) del diafragma sensor para obtener cambios en la tensin de salida con excitacin de baja tensin.

Principios de transduccin

Transductor extensiomtrico(estado slido)

Aplicaciones

Transductor capacitivo

Un cambio en la distancia entre las placas de un capacitor cambia su capacidad.

Una de las placas es una membrana metlica separada de una placa fija por unas milsimas de pulgada de aire.

Si este elemento forma parte de un circuito resonante de alta frecuencia, los cambios en la capacidad hacen variar la frecuencia del circuito resonante produciendo una seal de frecuencia modulada.

Principios de transduccin

Transductor capacitivo

Principios de transduccin

Transductor capacitivo

Aplicaciones

Transductores inductivos

En ellos se mide la distorsin de una membrana expuesta a la presin sangunea.

Incluye un ncleo dotado de resorte, que acopla magnticamente al primario y al secundario se mueve de un lado a otro, la tensin inducida en el secundario cambia proporcionalmente a la presin aplicada.

Principios de transduccin

Transductores inductivos

Principios de transduccin

Mide desplazamiento lineal.

Cuando una corriente alterna circula a travs del primario, causa un voltaje que es inducido a cada secundario proporcionalmente a la inductancia mutua con el primario.

Las bobinas estn conectadas en serie pero invertidas, as que el voltaje de salida es la diferencia entre los dos voltajes secundarios.

Transformador diferencial de variacin lineal (LVDT)