transductores de presión
TRANSCRIPT
Transductores de Presión Home >> Transductores
de Presión
Los sensores de presión o transductores de presión son elementos que transforman la magnitud física de presión o fuerza por unidad de superficie en otra magnitud eléctrica que será la que emplearemos en los equipos de automatización o adquisición estándar. Los rangos de medida son muy amplios, desde unas milésimas de bar hasta los miles de bar.
Para cubrir los diferentes rangos de medida, precisión y protección, disponemos de una gran variedad de transductores de presión, fabricados con diferentes tecnologías, que permiten cubrir todas sus necesidades. A continuación encontrará un resumen de prácticamente todos los sensores de presión disponibles en el mercado, agrupados según su formato y tipo de medida.
Los formatos son diferentes, pero destacan en general por su robustez, ya que en procesos industriales están sometidos a todo tipo de líquidos, existiendo así sensores de presión para agua, sensores de presión para aceite, líquido de frenos, etc. Los rangos de medida y precisión varían mucho en función de la aplicación, por ello, SENSING intenta cubrir toda la gama de productos disponibles en mercado. A continuación puede ver un amplio catálogo en el que seguro encuentra algún modelo para su proyecto.
Categorías
Sensores de presión industriales
Sensores de presión para laboratorio y
ensayos
Sensores de presión con membrana
enrasada
Sensores de presión miniatura
Sensores para alta presión
Sensores de presión para alta temperatura
Sensores de presión diferencial
Manómetros digitales Sensores de presión sumergibles
Sensores de presión ATEX
Sensores de presión OEM
Sensores de presión industrialesCatálogo de productos > SENSORES Y TRANSDUCTORES > Sensores de presión > Sensores de presión industriales >
Los sensores de presión industriales, son los más empleados para todo tipo de aplicaciones y sectores. Abarcan todos los rangos posibles, desde vacío a -1bar, hasta los varios miles de bar, para aplicaciones en industria pesada.
Combinan todo tipo de salidas analógicas y digitales, ya que en la industria en general nos encontramos con diferentes requerimientos de conexión, tanto eléctrica como mecánica. En función de las características elegidas tendremos que seleccionar un formato u otro. A continuación se muestra un resúmen de diferentes fabricantes. Muchos de estos sensores de presión los tenemos en stock, por lo que el plazo de entrega sería inmediato.
Productos
Imagen Producto Descripción
Sensor de presión salida puente wheatstone AEP TP1
Transductor de presión formato pequeño con salida extensométrica tipo puente weatstone. Rosca hembra y salida cable. Linealidad 0.2%.
Sensor de presión industrial amplificado AEP TP3
Sensor de presión con linealidad y rangos estándar, para todo tipo de aplicaciones industriales. Con diferentes tipos de salida analógica.
Transductor de presión amplificado con alta linealidad AEP TP12
Sensor para la medida de presión con una alta linealidad del 0.2%. Diferentes tipos de salida analógica, rosca y conexión.
Sensor de presión industrial compacto TECSIS
Transductores para la medida de presión en aplicaciones industriales, con formato compacto y diferente tipo de conector.
Sensor de presión TECSIS con salida digital CanBus
Transductor de presión industrial para la conexión a bus tipo CANopen.
Sensores de presión para laboratorio y ensayosCatálogo de productos > SENSORES Y TRANSDUCTORES > Sensores de presión > Sensores de presión para laboratorio y ensayos >
Los sensores de presión o transductores de presión para laboratorio y ensayos, están pensados para aplicaciones donde los requisitos son muy concretos, principalmente con características de precisión, linealidad y compensación muy buenas.
A continuación se muestran diferentes modelos de diferentes fabricantes. Una selección de los modelos con mejores prestaciones de cada marca.
Productos
Imagen Producto Descripción
Sensor de presión para laboratorio AEP TP14
Transductor para medida de presión en laboratorio y ensayos con excelente linealidad del 0.1% y 0.05%. Diferentes tipos de salida analógica.
Sensor de presión muy dinámico salida puente wheatstone
Transductor para medir presión en aplicaciones de laboratorio y ensayos con salida puente wheatstone no amplificada.
Transductor de presión para ensayos US10000
Transductor de presión con compensación digital en temperatura y bajo error en toda la banda. Salida analógica con diferentes tipos de conexión eléctrica y mecánica.
Sensor de presión con salida USB
Transductor de presión con salida directa USB, para conexión sencilla y rápida. Incluye software.
Sensores de presión con membrana enrasada
Catálogo de productos > SENSORES Y TRANSDUCTORES > Sensores de presión > Sensores de presión con membrana enrasada >
Los sensores y transductores de presión de membrana enrasada están pensados para la medida superficial o a ras de la superficie sometida a presión.
Debido a su fabricación la membrana enrasada permite realizar una medida superficial que evita errores de medida por acumulación de burbujas en el tubo, así como la eliminación de suciedad en el tubo de medida, de tal forma que es fácilmente limpiable, de hecho hay series especiales para la manipulación de alimentos.
A continuación puede ver diferentes modelos con montaje en rosca, montaje a presión y montaje superficial en amplia superficie de medida, muy utilizada en la manipulación de alimentos.
Productos
Imagen Producto Descripción
Transductor de presión con membrana enrasada AEP TP15
Sensor de presión con membrana enrasada y rosca. Rangos hasta 50 bar. Salida analógica.
Sensor de presión con membrana superficial AEP TP7DN
Transductor de presión para montaje superficial sin rosca. Rango hasta 50bar. Salida amplificada.
Vacuómetro con membrana enrasada TECSIS P3251
Sensor de presión para presiones negativas y positivas con membrana enrasada roscada.
Sensores de presión miniaturaCatálogo de productos > SENSORES Y TRANSDUCTORES > Sensores de presión > Sensores de presión miniatura >
Los sensores de presión miniatura son sensores de presión pequeños que gracias a su reducido tamaño son los más indicados en aplicaciones donde el tamaño es de vital importancia, principalmente se aplican en ensayos, para que sus dimensiones afecten lo mínimo posible en los resultados del ensayo.
Por tratarse de sensores especiales cuentan con características únicas como compensación en diferentes rangos de temperatura, membranas especiales, formatos minúsculos para introducir en dimensiones muy reducidas, alta precisión, frecuencias de respuesta muy elevadas, etc.
Dirección externa: http://www.meas-spec.com/pressure-sensors/pressure-transducers-and-transmitters/miniature-and-sub-miniature-pressure-transducers.aspx
Productos
Imagen Producto Descripción
Transductor de presión miniatura XPM con rosca métrica y membrana enrasada
Sensor miniatura para medir presión en un amplio rango de temperaturas. Conexión rosca M4, M5, M6 y M10.
Sensor de presión miniatura EPX muy dinámico
Transductor miniatura para medir variaciones de presión muy rápidas.
Transductor de presión pequeño EPRB para ensayos
Sensor para la medida de presión de reducido tamaño con salida amplificada y amplio rango de temperatura.
Sensor de presión miniatura EP para montaje superficial
Sensor básico miniatura para montaje superficial de muy reducidas dimensiones.
Sensor de presión sub-miniatura EPB
Sensores de presión miniatura para túnel de viento, aerodinámica, fluidodinámica, etc.
EB 100 sensor de presión miniatura muy alta precisión
Cuando se requiere muy alta precisión y estabilidad pero no se requiere muy alta respuesta en frecuencia
Sensores para alta presión
Catálogo de productos > SENSORES Y TRANSDUCTORES > Sensores de presión > Sensores para alta presión >
Los sensores para alta presión están pensados para aplicaciones y sectores donde se alcanzan presiones muy altas, por ejemplo en obra civil, industria química, maquinaria pesada, etc. Se diferencian de los estándares industriales en que pueden llegar a medir hasta 15000bar, según la serie.
Para poder soportar presiones tan altas, cuentan con una membrana especial, así como el cuerpo del sensor y tomas de presión reforzadas. Por el resto, se pueden comparar con los industriales estándar, ya que tienen diferentes tipos de salida analógica y digital.
Dirección externa: http://www.meas-spec.com/pressure-sensors/pressure-transducers-and-pressure-transmitters/heavy-industrial-pressure-transducers.aspx
Productos
Imagen Producto Descripción
Sensor para medida de presión con rangos muy altos
Transductor especial para la medida de altas presiones de hasta 15000bar
Transductores de presión muy robustos P900
Sensores para medir presión en aplicaciones con picos altos de hasta 5 veces.
Sensores de presión para alta temperaturaCatálogo de productos > SENSORES Y TRANSDUCTORES > Sensores de presión > Sensores de presión para alta temperatura >
Los sensores de presión para alta temperatura, se pueden encontrar en diferentes formatos, series estándar industriales, series miniatura, series ATEX, etc.
Como su propio nombre indica, la ventaja de estos sensores para altas temperaturas es la capacidad de soportar una alta temperatura de medida, tanto en gases como en fluidos.
Productos
Imagen Producto Descripción
Sensor de presión alta temperatura TP18
Sensor de presión para alta temperatura AEP TP18 con electrónica integrada. Rangos hasta 2500bar.
Transductor de presión alta temperatura TP8
Sensor de presión para alta temperatura AEP TP8 salida puente wheatstone. Rangos hasta 2500bar.
Sensor de presión para inyección de material a alta temperatura
Transductores para la medida de presión en aplicaciones de inyección de material a muy alta temperatura.
Sensores de presión diferencialCatálogo de productos > SENSORES Y TRANSDUCTORES > Sensores de presión > Sensores de presión diferencial >
Los sensores de presión diferencial están pensados para realizar la medida de presión entre ambos puntos, de tal forma que ha de contar necesariamente con dos tomas de presión.
Las dos tomas de presión convergen en una salida eléctrica, empleando una lógica de comparación entre ambos puertos de presión, por lo que tendremos un valor de tensión positivo según sea el incremento de presión o negativo, según sea el decremento de presión, de una toma respecto a la otra.
Como en cualquier sensor de presión, hay diferentes series, para según la aplicación necesaria, emplear uno u otro. Estas series se diferencian por los rangos de presión necesarios, desde incrementos de 40mbar, hasta 600bar. También cabe destacar la diferencia según estemos hablando de medida de presión en líquidos o en gases.
Productos
Imagen Producto Descripción
Sensor de presión diferencial AEP DF2
Transductor para la calcular la diferencia de presión entre un puerto y otro del sensor.
Sensor de presión diferencial TECSIS P3317 muy bajo rango
Sensor de presión para la medida diferencial en aire y gas, de muy alta resolución.
Sensor de presión diferencial TECSIS P331x para diferentes rangos
Transductor para medir diferencia de presión entre las dos tomas del sensor.
Manómetro diferencial con pantalla integrada AEP
Sensor para la medida de presión diferencial con pantalla integrada.
Manómetros digitalesCatálogo de productos > SENSORES Y TRANSDUCTORES > Sensores de presión > Manómetros digitales >
Los manómetros digitales son ideales para obtener una medida de presión rápida y precisa en un punto concreto de una instalación o ensayo. Tienen la particularidad de unir un sensor de presión y un visualizador LCD de bajo consumo. El resultado final es un elemento para la medida de presión con pantalla digital.
Los rangos y características son variadas, las mismas que en los sensores de presión convencionales pero con la ventaja de tener la medida in situ. A diferencia de los manómetros analógicos en estas series digitales no se tienen problemas de rotura de aguja y errores en la medida por una mala ubicación del lector.
Productos
Imagen Producto Descripción
Manómetro digital con pantalla LCD formato cuadrado AEP
Sensor para medir presión con pantalla incorporada tipo LCD, alimentado a pilas.
Manómetro - termómetro digital con pantalla LCD AEP
Sensor de presión y temperatura de fluido en el mismo sensor, con pantalla LCD de bajo consumo.
Sensor de presión con visualizador LED integrado AEP
Transductor para medir presión en pantalla led alimentado a 24Vdc y salida analógica.
Presostato digital programable TECSIS SC400 / SC410 / SC420
Sensor de presión con visualizador incorporado, que permite fijar puntos de consigna para el control de procesos.
Calibrador de manómetros, presostatos y sensores de presión
Sistema de calibración portátil para manómetros y sensores de presión. Incorpora software para la emisión de certificados de calibración personalizados. Amplio rango de calibración con gran precisión.
Sensores de presión sumergiblesCatálogo de productos > SENSORES Y TRANSDUCTORES > Sensores de presión > Sensores de presión sumergibles >
Los sensores de presión sumergibles, también llamados limnímetros o piezómetros, son transductores de presión especialmente diseñados para trabajar sumergidos en líquidos como agua, aceite, cloros, etc. Miden la presión que tienen sobre si mismos, por lo que indirectamente también se emplean para medir el nivel.
Aunque los sensores de presión estén sumergidos, pueden proporcionar señales de salida amplificadas ya que su protección es la más elevada disponible IP68.
Productos
Imagen Producto Descripción
Piezómetro con salida analógica
Sensor de presión sumergible para la medida de presión y nivel en diferentes líquidos.
Transductor de presión sumergible
Transductor de presión sumergible de alta linealidad con salida amplificada y longitud de cable ajustable según la profundidad de la aplicación.
Sensores de presión ATEXCatálogo de productos > SENSORES Y TRANSDUCTORES > Sensores de presión > Sensores de presión ATEX >
Los sensores de presión ATEX están especialmente diseñados para trabajar en atmósferas explosivas. La industria petroquímica es el sector de aplicación por excelencia, pero también pueden existir otras zonas en la industria general donde se requiere la utilización de sensores ATEX.
Los modelos con los que contamos tienen diversas certificaciones, según el nivel de zona requerido.
Sensores de presión OEMCatálogo de productos > SENSORES Y TRANSDUCTORES > Sensores de presión > Sensores de presión OEM >
Los sensores de presión OEM o sensores de presión de bajo coste, son sensores de presión económicos, por lo que están pensados para su integración e implantación en grandes series. Son sensores básicos sin mayor protección ni electrónica asociada, cuya finalidad es abaratar costes en los diseños de gran consumo.
Los formatos son diversos, desde encapsulados tipo transistor TO, hasta pastillas de montaje tipo chip para soldadura por ola, pasando por los típicos encapsulados DIL y DIP.
Los rangos de medida son variados, tanto en relativo, absoluto y diferencial. Además disponemos de series especiales para aplicaciones médicas.
La presión es una fuerza que ejerce sobre un área determinada, y se mide en unidades de fuerzas por unidades de área.
Esta fuerza se puede aplicar a un punto en una superficie o distribuirse sobre esta.
Cada vez que se ejerce se produce una deflexión, una distorsión o un cambio de volumen o dimensión.
Las mediciones de presión pueden ser desde valores muy bajos que se consideran un vacío, hasta miles de toneladas de por unidad de área.
Los principio que se aplican a la medición de presión se utilizan también en la determinación detemperaturas, flujos y niveles de líquidos. Por lo tanto, es muy importante conocer los principios generales de operación, los tipos de instrumentos, los principios de instalación, la forma en que se deben mantener los instrumentos, para obtener el mejor
funcionamiento posible, cómo se debe usar para controlar un sistema o una operación y la manera como se calibran.
Para medir la presión se utilizan sensores que están dotados de un elemento sensible a la presión y que emiten una señal eléctrica al variar la presión o que provocan operaciones de conmutación si esta supera un determinado valor limite.
Es importante tener en cuenta la presión que se mide, ya que pueden distinguirse los siguientes tipos:
Presión absoluta
Presión diferencial
Sobrepresión.
Unidades de Medida:
En el sistema internacional de medidas, está estandarizada en Pascales.
En los países de habla inglesa se utiliza PSI
La equivalencia entre la unidad de medida inglesa y la del
sistema internacional de medidasresulta:
1PSI = 6.895kPascal
tabla de conversiones:
Columna de LíquidoEs el instrumento de medición de presión mas antiguo, y de los mas exactos en los rango de alcance 500[Pa] a 200[kPa]. La selección de la configuración de la columna y de l fluido manométrico permite la medición de todos los tipos de presión. La ventajas de éste instrumento es su versatilidad.
La ecuación que rige la medición de presión con este tipo de columnas es:
p1 = ρgh + p2
Si la columna de fluido en el nivel superior está abierta a la atmósfera (p2 = presión barométrica)tendremos que p1 es una presión relativa. Si la columna es sometida a vacío (p2 es cero absoluto), entonces p1 es la presión absoluta (teniéndose un barómetro).El manómetro en forma de "U" conforma, según se especificó, un sistema de medición más bienabsoluto y no depende, por lo tanto, de calibración. Esta ventaja lo hace un artefacto muy común. Su desventaja principal es la longitud de tubos necesarios para una medición de presiones altas y, desde el punto de vista de la instrumentación de procesos, no es trivial transformarlo en un sistema de transmisión remota de información sobre presión.
Sensor Diferencial
Los sistemas discutidos antes, para medición de Presión (Bourdon, Tubos en "U" de líquidos de alta densidad,miden, en general, la presión relativa a la presión atmosférica (si bien tanto P1 como P2 en el manómetro en "U" podrían ser parte de un proceso). A menudo es necesario conocer la presión relativa entre dos puntos; tales sistemas se conocen como sensores (o manómetros) de presión diferencial.La figura describe un sensor de presión diferencial, basado en
una galga de extensión
Tubo de Bourdon
El método más usual para medir presiones es por medio del barómetro de Bourdon, que consiste en un tubo aplanado de bronce o acero curvado en arco. A medida que se aplica presión al interior del tubo, éste tiende a enderezarse, y éste movimiento se transmite a un cuadrante por intermedio de un mecanismo amplificador adecuado. Los tubos Bourdon para altas presiones se hace de acero . Puesto que la exactitud del aparato depende en gran parte del tubo, sólo deben emplearse tubos fabricados de acuerdo con las normas mas rigurosas y envejecidos cuidadosamente por el fabricante. Es costumbre utilizar los manómetros para la mitad de la presión máxima de su escala , cuando se trata de presión fluctuante, y para los dos tercios de ella, cuando la presión es constante. Si un tubo Bourdon se
somete a presión superior a la de su límite y a presiones mayores que las que actuó sobre él en el proceso de envejecimiento, puede producirse una deformación permanente que haga necesaria su calibración.Los manómetros en uso continuo, y especialmente los sometidos a fluctuaciones rápidas y frecuentes de presión, deben verificarse repetidas veces. Un procedimiento cómodo para hacerlo consiste en tener un manómetro patrón exacto que pueda conectarse en cualquier punto de la tubería en la que está unido el manómetro regular y efectuar comparaciones. A intervalos regulares debe confrontarse el manómetro patrón con el manómetro de peso directo o contrapesos. El manómetro de Bourdon es completamente satisfactorio para presiones hasta de unas 2000 atm, siempre que sea suficiente una exactitud de 2 a 3 por ciento. Estosmanómetros se encuentran en el comercio con lecturas máximas en sus escalas de unos 7000 Kg / cm². Para cualquier tipo de carga, la relación entre la carga y la deformación es una constante del material, conocida como el módulo de Young: E=Carga/e . Por ende, si la constante de deformación es conocida, se puede obtener la carga según:Carga = E*eDe modo que frente a deformaciones pequeñas de materiales elásticos, será posible obtener unacuantificación reproducible de las cargas (fuerzas) solicitantes.El manómetro de Bourdon depende, precisamente, de la elasticidad de los materiales utilizados en su construcción. Este manómetro, tal vez el más común en plantas de procesos que requieran medición de presiones, consiste de un tubo metálico achatado y curvado en forma de "C", abierto sólo en un extremo.Al aplicar una presión al interior del tubo (se le infla, por ejemplo) la fuerza generada en la superficie (área) exterior de la "C" es mayor que la fuerza generada en la superficie interior, de modo que se genera una fuerza neta que deforma la "C" hacia una "C" más abierta. Esta deformación es una medición de la presión aplicada y puede trasladarse a una aguja indicadora tanto como a un sistema de variación de resistencia o campos eléctricos o magnéticos.
El tubo Bourdon es un tubo de sección elíptica que forma un anillo casi completo y el tubo se encuentra cerrado en un extremo.Al aumentar la presión dentro del tubo, este se deforma, y el movimiento se transmite a la agujaindicadora.Empíricamente se halla el tubo adecuado al rango de presión deseado.El elemento en espiral se forma arrollando el tubo Bourdon en forma de espirar alrededor de un eje común.En el helicoidal se aplica el mismo concepto, pero sólo que en forma de hélice.Con estas características se obtiene una mayor longitud de desplazamiento de la aguja indicadora, favoreciendo su aplicación a sistemas registradores.
Sensores de presión
Suelen estar basados en la deformación de un elemento elástico cuyo movimiento es detectado por un transductor que convierte pequeños desplazamientos en señales eléctricas analógicas, mas tarde se pueden obtener salidas digitales acondicionando la señal. Pueden efectuar medidas de presión absoluta (respecto a una referencia) y de presión relativa o diferencial (midiendo diferencia de presión entre dos puntos) Generalmente vienen con visualizadores e indicadores de funcionamiento.Caracteristicas
tipo de sensor presión relativa, absolutaRango nominal de presiones en bar (0-10 bar)Presión de ruptura bar (4,9 bar ... 15 bar)Tensión de alimentación en cc, caFluido aplicable Gases no corrosivosTiempo de respuesta ms (10ms max)Salida V máx (30 V)Temperatura de funcionamiento 0ºC a +50ºC
AplicacionesControl de sujección,Succión de elementos, succión de tornillos en atornilladores automáticos, apretado de tuercas automáticas, control de fuerza en pinzas prensoras , confirmación de presión a la soldadura
El control de la presión en los procesos industriales da condiciones de operación seguras. Cualquier recipiente o tubería posee cierta presión máxima de operación y de seguridad variando este, de acuerdo con el material y la construcción. Las presiones excesivas no solo pueden provocar la destrucción del equipo, si no también puede provocar la destrucción del equipo adyacente y ponen al personal en situaciones peligrosas, particularmente cuando están implícitas, fluidos inflamables o corrosivos. Para tales aplicaciones, las lecturas absolutas de gran precisión con frecuencia son tan importantes como lo es la seguridad extrema.
Sensor de presión piezoresistivo Honeywell Sensing and Control
FuncionamientoLos sensores piezorresistivos de la presión del silicio de la detección y del control de Honeywell contienen los elementos de detección que consisten en cuatro piezoresistores enterrados frente a un diafragma fino, químico-grabado al agua fuerte del silicio. Un cambio de la presión hace el diafragma doblar, induciendo una tensión en el diafragma y los resistores enterrados. Los valores del resistor cambian en proporción con la tensión aplicada y producen una salida eléctrica.
CaracteristicasEstos sensores son pequeños, bajos costo y confiables. Ofrecen la capacidad de repetición excelente, la alta
exactitud y la confiabilidad bajo variación de condiciones ambientales. Además, ofrecen características de funcionamiento alto constantes a partir de un sensor al siguiente, y de la capacidad de intercambio sin la recalibración.Mejor usado para:Dispositivos médicos y de la HVAC, equipo del almacenaje de datos y de la cromatografía de gas, controles de proceso, maquinaria industrial, bombas y robótica.
Sensores de presión micromecánicos
El sensor de presión de alimentación está montado por lo general directamente en el tubo de admisión. Mide la presión absoluta en el tubo de admisión (2 .... 400 kPA o 0,02 ....4,0 bar), o sea que mide la presión contra un vacío de referencia y no contra la presión del entorno. De este modo es posible determinar la masa de aire con toda exactitud y regular el compresor de acuerdo con las necesidades del motor.Si el sensor no esta montado directamente en el tubo de admisión, este se hace comunicar neumáticamente con el tubo de admisión mediante una tubería flexible.
Sensor de presión atmosférica (ADF)Este sensor puede estar montado en la unidad de control o en otro lugar del vano motor. Su señal sirve para la corrección, en función de la altura, de los valores teóricos para los circuitos reguladores (como ejemplo: retroalimentación de gases de escape EGR, regulación de la presión de sobrealimentación). Con ello se pueden tener en cuenta las diferencias de la densidad del aire del entorno. El sensor de presión de entorno mide la presión absoluta (60 .....115 kPa o 0,6 ....1,15 bar).
Sensor de presión del aceite y combustibleLos sensores de presión de aceite están montados en el filtro de aceite y miden la presión absoluta del aceite para que se pueda averiguar la carga del motor para la indicación de servicio. Su margen de presiones se sitúa en 50 ....1000 kPa o 0,5 ...10,00 bar.
EstructuraEl componente esencial del sensor de presión micromecánico es el elemento sensor con la "célula de sensor" (figura inferior). Ella consta de un chip de silicio (2) micromecánico que lleva grabada una membrana delgada (1). Sobre la membrana hay dispuestas cuatro resistencias de medición (R1, R2), cuya resistencia eléctrica varia bajo tensión mecánica.En el sensor de presión puede estar integrado adicionalmente un sensor de temperatura que se puede evaluar independientemente. Esto significa que hay que montar solamente un sensor para medir la temperatura y la presión.
FuncionamientoSegún cual sea la magnitud de la presión se curva de manera distinta la membrana de la célula del sensor (pocos micrómetros). Las cuatro resistencias de medición sobre la membrana modifican su resistencia eléctrica bajo las tensiones mecánicas producidas (efecto piezorresistivo).Las resistencias de medición (R1, R2) están dispuestas sobre el chip de silicio (2) de tal forma que al deformarse la membrana (1) aumenta la resistencia de dos de las resistencias de medición, a la vez que disminuye la misma en las dos restantes. Las resistencias de medición están dispuestas en un "puente Wheatstone". Debido al cambio de las resistencias se va modificando también la relación de las tensiones eléctricas en las resistencias de medición. Debido a ello se modifica la tensión de medición (UA). La tensión de medición es, pues, una medida para la presión en la membrana.Mediante el puente resulta una tensión de medición mas alta que al evaluarse solamente una resistencia individual. El "puente Wheatstone" permite obtener así una alta sensibilidad.El lado de la membrana que no queda sometida a la presión de medición se encuentra expuesto a un vació de referencia (3), de modo que el sensor mide el valor absoluto de la presión. El sistema electrónico evaluador completo esta integrado en el chip y tiene la misión de amplificar la tensión de puente, de compensar influencias de temperatura y de linealizar la curva característica de presión. La tensión de salida es del orden de 0 ....5 V y se suministra a la unidad de control de motor a través de conexiones eléctricas. Mediante
una curva característica programada se calcula la presión.
Sensores de alta presión
AplicaciónLos sensores de alta presión se emplean en el automóvil para medir la presión del combustible y del líquido de freno:Sensor de presión "rail" diesel Este sensor mide la presión del combustible en el tubo distribuidor (rail) del sistema de inyección diesel "Common Rail". La presión máxima de trabajo (presión nominal) Pmax: es de 160 MPa (1600 bares). La presión del combustible es modulada en un circuito de regulación. Es casi constante e independiente de la carga y de la velocidad de rotación. Las posibles desviaciones del valor teórico se compensan mediante una válvula reguladora de presión.
Sensor de presión "rail" para gasolina Este sensor mide la presión del combustible en el tubo distribuidor (rail) del sistema MED-Motronic de inyección directa de gasolina; la presión, que depende de la carga y de la velocidad de rotación, es de 5 a 12 MPa (50 a 120 bares). La presión medida se utiliza como magnitud real para la regulación de la presión rail. El valor teórico, que depende de la carga y del número de revoluciones, está memorizado en un diagrama característico y se ajusta mediante una válvula de control de la presión en el rail
Sensor de presión del líquido de freno Este sensor de alta presión mide la presión del líquido de freno en el grupo hidráulico de sistemas de seguridad de marcha (p. ej. ESP); la presión es en general de 25 MPa (250 bares). Los valores de presión máximos pmáx pueden subir hasta 35 MPa 350 bares). La medición y la vigilancia de la presión son activados por la unidad de control, que efectúa asimismo la evaluación a partir de una señal retrocesiva.
Estructura y funcionamiento
El corazón del sensor lo constituye una membrana de acero, sobre la que están metalizados por evaporación unos
elementos piezorresistivos formando un circuito en puente (figura 1, pos. 3). El campo de medición del sensor depende del espesor de la membrana (membrana gruesa para presiones elevadas, membrana delgada para presiones reducidas). Tan pronto como la presión a medir atraviesa el racor (4) y actúa sobre un lado de la membrana, el valor de resistencia de los elementos piezorresistivos varía a causa de la deformación de la membrana (aprox. 20 µm a 1500 bares).La tensión de salida de 0 a 80 mV generada por el puente es conducida por líneas de unión a un circuito de evaluación (2) del sensor. Este circuito amplifica la señal emitida por el puente a un valor entre 0 y 5 V y lo transmite a la unidad de control, que partiendo de él calcula la presión con la ayuda de una característica memorizada
Tipos de sensores[editar · editar fuente]
En la siguiente tabla se indican algunos tipos y ejemplos de sensores electrónicos.
Magnitud Transductor Característica
Posición lineal o angular
Potenciómetro Analógica
Encoder Digital
Sensor Hall Digital
Desplazamiento y deformación Transformador diferencial de variación
linealAnalógica
Galga extensiométrica Analógica
Magnetoestrictivos A/D
Magnetorresistivos Analógica
LVDT Analógica
Velocidad lineal y angular
Dinamo tacométrica Analógica
Encoder Digital
Detector inductivo Digital
Servo-inclinómetros A/D
RVDT Analógica
Giróscopo
Aceleración
Acelerómetro Analógico
Servo-accelerómetros
Fuerza y par (deformación)
Galga extensiométrica Analógico
Triaxiales A/D
Presión
Membranas Analógica
Piezoeléctricos Analógica
Manómetros Digitales Digital
Caudal Turbina Analógica
Magnético Analógica
Temperatura
Termopar Analógica
RTD Analógica
Termistor NTC Analógica
Termistor PTC Analógica
[Bimetal - Termostato ]] I/0
Sensores de presencia
Inductivos I/0
Capacitivos I/0
Ópticos I/0 y Analógica
Sensores táctiles
Matriz de contactos I/0
Piel artificial Analógica
Visión artificial
Cámaras de videoProcesamiento
digital
Cámaras CCD o CMOSProcesamiento
digital
Sensor de proximidad
Sensor final de carrera
Sensor capacitivo Analógica
Sensor inductivo Analógica
Sensor fotoeléctrico Analógica
Sensor acústico (presión
sonora)micrófono Analógica
Sensores de acidez IsFET
Sensor de luz fotodiodo Analógica
Fotorresistencia Analógica
Fototransistor Analógica
Célula fotoeléctrica Analógica
Sensores captura de
movimientoSensores inerciales
Piezoelectricidad
Un disco piezoeléctrico genera un voltaje cuando se deforma.
La piezoelectricidad (del griego piezein, "estrujar o apretar") es un fenómeno presentado por
determinados cristales que al ser sometidos a tensiones mecánicas adquieren una polarización
eléctrica en su masa, apareciendo una diferencia de potencial y cargas eléctricas en su superficie. Este
fenómeno también se presenta a la inversa, esto es, se deforman bajo la acción de fuerzas internas al
ser sometidos a un campo eléctrico. El efecto piezoeléctrico es normalmente reversible: al dejar de
someter los cristales a un voltaje exterior o campo eléctrico, recuperan su forma.
Los materiales piezoeléctricos son cristales naturales o sintéticos que no poseen centro de simetría. El
efecto de una compresión o de un cizallamiento consiste en disociar los centros de gravedad de las
cargas positivas y de las cargas negativas. Aparecen de este mododipolos elementales en la masa y,
por influencia, cargas de signo opuesto en las superficies enfrentadas.
Pueden distinguirse dos grupos de materiales: los que poseen carácter piezoeléctrico de forma natural
(cuarzo, turmalina) y los llamados ferroeléctricos, que presentan propiedades piezoeléctricas tras ser
sometidos a una polarización (tantalio de litio, nitrato de litio, berlinita en forma de materiales
monocristalinos y cerámicas o polímeros polares bajo forma de microcristales orientados).
Índice
[ocultar]
1 Historia de los materiales piezoeléctricos
2 Clases de cristales de sustancias que contienen piezoelectricidad
3 Ecuaciones de la piezoelectricidad
4 Aplicaciones
5 Materiales
6 Aplicaciones
7 Véase también
8 Enlaces externos
Historia de los materiales piezoeléctricos[editar · editar fuente]
La propiedad de la piezoelectricidad fue observada por primera vez por Pierre y Jacques Curie en 1881
estudiando la compresión del cuarzo. Al someterlo a la acción mecánica de la compresión, las cargas de
la materia se separan y esto da lugar a una polarización de la carga. Esta polarización es la causante de
que salten las chispas.
Para que la materia presente la propiedad de la piezoelectricidad debe cristalizar en sistemas que no
tengan centro de simetría (que posean disimetría) y por lo tanto que tengan un eje polar. De las 32
clases cristalinas, 21 no tienen centro de simetría. Todas estas clases menos una tienen la propiedad
piezoeléctrica en mayor o menor medida. Los gases, los líquidos y los sólidos con simetría no poseen
piezoelectricidad.
Si se ejerce una presión en los extremos del eje polar, se produce polarización: un flujo de electrones va
hacia un extremo y produce en él una carga negativa, mientras que en el extremo opuesto se induce
una carga positiva.
El alto voltaje obtenido, que es necesario para que salte la chispa, es mayor si se utilizan láminas de
cristal estrechas y de gran superficie. Las láminas estrechas se cortan de manera que el eje polar cruce
perpendicularmente a dichas caras. La corriente generada es proporcional al área de la placa y a la
rapidez de la variación de la presión aplicada perpendicularmente a la superficie de la placa (dF/ dt es la
rapidez del clic-clac).
Otra aplicación importante de la piezoelectricidad es la que resulta por cumplirse la propiedad inversa:
-Si sometemos la placa de material piezoeléctrico a una tensión variable, se comprime y se
relaja oscilando a los impulsos de una señal eléctrica.
-Si esta placa está en contacto con un fluido le transmite sus vibraciones y
produce ultrasonidos.
La primera aplicación práctica de la piezoelectricidad, que surge de la cualidad de transformar
una señal mecánica (la presión) en una señal eléctrica (corriente eléctrica ), es la delsónar.
Al final de la Primera guerra mundial se descubrió que las ondas sonoras producidas por los
submarinos podían ser detectadas por un trozo de cuarzo sumergido en el agua, en el que se
medían las corrientes generadas pudiéndose detectar de qué dirección venía el sonido.
El sonar consta de una sonda (piezoeléctrico) que es un transductor, es decir, funciona con la
siguiente sucesión de eventos:
Emite vibraciones que producen ondas ultrasónicas en el agua en la dirección del eje
polar, es decir, recibe su eco.
El emisor se mueve para que la onda emitida barra el espacio hasta localizar la dirección
en que se encuentra el obstáculo.
El eco recibido golpea el cristal piezoeléctrico y produce una corriente eléctrica.
Finalmente la distancia a que se encuentra el obstáculo que reemite un eco, se obtiene
aplicando los cálculos derivados de la teoría del efecto Doppler.
Clases de cristales de sustancias que contienen piezoelectricidad[editar · editar fuente]
Dentro de los 32 grupos cristalográficos existen 21 que no tienen un centro de simetría, y de
estos, unos 20 exhiben directamente piezoelectricidad (la número 21 es la clase cúbica 432).
Diez de estos son polares, es decir, presentan polarización instantánea debido a que contienen
un dipolo eléctrico en su celda unidad, y el material exhibepiroelectricidad, de entre estos
algunos son además ferroeléctricos cuando este dipolo puede invertirse la dirección del dipolo
mediante la aplicación de un campo eléctrico. Las clases cristalográficas son:
Clases cristalográficas piezoeléctricas: 1, 2, m, 222, mm2, 4, -4, 422, 4mm, -42m, 3, 32,
3m, 6, -6, 622, 6mm, -62m, 23, -43m.
Clases cristalográficas piroeléctricas: 1, 2, m, mm2, 4, 4mm, 3, 3m, 6, 6mm.
Ecuaciones de la piezoelectricidad[editar · editar fuente]
Las ecuaciones constitutivas de los materiales piezoeléctricos
combinan tensiones, deformaciones y comportamiento eléctrico:
i donde D es el Densidad de flujo eléctrico, es la permitividad y E es el campo eléctrico:
donde S es la deformación y T es la tensión.
Estas ecuaciones pueden combinarse en una ecuación que considera la relación
entre carga y deformación:
donde d representa las constantes piezoeléctricas del material, y el
superíndice E indica que la magnitud está medida bajo campo eléctrico
constante o cero, y el superíndice tseñala que se trata de una forma
traspuesta de matriz.
Esto se puede reescribir en forma matricial como:
Línea de retardo de 64μs (PAL). Se ha retirado la cápsula para ver su
interior.
Aplicaciones[editar · editar fuente]
Una de las aplicaciones más extendidas de este tipo de cristales
son los encendedores eléctricos. En su interior llevan un cristal
piezoeléctrico que es golpeado de forma brusca por el mecanismo
de encendido. Este golpe seco provoca una elevada concentración
de carga eléctrica, capaz de crear un arco voltaico o chispa que
encenderá el mechero.
Otra de las importantes aplicaciones de un cristal piezoeléctrico es
su utilización como sensor de vibración. Cada una de las
variaciones de presión producidas por la vibración provoca un pulso
de corriente proporcional a la fuerza ejercida. Se ha convertido de
una forma fácil una vibración mecánica en una señal eléctrica lista
para amplificar. Basta con conectar un cable eléctrico a cada una
de las caras del cristal y enviar esta señal hacia un amplificador.
Por ejemplo, en pastillas piezoeléctricas de guitarra.
Otra aplicación muy importante de la piezoelectricidad, pero en este
caso al revés, son los inyectores de combustible de los motores de
combustión interna. Al aplicarse una diferencia de potencial a un
material piezoeléctrico, se consigue abrir el inyector, permitiendo al
combustible a muy alta presión entrar en el cilindro. El uso de
inyectores piezoeléctricos permite controlar con una enorme
precisión los tiempos de inyección y la cantidad de combustible que
se introduce en el motor, lo que redunda en mejoras en el consumo,
prestaciones y rendimiento de los motores.
Materiales[editar · editar fuente]
Materiales utilizados en electrónica:
Cuarzo
Rubidio
Sal de Seignette
Cerámicas
Cerámica piezoeléctrica
Cerámica técnica
Aplicaciones[editar · editar fuente]
Altavoces de agudos (Tweeters), pequeños altavoces.
Cápsula (Pick-up) de tocadiscos.
Mecheros eléctricos
Encendido electrónico de calefons y estufas a gas.
Sensores .
Transductores ultrasónicos (como los cabezales de los
ecógrafos).
Transductor piezoeléctrico
Transformador Piezoeléctrico .
Destartradores odontológicos de ultrasonido para la remoción
del tártaro o "sarro" interdental