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AsignaturaSENSORES Y ACTUADORES

Practica #1Descripción de la estación de trabajo

Nombres Matrícula SemestreSemestre (Plan de

Estudios)

Yonatan Uriel Coronado Mata 1740582 4 401

Día: Viernes Hora: N4 Carrera: IMTC

Docente: Dante Ferreyra

Semestre: Agosto - Diciembre 2019

San Nicolás, Nuevo León, México

FIMEUANLFacultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Universidad Autónoma de Nuevo León

NI ELVIS

NI ELVIS, como su mismo nombre lo dice Educational Laboratory Virtual Instrumantation Suite, es una plataforma desarrollada por National Instruments con fines educativos y como una herramienta versátil en la cual el alumno y el maestro pueden explayar temas de diseño de circuitos, instrumentación, control, telecomunicaciones, entre otros. Logrando de esta manera una mejor compresión de conceptos, lo cual sería más complicado utilizando un método de enseñanza tradicional.

Ventajas del NI ELVIS:

Fomenta una enseñanza dinámica y participativa para familiarizarse al manejo de instrumentos y simulaciones.

Multiplataforma, con una variedad de 12 instrumentos integrados en uno, por lo que optimiza espacio y costos.

Fácil y flexible al operar con LabVIEW para el desarrollo de aplicaciones personalizadas.

Panel de Controles del NI ELVIS

En la vista frontal del NI ELVIS se pueden observar los diferentes controles con los que cuenta el equipo para manipular manualmente los instrumentos virtuales.

Sistem Power: Es únicamente un indicador de luz verde que se activa cuando el sistema esta encendido.

Prototyping Board Power: Es el switch de encendido del sistema y activa la energía en el protoboard extraíble, tiene un LED indicador.

Communications: Se elige entre Bypass y Normal mediante un switch, tambien tiene un LED indicador.

Variable Power Supplies: Tiene un switch para encender la modalidad manual, junto con un LED indicador. Está dividido en dos secciones una para voltajes negativos y otra para voltajes positivos. Mediante las perillas se escoge el nivel de voltaje deseado.

Function Generator: Cuenta con un switch que activa los controles manuales, con un LED indicador. Además, se puede escoger la visualización cuadrada, senoidal, triangular, mediante otro switch. Con tres perillas, se establece la amplitud, la la frecuencia, y el nivel máximo de la frecuencia.

DMM: Tiene 4 entradas para conectar los cables del multímetro, dos para el voltaje, (HI, LO), y dos para la corriente, (HI, LO).

Scope: Aquí se conectan los cables del osciloscopio, incluye tres entradas Canal A (CH A), Canal B(CH B), TRIGGER.

Protoboard Extraíble.

La estación de trabajo conectada al protoboard extraíble cuenta diversas funciones que a continuación se explican:

Tres secciones de Entrada/Salida (I/O), para I/O analógicas configurables, para el osciloscopio, para I/O de funciones programables.

Esta sección contiene I/O digitales configurables. Incluye 8 LEDs Puerto de conexión D – SUB. Cuenta con I/O configurables, contadores y fuente de poder DC. Estas son las conexiones del multímetro digital, generador de funciones,

fuente de poder variable y fuente de poder DC. LEDs indicadores de sistema activado.

Instrumentos Virtuales

Al abrir la aplicación del NI ELVIS lo primero en presentarse es el NI ELVIS Instrument Launcher,

DAQ Device.- Que te permite seleccionar la tarjeta de adquisición de datos que se va a utilizar.

» Communications.- Que te informa el estado de la comunicación, con un botón de check para actualizar el estado nuevamente.

» NI ELVIS Benchtop Workstation.- Que te permite reiniciar la estación de trabajo.

Digital Multimeter

El multímetro digital es uno de los instrumentos más usados y puede hacer mediciones de:

Voltaje DC y AC Corriente DC y AC Resistencia Capacitancia Inductancia Prueba de Diodos Continuidad de Audio

Oscilloscope

El osciloscopio del NI ELVIS tiene las mismas funciones que un osciloscopio de escritorio ordinario. Seleccionando oscilloscope en el Launcher del NI ELVIS, se abre la ventana. En esta ventana se muestran los controles, así como el visualizador o display de la señal que está siendo analizada.

Tiene dos canales (CH A, CH B), además del trigger, y te permite usar diferentes escalas de Volt/División, además de modificar la posición y el tiempo mediante los controles virtuales. También se muestra la función de auto escala para ajustar el voltaje dependiendo del Voltaje pico-pico en corriente alterna para una mejor visualización de la señal.

Function Generator

El Generador de Funciones del NI ELVIS te permite elegir entre el tipo de onda de salida, senoidal, triangular o cuadrada, también tiene las opciones de modificar la frecuencia y la amplitud.

Bode Analyzer

Te permite programar el rango de frecuencia del instrumento, además te permite elegir entre visualizar las escalas de manera linear o logarítmica.

Arbitrary Waveform Generator

Como su nombre lo indica, el generador de forma de onda arbitraria, permite crear una variedad de tipos de señales, o cargar una onda de las creadas con el editor de formas de onda.

Digital Bus Reader

Es una herramienta que lee la información digital de la entrada del bus.

Digital Bus Writer

Su función es de actualizar la salida del bus con un patrón digital seleccionado por el usuario de entre los patrones predefinidos o uno creado manualmente.

Two – Wire Current – Voltage Analyzer

Esta función te permite hacer pruebas y ver curvas de corriente contra voltaje de un diodo, te la oportunidad de programar los parámetros como los rangos de voltaje y corriente, además de salvar la información en un archivo.

Three – Wire Current – Voltage Analyzer

Tiene gran similitud al analizador de corriente – voltaje de dos cables, con la diferencia que este hace mediciones para transistores NPN y PNP, con una corriente base predeterminada. Al igual que su contraparte de dos cables, el

analizador de corriente – voltaje de tres cables permite ver la curva de corriente contra voltaje a través de mediciones algunas mediciones paramétricas.

LabVIEW

LabVIEW fue creado por National Instruments como una herramienta gráfica para funcionar en el sistema operativo Mac, para luego ampliarse a otros sistemas operativos como Windows, Linux, etc.

LabVIEW utiliza lenguaje G, lenguaje gráfico, para pruebas, control y diseño mediante la programación. Cualquier programa desarrollado en LabVIEW se conoce como Instrumentos Virtuales o VI, debido a que en un inicio LabVIEW se dedicaba exclusivamente al control de instrumentos.

Panel Frontal

Esta ventana es la interfaz gráfica con la que el usuario interactúa, recoge la información del usuario y luego representa las salidas de una manera visual. Tiene dos tipos de funciones pueden ser de control, que sirven para introducir parámetros al VI, o indicadores, para mostrar los resultados producidos, siendo estos datos adquiridos o resultados de una operación.

Diagrama de Bloques

Es la ventana que guarda el código del programa para controlar y procesar las entradas y salidas que fueron creadas en el panel frontal,

Palettes

Las paletas son los menús de herramientas que el LabVIEW proporciona para crear y modificar ambas ventanas, el panel frontal y el diagrama de bloques.

Generador de Funciones

El generador de funciones del BK Precision es una fuente de señales que tiene muchas herramientas para producir el tipo de función requerida, entre las cuales se encuentran:

Interruptor de encendido. Enciende y apaga el poder. Switch de rango. Selecciona el rango de la frecuencia de salida. 7 rangos

de 1Hz a 10MHz. El switch indica la máxima frecuenta de rango y es ajustado con el control grueso de frecuencia a 0.1 veces el máximo.

Switch de funciones. Selecciona seno, cuadrada, triangular forma de onda de salida.

Control de nivel de salida. Controla la amplitud de la señal de salida. Control de la componente CD. Activado por el switch de componente de cd.

Rotación en la dirección de las manecillas del reloj desde el centro cambia

a la dirección positiva, cuando rotación va en contra de las manecillas del reloj desde el centro cambia a dirección negativa.

Jack de salida. Jack de TTL/CMOS. Esta salida es independiente de los controles nivel de

salida y componente cd. Control de nivel CMOS. Girando este control en la dirección de las

manecillas del reloj aumenta la amplitud de la señal CMOS al TTL/CMOS. Jack de VCG/ BARRIDO de entrada.

ArduinoEl arduino es una plataforma de prototipos electrónica de código abierto (open-source) basada en una sencilla placa con entradas y salidas, en un entorno de desarrollo que está basado en el lenguaje de programación Processing. Es un dispositivo que conecta el mundo físico con el mundo virtual, o el mundo analógico con el digital.

Partes de un arduino

El arduino como todo componente esta conformado distintas partes como son entradas, salidas, alimentación, comunicación y shields.

- Entradas: son los pines de nuestra placa que podemos utilizar para hacer lecturas. En la placa Uno son los pines digitales (del 0 al 13) y los analógicos (del A0 al A5).

- Salidas: los pines de salidas se utilizan para el envío de señales. En este caso los pines de salida son sólo los digitales (0 a 13).

Diagramas de conexión:

Un programa de Arduino se denomina sketch o proyecto y tiene la extensión.ino. La estructura básica de un sketch de Arduino es bastante simple y se compone de al menos dos partes, estas son obligatorias y encierran bloques que contienen declaraciones, estamentos o instrucciones.

Para la configuración del arduino se utiliza setup y el loop, en donde el setup es la parte encargada de recoger la configuración y el loop es la que contiene el programa que se ejecutara cíclicamente, ambas funciones son necesarias para que este funcione.

La configuración de setup debe contener la inicialización de los elementos y esta función solo se ejecuta una vez justo después de hacer el reset y no se vuelve a ejecutar hasta que haya otro reser.

La función loop contiene el código que se ejecutara, esta función es el nucleo de todos los programas del arduino y se usa para el control activo de la placa.

Los componentes principales de un sketch de Arduino son:

• Variables: son un espacio en memoria donde se almacenan datos y estos datos pueden variar.

• Funciones: son un trozo de código que puede ser usado/llamado desde cualquier parte del sketch. A la función se le puede llamar directamente o pasarle unos parámetros, en función de como este definida.

• Setup y loop: son dos funciones especiales que es obligatorio declarar de cualquier sketch.

• Comentarios: fundamentales para documentar el proyecto.


Practica #2El Potenciometro


Estudios)


Frecuencia: Viernes Hora: N4 Carrera: IMTC





Introducción.

Podemos definir al Potenciómetro como una resistencia regulable en un circuito eléctrico, los cuales son encontrados en la mayoría de los sistemas donde se requiere variar algún parámetro de operación, o sensar un desplazamiento.

Potenciómetro monovuelta.- Potenciómetro donde la rotación mecánica que provoca el desplazamiento del cursor en la totalidad del elemento resistivo es inferior o igual a 360º.

Pueden estar construidos sobre papel baquelizado, fibra, alúmina con una pista de carbón. La pista tiene sendos contactos en sus extremos y un cursor conectado a un patín que se desliza por la pista resistiva. Se los llama potenciómetros impresos. También pueden ser petados: están realizados con un arrollamiento toridal de alambre resistivo con un cursor que mueve el patin sobre el mismo.

Objetivo.

En esta práctica el estudiante conocerá los principios básicos del potenciómetro, sus principales tipos, características y aplicaciones. Además, deberá describir el comportamiento de un potenciómetro y la relación entre su desplazamiento angular y el voltaje de salida.

Marco teórico.

Un potenciómetro es un elemento resistivo que tiene un contacto deslizante que puede desplazarse a lo largo de dicho elemento. Este desplazamiento se convierte en una diferencia de potencial.

Hay muchos tipos de potenciómetros:

De mando: son los que usamos normalmente, como el del volumen de la radio.

De ajuste: son los que estan adentro de los equipos, no tenemos acceso a ellos ya que no suele tener que retocar.Según la ley de variación de la resistencia R = ρ(θ), los potenciometros pueden ser:

-Lineales: La resistencia es proporcional al ángulo de giro. -Logarítmicos: La resistencia depende logarítmicamente del ángulo de giro. -Senoidales: La resistencia es proporcional al seno del ángulo de giro. Dos potenciómetros senoidales solidarios y girados 90° proporcionan el seno y el coseno del ángulo de giro. Pueden tener topes de fin de carrera o no. El potenciómetro rotacional o giratorio está formado por una pista o canal circular con devanado de alambre o por una capa de plástico conductor; sobre la pista rota un contacto deslizante giratorio. Si tenemos un voltaje de entrada constante entre las terminales 1 y 3, el voltaje de salida o V entre las terminales 2 y 3 es una fracción del voltaje de entrada. Esta fracción depende de la relación de resistencia 23 R comparada con la resistencia total o 13 R.

Si la resistencia de la pista por unidad de longitud es constante, entonces la salida es proporcional al ángulo a lo largo del cual gira el deslizador. En este caso un desplazamiento angular se puede convertir en una diferencia de potencial.

Podemos suponer que la resistencia cambia uniformemente a lo largo del desplazamiento, dicha suposición será tomada para encontrar una constante en el potenciómetro, sin embargo, esta suposición es falsa pues la linealidad del potenciómetro está acotada.

Si definimos un potenciómetro como 2 resistencias variables (R12 y R23) las cuales obedecen la siguiente ecuación: R12 + R23 = Rt, donde t R es la resistencia total del potenciómetro, tendríamos un diagrama como el de la figura siguiente.

En un circuito en serie, la corriente que viaja en todo el circuito permanece constante y se puede determinar por la ley de Ohm.

Donde Vf es el voltaje suministrado por la fuente y Rt es la resistencia total del circuito.

El voltaje medido entre las terminales 2 y 3 del Potenciómetro se puede calcular mediante la siguiente ecuación:

Sustituyendo la ecuación 2.2 en la 2.3 se obtiene la siguiente ecuación:

Ya que R23 es variable y suponiendo que este varía linealmente respecto al desplazamiento angular del cursor podemos decir que la resistencia entre las terminales 2 y 3 en función del ángulo desplazado sería:

Donde θ es el ángulo desplazado, φ es el desplazamiento angular máximo del potenciómetro, y Rt es la resistencia total del mismo.

Podemos llamar constante angular del potenciómetro a la razón de la Rt en el φ para un determinado potenciómetro.

Entonces la diferencia de voltaje entre las terminales 2 y 3 puede ser calculada por la siguiente ecuación:

La diferencia entre el comportamiento esperado y el obtenido se denomina conformidad.

Los modelos disponibles comercialmente incluyen aquellos que admitan un movimiento circular de una o más vueltas en el caso de los helicoidales y en varios de estos modelos la salida en función del desplazamiento tiene un comportamiento no lineal. Incluso puede ser una función sinoidal del ángulo de giro del cursor.

Practica #2

Desarrollo:

1. Medir la resistencia total real del potenciómetro, la cual puede ser medida conectando un óhmetro entre las terminales de los extremos, o puede ser leída en la serigrafía del potenciómetro.

2. Montar el potenciómetro en la base de madera y a través del transportador para poder medir su desplazamiento angular.

3. Medir el voltaje real que suministrara la fuente de voltaje.

Datos obtenidos:

Angulo Voltaje0 0.00110 0.00120 0.00130 0.02540 0.23750 0.44460 0.78270 0.8980 1.09890 1.301100 1.437110 1.68120 1.922130 2.126140 2.347150 2.587160 2.777170 3180 3.208190 3.4200 3.614210 3.811220 4.001230 4.231240 4.417250 4.639260 4.883270 5.07280 5.134290 5.134300 5.134

0 50 100 150 200 250 300

Angulo

0

1

2

3

4

5

6

Voltaje

Cuando empezamos a hacer el mismo procedimiento en el Software LabView ya empezó a tomar los datos más precisos y obtuvimos la siguiente tabla de datos con su gráfica.

0 50 100 150 200 250 300

Angulo

0

1

2

3

4

5

6

Voltaje Software

Ejercicio extra realizado en LabView.

Angulo Voltaje0 010 020 030 040 0.1150 0.3260 0.5570 0.7580 0.9890 1.17100 1.4110 1.58120 1.78130 2.03140 2.22150 2.46160 2.69170 2.93180 3.16190 3.33200 3.53210 3.77220 3.95230 4.16240 4.38250 4.63260 4.87270 5.07280 5.13290 5.13300 5.13

Conclusión

Un potenciómetro es un resistor cuyo valor de resistencia es variable. De esta manera, indirectamente, se puede controlar la intensidad de corriente que fluye por un circuito si se conecta en paralelo, o la diferencia de potencial al conectarlo en serie. Normalmente, los potenciómetros se utilizan en circuitos de poca corriente.

Bibliografía.http://www.areatecnologia.com/electronica/potenciometro.html

https://www.ingmecafenix.com › electronica › potenciometro

https://www.areatecnologia.com/electronica/potenciometro.html


Practica #3El Termistor


Estudios)







Introducción.

El termistor fue inventado en 1930 por el americano Samuel Ruben, y obtuvo la patente de EE.UU nº2021491. Los termistores son resistores variables con la temperatura basada en semiconductores. El término termistor proviene de Thermally Sensitive Resistor. Existen dos tipos de termistores, dependiento de si su coeficiente de temperatura es negativo o positivo. Si es negativo se denominan NTC( las cuales se fabrican a base de mezclar y sinterizar óxidos dopados de metales como el níquel, cobalto, manganeso, hierro y cobre),y si es positivo se denominan PTC (basadas en titanato de bario al que se añade titanato de plomo o de circonio para determinar la temperatura de conmutación) .

El funcionamiento de un termistor se basa en la variación de la resistencia de un semiconductor con la temperatura, debido a la variación de la concentración de portadores. Para los termistores NTC, al aumentar la temperatura, aumentará también la concentración de portadores, por lo que la resistencia será menor, de ahí que el coeficiente sea negativo. Para los termistores PTC, en el caso de un semiconductor con un dopado muy intenso, éste adquirirá propiedades metálicas, tomando un coeficiente positivo en un margen de temperatura limitado.

El termistor es un componente electrónico cuya resistencia varía sensiblemente con la temperatura. Se trata de una resistencia no lineal, ya que la corriente que la atraviesa no es función lineal del voltaje. Un termistor de coeficiente negativo de temperatura (NTC) es aquel cuya resistencia disminuye a medida que la temperatura aumenta, y un termistor de coeficiente positivo de temperatura (PTC) es aquel cuya resistencia aumenta conforme aumenta la temperatura. Una ventaja de estos componentes es su alta resistencia nominal (a 25 o).

Sus principales características son:

1 .Su rango de temperaturas está entre -50ºC y 150ºC,aunque las unidades encapsuladas pueden alcanzar hasta los 300ºC.

2. En la mayoría de las aplicaciones para una temperatura de 25ºC la resistencia varía entre 100 ohm y 100Kohm.

3. Tienen un tamaño reducido que hacen que la repuesta a los cambios de temperatura sea rápida (tienen mayor sensibilidad a los cambios de temperatura que otro transconductores).

4. Son autocalentables, lo que hace que puedan ser indeseables en algunas aplicaciones, y que otras bases su funcionamiento en ese fenómeno.

5. Gracias a la intercambiabilidad (tolerancia con la que es producido un termistor), es posible cambiar un termistor por otro en un sistema, sin necesidad de volver a calibrar el aparato de medida.

Existen varios tipos de configuraciones para los termistores. Éstos son: los tipo perla, tipo disco, tipo chip, tipo arandela y tipo barra. Los termistores tipo perla con cubierta de cristal se caracterizan por tener una excelente estabilidad y fiabilidad a temperaturas superiores a 300ºC. Los termistores tipo chip y disco tienen un tamaño mayor que los de perla, lo que permite una potencia de disipación mayor, a expensas, eso si, de peores tiempos de respuesta. Por su geometría, los termistores de disco suelen tener más potencia de disipación que los chips.

Objetivo.

Se busca que el estudiante conozca el comportamiento de un termistor, sus diferentes tipos y aplicaciones en los sistemas electrónicos. Marco teórico.

• Termistor NTC (Negative Temperature Coefficient) es una resistencia variable cuyo valor se ve disminuido a medida que aumenta su temperatura. Son resistencias constituidas por un cuerpo semiconductor cuyo coeficiente de temperatura es elevado, es decir, su conductividad crece muy rápidamente con la temperatura. En su fabricación Se emplean óxidos semiconductores de níquel, zinc, cobalto, etc.

• Termistor PTC (Positive Temperature Coefficient) es una resistencia variable cuyo valor se ve aumentado a medida que aumenta la temperatura. Los termistores PTC se utilizan en una gran variedad de aplicaciones: limitación de corriente, sensor de temperatura, desmagnetización y para la protección contra el recalentamiento de equipos tales como motores eléctricos. También se utilizan en

indicadores de nivel, para provocar retardos en circuitos, como termostatos, y como resistores de compensación.

El termistor PTC pierde sus propiedades si su temperatura llega a ser demasiado alta y puede comportarse eventualmente de una forma similar al termistor NTC.

El cambio de la resistencia por cada grado de temperatura, es mucho mayor que el que ocurre en los metales. La relación resistencia-temperatura de un termistor se puede expresar mediante la siguiente ecuación:

Donde Rt es la resistencia de la temperatura t, y K y ß son constantes. Si se comparan con otros sensores de temperatura, los termistores ofrecen muchas ventajas. Son resistentes y pueden ser muy pequeños, por lo cual permiten el monitoreo de temperaturas casi en cualquier punto. Gracias a su reducido tamaño, responden muy rápido a los cambios de temperatura, pero su principal desventaja es su no linealidad.

Marco teórico.

Los Termistores son resistores térmicamente sensibles, existen dos tipos de termistores según la variación de la resistencia/coeficiente de temperatura, pueden ser negativos (NTC) o positivos (PTC).

Son fabricados a partir de los óxidos de metales de transición (manganeso, cobalto, cobre y níquel) los termistores NTC son semiconductors dependientes de la temperatura. Operan en un rango de -200º C a + 1000° C.

Un termistor NTC debe elegirse cuando es necesario un cambio continuo de la resistencia en una amplia gama de temperaturas. Ofrecen estabilidad mecánica, térmica y eléctrica, junto con un alto grado de sensibilidad. La excelente combinación de precio y el rendimiento ha dado lugar a una amplia utilización de los termistores NTCs en aplicaciones tales como medición y control de temperatura, compensación de temperatura y medición del flujo de fluidos.

La ventaja de los termistores frente a otros sensores de temperatura es el bajo precio de estos, su amplio rango de medida y lo extendidos que se encuentran, lo que permite encontrar dispositivos a los que se pueden conectar sin mayores problemas.

La desventaja principal es que no son lineales, lo que dificulta la adquisición de datos y son complicados de calibrar. De igual forma que otros sensores resistivos como la PT100, los termistores acusan el efecto del autocalentamiento por el paso de corriente, por lo que hay que ser cuidadosos en la tensión y corriente que hacemos circular por el sensor para evitar falsos aumentos de temperatura.

Un termistor PTC es un resistor que depende de la temperatura, son fabricación de titanato de bario y deben elegirse cuando se requiere un cambio drástico en la resistencia a una temperatura específica o nivel de corriente. Los termistores PTCs puede operar en los siguientes modos:

Sensores de temperatura, en temperaturas que oscilan entre 60° C a 180° C, por ejemplo, para protección de los bobinados de motores eléctricos y transformadores.

Fusible de estado sólido de protección contra el exceso de corriente, que van desde mA a varios A (25° C ambiente) a niveles de tensión continua superior a 600V, por ejemplo, fuentes de alimentación para una amplia gama de equipos eléctricos.

Practica #3

1. Implementar el circuito sobre su propio protoboard para evitar daños accidentales al material del laboratorio.

2. El termistor debe estar protegido contra el líquido para que no se vaya a crear un corto circuito entre las terminales del termistor, teniendo así lecturas erróneas.

3. Colocar agua dentro del envase junto con el termistor4. Calentar hasta que el sistema llegue a los 70 grados centígrados,5. Apagar la fuente de calor y con el termómetro realizar las mediciones de

temperatura del agua y del voltaje medido en el termistor cada 30 segundos hasta llegar a los 40 grados

6. Realizar una gráfica de la temperatura registrada en el termistor contra el voltaje medido, y luego una gráfica de la variación del voltaje con respecto a la temperatura registrada en el termistor

7. Comentar acerca del comportamiento de las gráficas y determinar el tipo de termistor empleado.

Grados Voltaje(mV)70 6.469 6.568 6.767 6.766 765 7.264 7.363 7.362 7.361 860 8.559 8.858 8.957 956 9.255 9.554 9.553 10.252 10.651 1150 1149 11.448 11.847 12.246 12.6

Grados45Voltaje(mV) 1344 13.543 13.842 1441 14.640 1539 15.738 16.337 16.736 17.235 17.734 18.233 1932 19.631 2030 2129 22.528 2327 2426 24.825 2524 26.923 27.522 28.721 29.320 29.7

Tablas de datos:

20 30 40 50 60 70

Temperatura

0

5

10

15

20

25

30

35

Voltaje

Conclusión.

Por lo tanto, debido a que el termistor actúa de esa manera nosotros podemos identificar que es un termistor tipo NTC, debido a que como la temperatura va aumentando este provoca que el voltaje de entrada se empiece a disminuir, entonces es un Termistor Negativo.

El termistor es un componente electrónico cuya resistencia varía sensiblemente con la temperatura. Se trata de una resistencia no lineal, ya que la corriente que la atraviesa no es función lineal del voltaje. Un termistor de coeficiente negativo de temperatura (NTC) es aquel cuya resistencia disminuye a medida que la temperatura aumenta.

Bibliografía.

http://ayudaelectronica.com/que-es-un-termistor/

Omega Engineering › mx › prodinfo › termistor


Practica #4La Fotorresistencia.


Estudios)







Introducción.

Una fotorresistencia es un componente electrónico en el cual su resistencia es disminuida al aumentar la intensidad de luz incidente en este componente. También es llamado fotorresistor, fotoconductor, célula fotoeléctrica o resistor dependiente de la luz (LDR por sus siglas en inglés).

Existen diversos tipos de fotorresistores en el mercado. Pueden ser encontrados en muchos artículos electrónicos por ejemplo cámara fotográfica, medidores de luz, los relojes con radio, las alarmas de seguridad y en los sistemas de encendido y apagado del alumbrado de calles según la luz ambiental.

Objetivo.

Conocer el comportamiento del fotorresistor, sus principales características, tipos y aplicaciones. Además, se construirá un dispositivo que regule la luz incidente sobre una fotorresistencia.

Marco teórico.

Las fotorresistencias (en inglés “Light Dependent Resistors” LDR) son dispositivos basados en la variación de resistencia eléctrica de un semiconductor al incidir en él radiación de luz en el rango óptico (10 nm< l< 1mm).

La conductividad eléctrica de un material depende del número de portadores en la banda de conducción. En un semiconductor es, normalmente, la agitación térmica la causa de que parte de sus electrones salten de la banda de valencia a la de conducción, siendo por lo tanto la temperatura el parámetro que determina, junto a sus características intrínsecas, la conductividad del material.

Sin embargo, la energía necesaria para el salto puede proceder de otro tipo de fuentes, como por ejemplo radiación óptica. En este caso es la energía de los fotones que colisionan con el material, la fuente para este salto. Si esta energía, determinada por la frecuencia de la radiación, es lo suficientemente alta para permitir el salto, sin exceder el

umbral para que se desprendan del material, tendremos el denominado efecto fotoeléctrico interno. En este caso a mayor iluminación mayor conductividad. Este efecto es aprovechado para la construcción de resistencias variables con la luz (LDR). Dependiendo del material con el que se construyan, y por tanto del ancho de la banda prohibida, se obtienen diferentes respuestas espectrales (relación entre la sensibilidad del dispositivo y la frecuencia de la radiación incidente). Su funcionamiento se basa en el efecto fotoeléctrico. Un fotorresistor está hecho de un semiconductor de alta resistencia como el sulfuro de cadmio, CdS. Si la luz que incide en el dispositivo es de alta frecuencia, los fotones son absorbidos por las elasticidades del semiconductor dando a los electrones la suficiente energía para saltar la banda de conducción. El electrón libre que resulta, y su hueco asociado, conducen la electricidad, de tal modo que disminuye la resistencia. Los valores típicos varían entre 1 MΩ, o más, en la oscuridad y 100 Ω con luz brillante.

Las células de sulfuro del cadmio se basan en la capacidad del cadmio de variar su resistencia según la cantidad de luz que incide en la célula. Cuanta más luz

incide, más baja es la resistencia. Las células son también capaces de reaccionar a una amplia gama de frecuencias, incluyendo infrarrojo (IR), luz visible, y ultravioleta (UV).

En general la relación entre la resistencia del elemento y la iluminación incidente E (densidad superficial de energía recibida expresada en lux) es fuertemente no lineal. Esta relación se suele modelar mediante la expresión:

Donde A y a dependen del material y condiciones de fabricación. Otra manera de expresar esta relación es tomando logaritmos:

Como puede comprobarse existe una relación lineal entre los logaritmos de la resistencia y nivel de iluminación. Estos dispositivos son baratos, disponen de un tiempo de respuesta relativamente grande (son lentos) y su respuesta espectral es fácilmente adaptable a la del ojo humano.

Si se construye un divisor de voltaje con la fotorresistencia y una segunda resistencia, se tendrá un voltaje proporcional al valor de la resistencia por lo tanto a la intensidad de la luz.

Un LED, o un diodo emisor de luz por sus siglas en ingles, es un dispositivo semiconductor (diodo) que cuando se polariza en directa y es atravesado por la corriente eléctrica emite luz policromática, es decir, con diferentes longitudes de onda,. El color depende del material semiconductor empleado en la construcción del diodo, pudiendo variar desde el ultravioleta, pasando por el espectro de luz visible, hasta el infrarrojo, recibiendo éstos últimos la denominación de IRED (Infra-Red Emitting Diode).

Un fotorresistor está hecho de un semiconductor de alta resistencia. Si la luz que incide en el dispositivo es de alta frecuencia, los fotones son absorbidos por la elasticidad del semiconductor dando a los electrones la suficiente energía para saltar la banda de conducción. El electrón libre que resulta (y su hueco asociado) conduce electricidad, de tal modo que disminuye la resistencia.

Un dispositivo fotoeléctrico puede ser intrínseco o extrínseco. En dispositivos intrínsecos, los únicos electrones disponibles están en la banda de la valencia, por lo tanto el fotón debe tener bastante energía para excitar el electrón a través de toda la banda prohibida. Los dispositivos extrínsecos tienen impurezas agregadas, que tienen energía de estado a tierra más cercano a la banda de conducción puesto que los electrones no tienen que saltar lejos, los fotones más bajos de energía (es decir, de mayor longitud de onda y frecuencia más baja) son suficientes para accionar el dispositivo.

La fotorresistencia se puede realizar para diferentes formas de trabajos:

Sensores por barrera de luz

Las barreras tipo emisor-receptor están compuestas de dos partes, un componente que emite el haz de luz, y otro componente que lo recibe. Se establece un área de detección donde el objeto a detectar es reconocido cuando el mismo interrumpe el haz de luz. Debido a que el modo de operación de esta clase de sensores se basa en la interrupción del haz de luz, la detección no se ve afectada por el color, la textura o el brillo del objeto a detectar. Estos sensores operan de una manera precisa cuando el emisor y el receptor se encuentran alineados. Esto se debe a que la luz emitida siempre tiende a alejarse del centro de la trayectoria.

Sensores de reflexión sobre espejo

El emisor envía un rayo de luz que llega al receptor si se refleja en un espejo y no es interrumpido por un objeto o si se refleja en un objeto. Tienen el emisor y el receptor montados en la misma caja y situados por lo tanto a un mismo lado del objeto que se desea detectar.

Utilizar un reflector que recibe los rayos de luz provenientes del emisor y los envía al receptor.

Funcionamiento

La detección del objeto opaco se produce mediante la interrupción del haz de luz que se dirige del emisor al reflector o del que se dirige desde este último hacia el receptor.

Sensores de reflexión sobre objeto

Tienen el componente emisor y el componente receptor en un solo cuerpo, el haz de luz se establece mediante la utilización de un reflector catadióptico. El objeto es detectado cuando el haz formado entre el componente emisor, el reflector y el componente receptor es interrumpido. Debido a esto, la detección no es afectada por el color del mismo. La ventaja de las barreras réflex es que el cableado es en un solo lado, a diferencia de las barreras emisor-receptor que es en ambos lados. Hay dos tipos de fotocélulas de reflexión sobre objeto, las de reflexión difusa y las de reflexión definida.

Sensores de reflexión directa o de reflexión sobre objeto

Se caracterizan porque el emisor y el receptor se montan en la misma caja y el objeto que se quiere detectar actúa como reflector.

De acuerdo con el valor de los ángulos de emisión y de recepción, pueden ser:- Sensores de reflexión difusa (DiffuseReflectiveSensors).- Sensores de reflexión definida (Definite ReflectiveSensors).

Son sensores cuyo ángulo de emisión es muy grande y los rayos de luz se reflejan en múltiples direcciones. Por ello sólo una parte de los rayos que salen del emisor alcanzan el receptor después de reflejarse en el objeto a detectar.

Tienen una zona muerta en la que no se garantiza la detección del objeto, tal como se indica en la figura. Dicha zona debe ser tenida en cuenta cuando se pretende detectar objetos que están situados muy próximos a la fotocélula.

Con el fin de eliminar la zona muerta, se fabrican fotocélulas que posee una configuración especial en la que los ejes ópticos del emisor y del receptor coinciden.

Practica #4

Se deberá operar el equipo de manera tal que el alumno observe el comportamiento del sensor fotorresistivo en función de la luz que incide en él, para de esta manera obtener la gráfica que lo ilustre de manera correcta. Se utilizará el equipo de laboratorio junto con el NI ELVIS y el software LabView para lograr este objetivo.

Tabla de datos:

Numero de Leds Voltaje0 5.061 5.072 5.0233 4.9264 4.6475 4.8016 4.4927 4.4868 4.47

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Distancia en cm

4.14.24.34.44.54.64.74.84.955.15.2

Voltaje

Voltaje por Ambiente

Conclusión.

El LDR es un componente que hace variar su resistencia dependiendo de la luz visible, ya que este tiene una fotorresistencia que es sensible a la luz. Como ya sabemos que la resistencia es una propiedad de los materiales que impide el flujo de la corriente eléctrica por él, entre mayor sea la resistencia, mayor ser la oposición al flujo eléctrico.

En vista de los datos obtenidos en la práctica pudimos comprobar cómo iba subiendo el voltaje confirme íbamos haciendo más espacio para que pasara la luz al sensor.

Bibliografía.

http://www.ingenierofernandoruiz.com/Electronica%20Analogica/Proyectos%20Electronica%20Analogica.html

http://www.ingenierias.ugto.mx/profesores/dohernandez/documentos/Sistemas/sensores%20y%20acondicionadores%20de%20se%C3%B1al_ramon%20pallas%20areny.pdf


Practica #5Sensor de proximidad.


Estudios)







Introducción. Al seleccionar un sensor para una aplicación en particular hay que considerar varios factores:

• El tipo de medición que necesitamos, por ejemplo, la variable que se va a medir, su valor nominal, el rango de valores, la exactitud, velocidad de medición y confiabilidad que necesitamos y con la misma importancia, las condiciones ambientales en las que operará el sensor. • El tipo de salida que se requiere del sensor, lo cual determinara las condiciones de acondicionamiento de la señal.

Basado en lo anterior se pueden identificar algunos posibles sensores, teniendo en cuenta rango, exactitud, linealidad, velocidad de respuesta, confiabilidad, facilidad de mantenimiento, duración, requisitos de alimentación eléctrica, solidez, disponibilidad y costo.

Objetivo.

El estudiante construirá un sensor de proximidad IR y observará su comportamiento, también aprenderá la forma de calibrar su sensor según el tipo de medición necesaria.

Marco teórico.

El sensor de proximidad es un transductor que detecta objetos o señales que se encuentran cerca del elemento sensor. Existen varios tipos de sensores de proximidad, los más comunes son los capacitivos, los inductivos y los infrarrojos.

Capacitivos

Este tipo de transductor trabaja con un campo electrostático. Al aproximarse un objeto "metálico" se produce un cambio en el campo electrostático alrededor del elemento sensor. Este cambio es detectado y enviado al sistema de detección. El sistema de detección típico está formado por una sonda, un oscilador, un rectificador, un filtro y un circuito de salida.

Cuando un objeto "metálico" se aproxima al sensor la sonda aumenta su capacitancia y activa el oscilador provocando que éste dispare el circuito de salida. Generalmente éste tipo de sensores funcionan como interruptores abierto o cerrado y la sonda está casi siempre calibrada según el objeto a sensar.

Inductivos

Este tipo de transductor trabaja con un campo electromagnético. Al aproximarse un objeto "metálico" o no metálico, produce también un cambio en el campo electromagnético alrededor del elemento sensor. La distancia de conmutación depende del tamaño del sensor o del tipo de material a ser detectado.

Estos sensores son de estado sólido, y no requieren contacto directo con el material a sensar. El sistema de detección típico está formado por una bobina, un oscilador, un disparador y un circuito de salida

El funcionamiento es similar al capacitivo; la bobina detecta el objeto cuando se produce un cambio en el campo electromagnético y envía la señal al oscilador, luego se activa el disparador y finalmente al circuito de salida hace la transición entre abierto o cerrado.

Infrarrojos

Este tipo de transductor trabaja con un emisor y detector de rayos infrarrojos. Al aproximarse un objeto reflector de rayos infrarrojos la luz del transmisor es reflejada por el objeto cercano, el detector recibe los rayos infrarrojos y activa la salida de detección.

El sistema de detección típico está formado por un transmisor de rayos infrarrojos, una etapa de control, un receptor de rayos infrarrojos y un circuito de salida. Por lo general el transmisor está conectado a una etapa de control que decide la activación de transmisión e inclusive puede generar pulsos de frecuencia constante que hacen la detección del sensor más robusta. El receptor de rayos infrarrojos suele ser un fototransistor o un fotodiodo. El circuito de salida utiliza la señal del receptor para amplificarla y adaptarla a una salida que el sistema pueda entender.

Sus aplicaciones mas comunes son: Control de cintas transportadoras; control de alta velocidad; detección de movimiento, conteo de piezas, etc.

Practica #5

Distancia Voltaje 1 Voltaje 2 Voltaje 3 I =V/RSin Objeto 3940.5 3940.5 3940.5 3.9405

0.5 3936.944 3937.699 3937.853 3.9369441 3936.918 3937.743 3937.783 3.9369182 3936.748 3937.745 3937.98 3.9367483 3937.27 3937.609 3937.879 3.937274 3937.537 3938.322 3938.108 3.9375375 3938.018 3938.707 3938.968 3.9380186 3938.289 3939.028 3939.466 3.9382897 3938.61 3939.566 3939.449 3.938618 3938.892 3939.985 3939.812 3.9388929 3938.945 3939.819 3940.4402 3.938945

10 3939.491 3939.975 3939.911 3.939491

0.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Distancia cm

3934

3935

3936

3937

3938

3939

3940

3941

Voltaje 1Voltaje 2Voltaje 3

0.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Distancia cm

3.934

3.935

3.936

3.937

3.938

3.939

3.94

3.941

Corriente

Conclusión.

Un sensor de proximidad es un transductor que detecta objetos o señales que se encuentran cerca del elemento sensor. Un sensor de proximidad es un dispositivo que detecta objetos sin necesidad de tener contacto físico con ellos. El sensor emite un campo u onda electromagnética y la detección se logra registrando los cambios en ese campo. Con lo visto es esta práctica aprendimos el funcionamiento de los sensores de proximidad, hicimos un circuito armado por un emisor y un receptor que detectaban la diferencia de voltaje.

Bibliografía.

https://www.arrow.com/es-mx/categories/sensors/proximity-sensors

http://sensoresdeproximidad.blogspot.mx/


Practica #6Motores de corriente directa.


Estudios)







Introducción

Un motor de Corriente Directa (CD) es un mecanismo que convierte la energía eléctrica en mecánica, mediante el uso de principios básicos de electromagnetismo.

Cuando pasa una corriente, que como la práctica lo dice, es de corriente directa, en su interior es inducido con una fuerza magnética que hace girar el motor. Dependiendo del sentido de la polarización que recibe el motor, será el sentido del giro. Comúnmente existen motores que funcionan con 5, 7.5, 9 o 12 volts.

Aunque existe una gran variedad de motores de corriente directa, en esta sesión se hablará sobre los más sencillos únicamente. Objetivo:

Comprender el funcionamiento de estos motores, sus componentes, principios de operación, ventajas y desventajas de su uso y diferentes métodos para controlar su velocidad.

Marco Teórico:

El motor de corriente continua (denominado también motor de corriente directa, motor CC o motor CD) es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, provocando un movimiento rotatorio, gracias a la acción del campo magnético.

Un motor de corriente directa está compuesto básicamente de un rotor, electroimanes, imanes permanentes, un conmutador, estator y cepillos.

En magnetismo se conoce la existencia de dos polos: polo norte (N) y polo sur (S), que son las regiones donde se concentran las líneas de fuerza de un imán. Un motor para funcionar se vale de las fuerzas de atracción y repulsión que existen entre los polos. De acuerdo con esto, todo motor tiene que estar formado con polos alternados entre el estator y el rotor, ya que los polos magnéticos iguales se repelen, y polos magnéticos diferentes se atraen, produciendo así el movimiento de rotación.

Esquema del funcionamiento de un motor de c.c. elemental de dos polos con una sola bobina y dos delgas en el rotor. Se muestra el motor en tres posiciones del rotor desfasadas 90º entre sí.1, 2: Escobillas;A, B: Delgas;a, b: Lados de la bobina conectados respectivamente a las delgas A y B.

Para que el motor funcione deben energizarse sus terminales, las cuales conducen al conmutador. El conmutador a su vez hace contacto con los cepillos, cable que rodea al rotor, convirtiéndolo así en un electroimán.

Según la ley de Fuerza simplificada, cuando un conductor por el que pasa una corriente eléctrica se sumerge en un campo magnético, el conductor sufre una fuerza perpendicular al plano formado por el campo magnético y la corriente, siguiendo la regla de la mano derecha.

Los motores también pueden ser usados para transformar la energía mecánica en energía eléctrica. En este caso se usaría al motor como un “generador”, se gira el eje del motor, que a su vez mueve al rotor produciendo un campo electromagnético y obteniendo así energía en sus terminales.

Cuando el motor está siendo usado, ocurre este efecto y el voltaje generado por el motor se conoce como “Contra- FEM”, usualmente no hay problema porque esta Contra- Fem es mucho menor al voltaje aplicado. El problema surge cuando se “apaga” el motor, es decir, no se le aplica ningún voltaje ya que en ese instante la inercia del motor provoca que el eje sigua girando y generando la contra-fem, que en ese instante sería mayor que el voltaje nulo aplicado al motor, produciendo así que el circuito reciba voltaje donde debería de entregarlo, pudiendo resultar esto en daños al circuito.

El voltaje interno generado por un motor esta dado por la siguiente ecuación:

La velocidad angular de estos motores es proporcional al voltaje aplicado, mientras que a la fuerza la define la intensidad de la corriente.

Para lograr manipular la velocidad de estos motores se debe controlar el voltaje de entrada. Para lograr este control existen 3 métodos ampliamente usados:

• Divisor de Voltaje • PWM (Modulación por Ancho de Pulso) • Control Ward-Leonard

Divisor de Voltaje

El divisor de voltaje es un método sencillo, consiste en reducir la cantidad de voltaje en la entrada del motor mediante resistencias para así controlar su velocidad, pero presenta el inconveniente de que el voltaje consumido por las resistencias es energía desperdiciada.

Cálculo de las resistencias:

Las resistencias del divisor de voltaje se calculan analizando el circuito.

A continuación se muestran los valores de resistencia para un motor de 4 V y una fuente de alimentación de 5 V.

Para obtener un voltaje variable se deben usar como salidas únicamente 2 terminales contiguas del potenciómetro. A pesar de que se puede usar solamente un potenciómetro como divisor de voltaje, al girar la perilla hacia un extremo, el potenciómetro puede dañarse.

PWM (Modulación por Ancho de Pulso)

La modulación por ancho de pulso es un método más eficiente, porque no desperdicia energía. Esta técnica consiste en hacerle llegar al motor una señal de onda que no sea continua, para así disminuir su voltaje promedio y por consecuencia su velocidad.

Por ejemplo, cuando el pulso está activo la mitad del período de la señal o el parámetro duty cycle está al 50%, el voltaje efectivo es la mitad del voltaje total de entrada. Se debe tener en cuenta que no se deben de usar frecuencias de onda muy bajas, ya que el motor se detendría por completo entre cada transición de onda, teniendo que vencer en cada arranque a la inercia.

Control Ward-Leonard

El control Ward-Leonard es el control de velocidad de un motor usando otro como generador. Funciona usando en primer lugar un motor como generador para producir voltaje, con el cual alimentaremos a un segundo motor, el voltaje que produce el generador puede limitarse utilizando un divisor de voltaje si así se desea. A simple vista este sistema resulta muy ineficiente, pero al analizarlo con más detalle se observa que puede usarse para aprovechar energía mecánica desperdiciada de un sistema y convertirla en electricidad.

Control de sentido de giro

Para que un motor gire en sentido contrario electrónicamente, es necesario invertir la polaridad del voltaje de entrada, esto se logra con un “Puente H”. A continuación mostrado.

Practica #6.

Tabla de resultados:

Angulo de Giro Voltaje medido (V)0 1.285

90 2.57180 3.855270 5.14

0 90 180 270

Angulo de Giro

0123456

Voltaje

Conclusión.

Nos dimos cuenta que el motor gira más rápido o más lento dependiendo de la posición del potenciómetro, cuando hay más resistencia, hay un menor voltajes que llega al motor por lo tanto su giro es más lento y viceversa, cuando el potenciómetro está en un ángulo donde su resistencia es menor, llega una mayor cantidad de voltaje al motor por lo que su giro se ve incrementado. Por estas acciones puedo asumir que la velocidad de giro del motor esta inversamente relacionada con la resistencia del potenciómetro, a mayor resistencia menor velocidad de giro y a menor resistencia mayor velocidad de giro. En la gráfica obtenida podemos ver que el voltaje del motor sigue una linealidad.

Un motor eléctrico de corriente continua es esencialmente una máquina que convierte energía eléctrica en movimiento o trabajo mecánico, a través de medios electromagnéticos, que para funcionar se vale de las fuerzas de atracción y repulsión que existen entre los polos.

El motor de corriente continua está compuesto de 2 piezas fundamentales:- Rotor- Estator

En esta práctica observamos el funcionamiento de un motor de corriente continua, vimos la forma en que cambia de dirección de giro y de velocidad. Vimos también que si le conectamos un potenciómetro también podemos cambiar la velocidad del motor al igual que como lo hacíamos con el generador de funciones.

Bibliografía.

Manual de prácticas de laboratorio de sensores y actuadores. Practica No. 6http://www.monografias.com/trabajos61/motores-corriente-continua/motores-corriente-continua.shtml

http://platea.pntic.mec.es/~lmarti2/robotinfra/motoresdecorrientecontinua3.htmhttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_corriente_continua#Motores_con_estator_bobinado


Practica #7Motores de paso.


Estudios)







Introducción.

Los motores de paso a paso también conocidos como steppers a diferencia de los motores de corriente continua, los cuales giran libremente, estos nos brindan exactitud en los movimientos ya que para girar este tiene que dar cierto número de pasos, de allí su nombre. Las ventajas que se obtienen con este tipo de motor son: mayor troque, una gran precisión, y la habilidad de frenarse sin un sistema externo. Artículos que se usan diariamente que contienen motores de paso a paso, son, impresoras, copiadoras, lectores, todo instrumento que requiera de movimientos precisos.

Objetivo.

El estudiante conocerá los conceptos básicos de un motor paso a paso, los diferentes tipos, características y el funcionamiento de estos. Para así, al final de la práctica, con el conocimiento adquirido, el estudiante podrá controlar cualquier tipo de motor de pasos, el cual le servirá para futuras prácticas.

Marco Teórico

Un motor paso a paso es aquel que gira un determinado ángulo (paso) cuando se aplican entre los extremos de sus bobinas las tensiones adecuadas. Este tipo de motores gira sólo un paso al aplicar en los extremos de sus bobinas las tensiones fijas adecuadas. El sentido de giro depende de la secuencia de activación de las bobinas que forman el estator del motor. La velocidad de giro depende en este caso de la frecuencia de conmutación de las tensiones en los extremos de dichas bobinas.

Se define el ángulo de paso como el ángulo que describe el eje del motor (rotor) al aplicarle un impulso. Puede variar de 1º a 90 º según el motor. En general, los motores paso a paso presentan las siguientes ventajas:

- Insensibilidad a vibraciones y a variaciones de tensión y de temperatura. - Movimientos muy precisos. - Frecuencia de trabajo variable.

Los motores paso a paso están presentes en multitud de aplicaciones como pueden ser periféricos de computadores (impresoras, discos duros, unidades de discos flexibles, etc.), máquinas herramientas (mesas de control numérico, etc.), etc.

Descripción física de un motor paso a paso

El funcionamiento de un motor paso a paso se basa en el hecho de que dos imanes enfrentados tienden a orientarse de forma que el polo norte de uno de ellos esté alineado con el polo sur del otro. En un motor paso a paso el estator está compuesto por varias bobinas de forma que al aplicar tensión a alguna de ellas se crea un campo magnético en su interior, apareciendo en los extremos de la bobina un polo norte y un polo sur (la polaridad de la bobina depende del sentido de circulación de la corriente y del sentido de los devanados).

El eje (rotor) del motor, que está unido a un imán, se alinea con esa bobina de forma que el polo sur del imán se orienta hacia el polo norte de la bobina a la que se está aplicando tensión. La aplicación de tensión a la siguiente bobina producirá el giro del rotor un paso.

El motor que se utiliza en esta práctica es del tipo unipolar, es decir, que sus bobinas tienen una toma intermedia conectada a la tensión de alimentación positiva. Para establecer la circulación de corriente a través de una bobina hay que aplicar una tensión correspondiente a masa en uno de sus extremos. Aplicando dicha tensión al otro extremo de la bobina varía el sentido de circulación de la corriente y con él la alineación del rotor

Existen 2 tipos de Motores paso a paso, de imán permanente y de reluctancia variable, también existen los híbridos pero son combinaciones de los 2 mencionados. Los motores de imán permanente son muy parecidos a motores CD sin escobillas, los bobinados del motor están en el estator, y lo que forma el rotor es un imán permanente. En el caso de los motores de reluctancia variable el rotor es un cilindro sólido hecho de un material magnéticamente blando y mecanizado en forma de dientes. Identificar un motor de reluctancia variable es sencillo, usualmente tienen 3 bobinados, unidos en una terminal la cual generalmente va a la corriente positiva, y para moverlo solo se tienen que energizar en secuencia.

Dentro del tipo de imán permanente cubriremos los más comunes, los unipolares y los bipolares. Ambos cuentan con una ventaja sobre los de reluctancia variable que es el par de detención.

Motores Unipolares

Los motores unipolares tienen un conector central en la bobinas, el cual va conectado usualmente a la corriente positiva, así similarmente como los de reluctancia variable, solo se tiene que seguir una secuencia sencilla para moverlo. Para identificarlos, estos tienen 5 o 6 cables generalmente, y al mover el rotor se siente el imán permanente.

Motores Bipolares

Los motores bipolares constan de una construcción más sencilla ya que las bobinas están separadas, esto ofrece un mayor torque que los motores unipolares en incluso en un tamaño más compacto, pero en el control del motor es un poco complejo, ya que se tienen que polarizar las bobinas individualmente. Para esto generalmente se maneja lo que se llama puente H (véase practica #6), 2 para manejar un motor de 4 fases, y así poder manejar la polaridad de las bobinas. Estos motores generalmente tienen 4 cables.

Como se puede observar en la tabla la secuencia se refiere al camino que toma la corriente a través de las bobinas lo cual genera el campo magnético, esto se configurara dependiendo del tipo de secuencia que queremos implementar, ya sea de Onda, Paso completo o Medio paso, en la tabla observamos que esta lleno con datos Booleanos (0 y 1). Los 0 indican por donde no pasa corriente y por ende no genera campo magnético, los valores 1 indican que por esa bobina si se encuentra con un flujo de corriente eléctrica y por lo tanto si genera campo magnético.

Controlador ULN2003

ULN2003 es un alto voltaje y alta gama actual Darlington IC. Contiene siete pares Darlington colector abierto con emisores comunes. Un par Darlington es un arreglo de dos transistores bipolares.

ULN2003 pertenece a la familia de la serie ULN200X de los circuitos integrados. Diferentes versiones de esta interfaz familiar a diferentes familias lógicas. ULN2003 es de 5V TTL, dispositivos lógicos CMOS. Estos circuitos integrados se utilizan cuando se conduce una amplia gama de cargas y se utilizan como conductores de relés, controladores de pantalla, los conductores de la línea, etc ULN2003 también se usa comúnmente durante la conducción Motores paso a paso . Consulte interfaz del motor de pasos utilizando ULN2003 .

Cada canal o un par darlington ULN2003 en valor nominal es de 500 mA y pueden soportar la corriente máxima de 600 mA. Las entradas y salidas se proporcionan opuestas entre sí en la disposición de pines. Cada conductor también contiene un diodo de supresión para disipar los picos de tensión durante la conducción de cargas inductivas. El esquema para cada conductor se da a continuación:

Motor paso a paso es una máquina para convertir el pulso al desplazamiento angular. Así que si usted da pasos del conductor una señal de pulso determinado, que impulsará el motor de paso a un cierto ángulo. usted puede controlar el ángulo del paso a paso movido por el número del pulso. Y también se puede controlar la velocidad de la rotación paso a paso por la frecuencia del pulso. La siguiente imagen es el esquema del controlador paso a paso.

La siguiente imagen es la señal de control para conducir un stepper 28BYJ48 para girar 1/4096 círculo.

línea 1 2 3 4 5 6 7 8rojo 1 1 1 1 1 1 1 1

naranja 1 1 0 0 0 0 0 1amarillo 0 1 1 1 0 0 0 0

rosa 0 0 0 1 1 1 0 0azul 0 0 0 0 0 1 1 1

Un motor a pasos se define por su voltaje, resistencia y grados por paso o resolución. La resistencia entre los bobinados, es la que determina la velocidad y el torque del motor. Incluso si no están especificados los cables, con un multimetro se pueden identificar por medio de la resistencia.

En caso de que la resolución del motor no venga especificada, esta se puede obtener con la siguiente fórmula:

Resolución = 360/N

Donde N = al número de fases totales.

Practica #7

Desarrollo

Identificar las bobinas del motor, para esto se utilizara un óhmetro, esta parte se debe hacer teniendo una punta en una terminal y la otra punta se pasa a las demás para comparar sus medidas, teniendo un criterio de selección para el motor de pasos que elegimos se llego a la siguiente tabla.

Paso Bobina A

Bobina B

Bobina C

Bobina D

1 1 1 0 0

2 0 1 1 0

3 0 0 1 1

4 1 0 0 1

Para esto se definen las posibles relaciones, en el caso de que sea de 6 cables, se tienen 2 ánodos comunes, 1 para cada bobina, estos tienen la mitad de resistencia que la bobina completa.

La siguiente tabla se lleno con las mediciones obtenidas.

Color del 1° cable Color del 2° cable ResistenciaRojo Amarillo 29 ohmsRojo Naranja 29 ohmsRojo Azul 29 ohmsRojo Rosa 29 ohms

Cualquier color menos rojo Cualquier color menos rojo 58 ohms

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Velocidad (rad/s)

0

5

10

15

20

25

Delay (ms)

Delay (ms) Frecuencia (Hz) Velocidad(rad/s)20 0,05 0,12515 0,066666667 0,16666666714 0,071428571 0,17857142913 0,076923077 0,19230769212 0,083333333 0,20833333311 0,090909091 0,22727272710 0,1 0,25

9 0,111111111 0,2777777788 0,125 0,31257 0,142857143 0,3571428576 0,166666667 0,4166666675 0,2 0,5

Conclusión

En la práctica vimos cómo podemos programar el encendido de bobinas para determinar el sentido y la velocidad de giro. Estos tipos de motores tiene una gran fuerza para mover objetos por lo que es muy útil para usarlos como eje giratorio de alguna base, además de que estos pueden girar 360° y cuantas veces sea necesario e incluso se puede cambiar el sentido de giro con el orden de inducido de las bobinas.

Tiene un peso muy pequeño en comparación con la fuerza que nos puede proporcionar y son muy accesibles y fáciles de usar.

Bibliografía.

http://www.engineersgarage.com/electronic-components/uln2003-datasheet

Manual de prácticas de laboratorio de sensores y actuadores.


Practica #8Sensores de posición.


Estudios)







Introducción.

A creciente presencia de sistemas digitales para el tratamiento y presentación de la información en los sistemas de medida y control, hace muy atractivos aquello sensores que ofrecen directamente a su salida una señal en forma digital, por la simplificación que supone el acondicionamiento de señales y su mayor inmunidad a las interferencias electromagnéticas.

Por otro lado, es importante destacar que no hay prácticamente ningún fenómeno cuya traducción dé directamente una salida digital. Lo que se hace propiamente es convertir una magnitud analógica de entrada en una señal digital por medio de un sensor, sin necesidad de convertir una tensión analógica en su equivalente digital.

Dentro de la gama de sensores digitales encontramos lo codificadores de posición, estos comprenden a aquellos que ofrecen directamente una señal digital a partir de una entrada analógica, su importancia subyace en la demanda de medición de posiciones lineales y angulares para sistemas de control en la industria.

Objetivo.

Ampliar los conocimientos del estudiante respecto a la adquisición de datos de equipo de censado, por medio de los encoders y el material adicional para su funcionamiento. De modo que se obtengan los parámetros característicos del motor de CD y el motor a pasos.

Marco teórico.

Los sensores digitales se encuentran divididos en dos clases:

Los codificadores de posición: Son aquellos que ofrecen directamente una señal digital a partir de una entrada analógica.

Sensores autorresonantes, de frecuencia variable o casi digitales: Son sensores basados en un fenómeno físico resonante, en general todos requieren de frecuencímetros o contadores

Codificadores de posición.- Sirven para realizar mediciones generalmente de posición lineal o angular y pueden ser incrementales o absolutos.

Encoders incrementales.

En un codificador de posición incremental hay un disco, con poca inercia, que se desplaza solidario a la pieza cuya posición se desea determinar, por ejemplo, el eje de un motor. El disco posee dos tipos de zonas: transparente (agujeros) y opaca, dispuestas de forma alternativa y equidistante, tal como muestra la siguiente figura:

Mediante un cabezal de lectura fijo óptico se detecta el cambio de posición angular.

En este caso, la diferenciación de las zonas o sectores se lleva a cabo de forma óptica, pero existen otras formas como la magnética o la eléctrica. En cualquier caso, la salida básica es un tren de pulsos con un ciclo de trabajo del 50%. Si se deriva esta señal, se obtiene un pulso por cada flanco ascendente o descendente, con lo que es posible aumentar por dos el número de cuentas obtenido con un desplazamiento dado.

Los codificadores ópticos pueden estar basados en sectores:

Opacos y transparentes. Reflectores y no reflectores. Franjas de interferencia.

En cualquier caso, en el cabezal de lectura fijo hay siempre una fuente de luz (normalmente un LED) y un fotodetector (LRD, célula fotoeléctrica o fototransistor).

Los problemas asociados a este tipo de transductor son:

Influencia del polvo ambiental. Variación temporal y térmica de las características de los elementos

optoelectrónicos. Efecto de las vibraciones sobre los posibles sistemas de enfoque. Cuando se emplean sectores opacos y transparentes (cromo sobre vidrio,

metal ranurado), el emisor y el detector deben situarse uno a cada lado del elemento móvil, haciendo las veces de barrera fotoeléctrica y el disco ranurado de objeto a detectar.

Los codificadores que ofrecen mayor resolución son los ópticos. La resolución obtenida con un encoder óptico angular es del orden de 100 a 6000 pulsos por vuelta.

Para poder determinar el sentido de avance es necesario añadir otro elemento de lectura y, a veces, otra pista codificada, junto con los circuitos electrónicos adecuados. Normalmente con unos biestables o unas puertas lógicas se consigue obtener una señal indicadora del sentido de giro.

En los encoders ópticos se añade una línea de sectores codificados que esté ligeramente desfasada respecto a la primera y con su elemento de lectura correspondiente. En la ilustración anterior se presenta este disco codificado y las salidas que ofrecen los cabezales de lectura A, B y C. Se observa que hay una marca de referencia (cero) que indica vuelta completa.

Si se desea realizar un posicionado absoluto es necesario un contador bidireccional al que se le apliquen los pulsos de salida procesados por un circuito.

Codificador rotatorio absoluto

Los codificadores absolutos entregan una salida codificada que indica la posición del elemento móvil con respecto a una referencia. El elemento móvil cuenta con zonas que permiten distinguir y asignárseles valores de uno o cero. Vienen en dos tipos básicos: mecánicos y ópticos.

La principal diferencia con los codificadores incrementales es que cuenta con varias pistas con zonas diferenciadas y agrupadas, de tal forma que el sistema de lectura obtiene directamente, en cada posición del elemento móvil, el número codificado que da su posición. Cada pista representa un bit de la salida, siendo la pista más interior la correspondiente al bit de mayor resolución.

Encoders absolutos mecánicos

Un disco de metal que contiene un conjunto de anillos concéntricos de aberturas está fijado a un disco aislante, que está fijado rígidamente al árbol. Una fila de contactos deslizantes se fija a un objeto fijo de modo que cada contacto se limpia contra el disco de metal a una distancia diferente desde el eje. A medida que el disco gira con el eje, algunos de los contactos se tocan de metal, mientras que otros caen en los huecos donde el metal ha sido recortado. La hoja de metal está conectada a una fuente de corriente eléctrica, y cada contacto está conectado a un sensor eléctrico separado. El patrón de metal está

diseñado de manera que cada posición posible del eje crea un código binario único en el que algunos de los contactos están conectados a la fuente de corriente y otros no lo son.

Debido a los contactos de cepillo son susceptibles al desgaste, encoders utilizando contactos no son comunes, sino que se pueden encontrar en aplicaciones de baja velocidad, como manual de volumen o los controles de ajuste en un receptor de radio.

Codificadores absolutos ópticos

El disco del codificador óptico está hecho de vidrio o de plástico con zonas transparentes y opacas. Una fuente de luz y la matriz de detectores foto lee el patrón óptico que resulta de la posición del disco en un momento dado.

Este código puede ser leído por un dispositivo de control, tal como un microprocesador o un microcontrolador para determinar el ángulo del eje.

El tipo analógico absoluto produce un código analógico de doble único que se puede traducir en un ángulo absoluto del eje.

Encoder absoluto multivuelta

Encoder puede detectar y almacenar más de una revolución. El término codificadores absolutos multivuelta se utiliza generalmente si el codificador detectará los movimientos de su eje, incluso si el codificador no está provisto de alimentación externa.

Estos encoders utilizan un tren de engranajes para almacenar mecánicamente el número de revoluciones. La posición de los engranajes individuales se detecta con una de las tecnologías mencionadas anteriormente.

La codificación absoluta

Respecto a los encoders incrementales, los encoders absolutos muestran importantes diferencias desde el punto de vista funcional. Mientras en los encoder incrementales la posición está determinada por el cómputo del número de impulsos con respecto a la marca de cero, en los encoders absolutos la posición queda determinada mediante la lectura del código de salida, el cual es único para cada una de las posiciones dentro de la vuelta.

Por consiguiente, los encoders absolutos no pierden la posición real cuando se corta la alimentación (incluso en el caso de desplazamientos), hasta un nuevo encendido (gracias a una codificación directa en el disco), la posición está actualizada y siempre disponible sin tener que efectuar, como en el caso de los encoders incrementales, la búsqueda del punto de cero.

Analicemos ahora el código de salida que se deberá utilizar para definir la posición absoluta. La elección más obvia es la del código binario, porque fácilmente puede ser manipulado por los dispositivos de control externos para la lectura de la posición, sin tener que efectuar particulares operaciones de conversión.

En vista que el código se toma directamente desde el disco (que se encuentra en rotación) la sincronización y la captación de la posición en el momento de la variación entre un código y el otro se vuelve muy problemática. En efecto, si por ejemplo tomamos dos códigos binarios consecutivos como 7 (0111) y 8 (1000), se nota que todos los bits del código sufren un cambio de estado: una lectura efectuada en el momento de la transición podría resultar completamente errónea porque es imposible pensar que las variaciones sean instantáneas y que se produzcan todas en el mismo momento.

Debido a este problema se utiliza una variante del código binario: el código Gray, el cual tiene la particularidad que al pasar entre dos códigos consecutivos (o desde el último código al primero), uno sólo cambia su estado.

El código Gray puede convertirse fácilmente, con un simple circuito combinatorio, en código binario:

“FIGURA 8.11 Conversión Gray a Binario”

“FIGURA 8.12 Discos Codificados de 2 Pistas en Binario y Gray”

Código gray quebrado o gray con exceso n

Cuando el número de posiciones no es una potencia de 2, la propiedad de cambiar un solo bit se pierde al pasar el último valor al primero y viceversa. Por ejemplo, deseamos realizar un encoder absoluto con 12 posiciones/giro.

La codificación debería ser como las que se encuentra en la tabla de al lado: Se nota que al pasar entre la posición 11 y 0, el cambio de estado simultáneo de 3 bits puede producir cambios de lectura y esto, como se ha visto anteriormente no es aceptable.

Para no perder la característica de la conmutación de un solo bit, se utiliza el código Gray quebrado o bien con exceso N, haciendo corresponder a la posición 0 el código Gray correspondiente al valor N, donde N es el número que, sustrayéndolo al código Gray convertido a número binario da el valor exacto de posición.

El cálculo del número N se efectúa según la siguiente fórmula:

Dónde:

IMP es el número de impulsos/ giro (solo impulsos pares)

Es el número de impulsos múltiplo de potencia 2, inmediatamente superior a IMP

En nuestro caso la codificación será:

Ejemplo: conversión de la posición 5.

El código Gray de la posición 5 es 0100 el cual convertido a binario es 0111; 7 en decimal

Quitando 7 el valor de N obtendremos el valor de posición real que es 7 – 2 = 5.

Practica #8

Conclusión.

¿En dónde sería beneficioso utilizar este tipo de tecnología?

En robótica, donde la posición del armo del robot es necesaria para realizar el siguiente movimiento sin destruir el robot; En sistemas de seguridad y vigilancia para indicar la orientación de las cámaras; En elevadores para indicarle al elevador si debe subir o bajar; En los dispositivos de entrada de la computadora o controles de vídeo juego como el PlayStation, X-BOX, etc.

¿Conoces algún otro tipo de encender a los utilizados en esta práctica?

No

¿Fue sencillo el desarrollo de la práctica y la elaboración del programa en LabVIEW?

Al desarrollar la práctica se batallo con la conexión del encoder al arduino y la programación del diagrama de bloques para su comunicación. También en la obtención de los valores de posición del encoder.

¿Encontraste algún problema que no permitió el término satisfactorio de la práctica?

Se batallo algo con la detección del encoder, ya que la detección del haz de luz está un poco grande, además de la luz que influía en la práctica.


Practica #9Tacómetro.


Estudios)







Introducción.

El tacómetro (del griego, tachos = velocidad y metron = medida) es un dispositivo que mide la frecuencia de rotación (normalmente en revoluciones por minuto, RPM) de un elemento bajo operación dinámica o velocidades de superficies y extensiones lineales. Son utilizados para una gran diversidad de usos industriales, ya sea en motores eléctricos, de combustión interna, molinos, bandas transportadoras, turbinas, etc.

Objetivo.

El estudiante comprenderá el principio de funcionamiento del tacómetro, conocerá sus diferentes clasificaciones, características, su historia y aplicaciones. Además, mediante una interfaz con el software NI LabVIEW y, a través del hardware NI ELVIS, monitoreará la velocidad de un motor de cd con diferentes tiempos de muestreo, y con los resultados obtenidos elaborará una tabla y gráficas para los diferentes parámetros del sistema: pulsos por muestreo, pulsos por revolución, tiempo muestra y la frecuencia de rotación; para así obtener una mejor apreciación del comportamiento de la velocidad del motor en el tiempo.

Marco Teórico.

En aplicaciones cotidianas, el tacómetro funciona usando como referencia un punto del objeto que va a rotar, para contar las veces que este punto da una vuelta completa, es decir, las veces que el punto pasa por un lugar específico. De esta manera, si dicho conteo se lleva a cabo durante un tiempo predefinido (tiempo muestra), se podrá obtener la frecuencia de rotación mediante la siguiente relación:

Donde:

ω= frecuencia de rotación

T= tiempo muestra

X= número de veces que se cumple la condición de giro (revoluciones)

Ejemplo:

Si determinamos que, en un lapso de 5 segundos, la condición de giro se cumple 37 veces, entonces tenemos que:

T= 5 s.

X= 37 Rev.

Alternativamente, se puede cuantificar el lapso de tiempo que tarda en repetirse la condición de giro o de fracción de revolución, para después obtener la relación de tiempo por revolución y finalmente obtener su inversa.

Ejemplo:

Si determinamos que la condición de giro se cumple cada 0.1351 seg, tenemos que:

T= 0.1351 seg.

X= 1 rev.

Los tacómetros suelen medir las revoluciones por minuto (o, de acuerdo a sus siglas, RPM). Para que su expresión resulte más sencilla, expresan esta unidad de frecuencia multiplicada por 1.000. Así, el indicador puede expresar números del 1 al 8, por ejemplo. Si la aguja del tacómetro marca 5, quiere decir que el motor en cuestión gira a una velocidad de 5.000 revoluciones por minuto. Dicho de otro modo: ese motor completa 5.000 vueltas en un minuto.

En sus orígenes, los tacómetros eran mecánicos y medían la fuerza centrífuga. Actualmente la mayoría de los tacómetros son digitales ya que resultan mucho más precisos.

El tacómetro en su instrumento frecuente en los automóviles, aunque no todos los modelos lo incluyen. En algunos casos, el dispositivo forma parte del panel de instrumentos y le indica al conductor a qué velocidad gira el cigüeñal del motor. De este modo, el conductor puede advertir qué velocidad de rotación puede llegar a resultar potencialmente peligrosa para el motor y así adecuar la marcha.

Los primeros velocímetros o tacómetros se remontan a los primeros viajes del hombre. Desde que el hombre comenzó a aventurarse y viajar, ha buscado y encontrado formas ingeniosas para registrar sus datos de viaje. Las marcas en las ruedas de los carros ayudaron a los primeros romanos a estimar las distancias de viaje y las velocidades medias contando las revoluciones de las ruedas. Los textos chinos del siglo III hablan de un toque de tambor que los ayudaba a determinar las distancias de viaje. Cada vez que el tren de engranajes del mecanismo chino, impulsado por la rueda del carro mecánico, golpeaba una marca específica después de recorrer una distancia determinada, un brazo golpearía la cara del tambor. Cristóbal Colón tenía marineros que utilizaban una línea con nudos espaciados uniformemente a intervalos específicos para ayudar a determinar a Colón la velocidad náutica, de ahí el término "nudos" cuando se habla de la velocidad de un barco. Los marineros arrastraban la línea pesada y anudada en el agua. Los marineros contaban los nudos disponibles en un plazo establecido para determinar la velocidad de la nave.

Del medidor de corte al velocímetro

Arthur P. Warner, titular de más de 100 patentes, según el sitio web de Warner Electric, inventó un dispositivo de medición de velocidad para las herramientas de corte industrial, llamado el corte del medidor. A continuación, adaptó esta tecnología para el automóvil. Diferentes tipos de velocímetros estaban a disposición de los fabricantes de automóviles, por lo que Warner emprendió una campaña de marketing para promocionar su velocímetro para el público. De acuerdo con el sitio web de Warner, How It’s Made, "el diseño disfrutó de un éxito considerable". Después del final de la Primera Guerra Mundial, la compañía Warner Instrument colocó nueve de cada 10 velocímetros en los automóviles.

El primer velocímetro para automóvil

En 1901, el Oldsmobile Curved Dash Runabout vino equipado con un velocímetro mecánico. Overland y Cadillac fueron los siguientes en proporcionar velocímetros en sus automóviles y poco después se ofrecían como opción instalada de fábrica en la mayoría de los automóviles que se fabricaban. Los primeros velocímetros eran difíciles de leer y no tenían iluminación para la noche. Los cables de accionamiento impulsaban los primeros velocímetros fijándose ya sea a la parte posterior de la transmisión o en las ruedas delanteras del automóvil.

Velocímetro mecánico y electrónico

No fue hasta 1920 que el velocímetro mecánico fue integrado a la caja de la transmisión. Este diseño se prolongó desde 1920 hasta que el Aston Martin Lagonda 1076 de fabricación británica llegó a la escena por primera vez con el tablero electrónico y el velocímetro digital. Dado que estos automóviles eran

producidos sólo uno por semana, las primeras entregas no se produjeron hasta 1979 en Europa y 1982 en los Estados Unidos.

Los primeros tacómetros mecánicos se basaron en la medición de la fuerza centrífuga, similar a la operación de un regulador centrífugo. El inventor se supone que es el ingeniero alemán Dietrich Uhlhorn; lo utilizó para medir la velocidad de las máquinas en 1817. Desde 1840, se ha utilizado para medir la velocidad de las locomotoras.

Clasificaciones de los tacómetros y sus características

Si clasificamos a los tacómetros por su principio de operación, podemos establecer dos grandes grupos: los de contacto y no-contacto. El tacómetro de contacto utiliza un elemento acoplador entre el elemento bajo rotación y el mismo instrumento de rotación, con lo cual le permite activar un mecanismo interno. (Ver figura 9.2)

Los tacómetros de no-contacto o llamados también ópticos, utilizan una fuente de luz que apunta hacia el objeto en rotación, en donde previamente se ha colocado una cinta reflejante para que emita pulsos de luz hacia el foto sensor que tiene el tacómetro, este sensor genera señales eléctricas cada vez que recibe un pulso (indica que el elemento ha completado un ciclo de rotación), dichas señales son enviadas a un contador previamente acondicionado, el cual desplegará en el indicador del tacómetro. (Ver figura 9.3)

Dependiendo del principio de operación, que puede ser mecánico, óptico o electrónico tipo drag-type, dependerá el alcance de operación del mismo.

En general la velocidad de rotación de árboles en movimiento se puede determinar por muchas vías, por tal motivo existe gran variedad de tacómetros de acuerdo al principio de funcionamiento, los más comunes son:

1. Tacómetros de corrientes Eddy.2. Tacómetros centrífugos.3. Tacómetros eléctricos.4. Tacómetros electrónicos contadores de pulsos inducidos.5. Tacómetros ópticos.6. Tacómetros estroboscopios.

Tacómetros de corrientes de Eddy

Estos dispositivos sirven para indicar la velocidad de rotación de piezas en movimiento rotacional. Basan su funcionamiento en la fuerza de arrastre que recibe un disco conductor debido a las corrientes inducidas en él, cuando se encuentra muy cerca de un imán que gira.

Un imán permanente en forma de U que gira muy próximo a un disco, generalmente de aluminio. La rotación del imán produce un campo magnético rotacional que induce corriente eléctrica en el disco de aluminio, dirigen las corrientes inducidas de forma tal, que se forman diminutas bobinas virtuales dentro de la masa del disco. Como la intensidad de las corrientes generadas crece con la velocidad del imán, también crecerá el par de giro generado en el disco. De esta forma la indicación de la aguja sobre la escala dependerá de la velocidad de rotación del eje de entrada, a más velocidad más valor indicado y a menos velocidad menor valor indicado, si se calibra la escala apropiadamente tendremos un tacómetro de inducción. (Ver figura 9.4)

Tacómetros centrífugos

Los tacómetros centrífugos son dispositivos que sirven para indicar la velocidad de rotación de piezas en movimiento rotacional. Estos aparatos basan su funcionamiento en la fuerza centrífuga que se genera en una masa giratoria.

En la figura 9.5 se muestra un esquema de las partes interiores de uno de estos tacómetros para comprender su principio de funcionamiento.

Un eje soportado por cojinetes se acopla a la pieza en movimiento cuya rotación se quiere determinar. En este eje están montadas dos piezas soportes separadas por un resorte, una fija al eje, y la otra desplazable. Los dos contrapesos acoplados a los soportes a través de palancas giran junto con el eje y reciben la fuerza centrífuga (F) y tienden a separarlas y con ello a acercar los soportes moviendo el desplazable y venciendo la resistencia del resorte. Un mecanism

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