Injrtroduccion A La Instrumentacion

Sistemas de Adquisición de datos

Sistemas de transducción

1. Características estáticas y dinámicas de los transductores

Transductor

“El transductor es un dispositivo que al ser afectado por la energía de un sistema de transmisión, proporciona energía en la misma forma o en otra a un segundo sistema de transmisión”. Esta transmisión de energice puede ser eléctrica, química, óptica, o térmica. [1 Cooper]

Transductores eléctricos

Un transductor eléctrico es un sistema que convierte una señal física en una señal eléctrica, tal como voltaje o corriente.

Clasificación

Los transductores se pueden clasificar según su aplicación, método de conversión de energía, naturaleza de la señal de salida, etc. Casi todas estas clasificaciones terminan en áreas que se superponen. Aquí se presenta una clasificación de acuerdo a sus principios eléctricos.

Transductores Pasivos. Estos elementos requieren de una potencia externa para generar su señal. Ellos producen una variación en algún parámetro eléctrico, como resistencia, capacitancia, etc.

Figura 1 Los termistores son ejemplos de transductores pasivos.

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Algunos ejemplos de transductores pasivos son:

De resistencia.- Resistencias, potenciómetros; Galga extensiomètrica resistiva; termómetro de resistencia, termistor, celda fotoconductiva

De capacitancia.- Micrófono de capacitor, medidor dieléctrico, medidor de presión de capacitancia variable.

De inductancia.- Transductor de circuito magnético, detector de reluctancia, transformador diferencial, medidor de corriente parásita.

De voltaje y corriente.- Detector por efecto de Hall, cámara de ionizaciòn, celda fotoemisiva, tubo foto multiplicador

Transductores de autogeneración. Generan un voltaje o corriente analógica cuando son estimulados por medio de alguna forma física de energía. Los transductores de autogeneración no requieren potencia externa

Figura 2 Celda fotovoltaica.

Algunos ejemplos de transductores de autogeneración son:

El termopar y la termopila, el generador de bobina móvil, el detector piezoeléctrico, y la celda fotovoltaica.

2 Transductores de movimiento

2.1 Potenciómetro.

Es un dispositivo electromecánico que contiene un elemento resistivo en contacto con un cursor móvil. El movimiento del cursor resulta en un cambio de resistencia que puede ser

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lineal, logarítmico, o exponencial, según la forma en la que se devana el alambre de la resistencia.

Aplicaciones.- su uso es generalmente como resistencia variable (reóstato) o como divisor de voltaje y permite operaciones de control sin ampliación..

Ventajas.- su eficiencia eléctrica es muy alta y el dispositivo se puede excitar tanto con AC como CD.

Desventajas.- debido a la fricción mecánica del cursor contra el elemento resistivo, su vida está limitada y puede presentar ruido cuando el elemento está desgastado.

Vi

Vo

Figura 3 Principio de acción de un potenciómetro.

2.2. Galgas extensiométricas (Strain gages)

Convierten un desplazamiento mecánico en un cambio de resistencia. Una galga extensiométrica es un dispositivo delgado, como una oblea, que se puede unir (soldar) a una variedad de materiales con el fin de medir los esfuerzos aplicados. Las galgas metálicas se fabrican con alambres resistentes de diámetros muy pequeños, como Constatan (Níquel 60%, Cobre 40%) o gravado en laminillas metálicas delgadas. La resistencia del alambre o de la lamina cambia con la longitud a medida que el material al que esta soldada sufre tensiones o compresiones.

El cambio en la resistencia, la cual es proporcional a la tensión aplicada y se mide con un puente wheatstone.

Configuración de la galga

La forma del elemento sensor se selecciona de acuerdo con la tensión mecánica por medir, uniaxial, biaxial o multidireccional.

Para aplicaciones uniaxialiares a menudo se utilizan elementos sensores largos y angostos para maximizar la tensión del material s

Para aplicaciones multidireccionales se pueden lograr mediciones simultaneas de esfuerzos en mas de una dirección colocando galgas de un solo elemento en la dirección correcta. Sin

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embargo para simplificar esta tarea y obtener mayor exactitud se dispone de galgas de múltiples elementos.

Galvanómetro

RARD=RBRC

RC=RARD

RB

Figura 4 Principio de acción de una galga extensiomètrica.

a) Galga uniaxial b)Galga biaxial de dos elementos

c)Galga multiaxial de 3 elementos

Figura 5 Diferentes tipos de galgas

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Aplicaciones.- Se aplican en mediciones de fuerza, por ejemplo se si se somete una barra metaliza a un esfuerzo mecánico, se le pega rígidamente una galga de forma que las deformaciones relativas a la longitud sean iguales, se puede obtener una medida de la fuerza realizada.

Ventajas.- su flexibilidad permite adaptabilidad a las fuentes a medir.

Desventajas.- su uso se ve limitado por la presencia de ruido térmico que establece un mínimo para la variación de resistencia detectable. Otros factores son la estabilidad y la variación en condiciones ambientales.

2.3. Diferenciales LVDT (Linear

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