SENSORES DE FUERZA Y DE PRESIÓN. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO, CARACTERÍSTICAS Y APLICACIONES
Enviado por Francisco Marroquin • 22 de Enero de 2021 • Resúmenes • 1.195 Palabras (5 Páginas) • 164 Visitas
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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE - Sede Latacunga
INSTRUMENTACION APLICADA A LA MECATRÓNICA - NRC 3196
Autores:
Danilo Ilbay Rodríguez - ddilbay@espe.edu.ec
Fabian Rivas Paucar - farivas@espe.edu.ec
Francisco Marroquín Quilumbango - fdmarroqun@espe.edu.ec
Dennis Guamán Basantes - dsguaman@espe.edu.ec
Docente:
Ing. Ernesto Santillán
Título:
SENSORES DE FUERZA Y DE PRESIÓN. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO, CARACTERÍSTICAS Y APLICACIONES.
Sensores
Un sensor es un dispositivo que está capacitado para detectar acciones o estímulos externos y responder en consecuencia. Es decir, nos permiten captar la información del medio físico que nos rodea. Se encargan de medir las magnitudes físicas y transformarlas en señales eléctricas capaces de ser entendidas por un microcontrolador capaz de detectar magnitudes químicas o físicas, y transformarlas en señales eléctricas. El concepto de un sensor está íntimamente relacionado con la definición de transductor, puesto que un sensor siempre hará uso de un transductor. Sin embargo, la principal diferencia entre un transductor y un sensor radica en que el sensor no solo cambia el dominio de la variable física medida, sino que además la salida del sensor será un dato útil para un sistema de medición. (Corona, Abarca, & Mares, 2014)
Se tiene dos clasificaciones de los sensores que son:
Clasificación de los sensores según la variable física a medir | De posición, velocidad y aceleración |
De nivel y proximidad | |
De humedad y temperatura | |
De fuerza y deformación | |
De flujo y presión | |
De color, luz y visión | |
De gas y pH | |
Biométricos | |
De corriente |
Fig1. Clasificación de los sensores por el tipo de variable medida
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Fig2. Clasificación de los sensores por el principio de transducción
Sensores de fuerza
Los sensores de fuerza, transductores de fuerza o células de carga son elementos de medición diseñados para medir las fuerzas de compresión y tracción de forma precisa. Actualmente, los tres términos se usan indistintamente. No existe una demarcación clara.
Los sensores de fuerza piezoeléctricos se basan en el principio de medición piezoeléctrica. Son adecuados para medir fuerzas muy dinámicas y cuasi estáticas. La fuerza que actúa sobre el cuarzo incorporado en el sensor genera una carga proporcional en la salida de señal. Un amplificador de carga posterior la convierte en una señal de proceso que puede evaluarse. Una de las ventajas especiales del elemento de medición piezoeléctrico es su precisión de medición constante en un amplio rango de medición (Corona, Abarca, & Mares, 2014). Por lo tanto, es posible utilizar un sensor muy grande para medir las fuerzas más pequeñas con una precisión de medición constante. Los sensores piezoeléctricos también se caracterizan por un elevado nivel de protección contra la sobrecarga, lo que elimina la necesidad de medidas de protección, especialmente en rangos de medición bajos.
El diseño del sensor piezoeléctrico se puede hacer de tal forma que responda a cualquiera de los cuatro tipos de fenómenos piezoeléctricos (longitudinal, cortante, transversal e hidrostático) o, visto de otra forma, el diseño geométrico del sensor permite que este sea sensitivo a una determinada condición de carga.
Existen sensores de fuerza especiales que son diseñados para la medida de fuerza en aplicaciones concretas, no sirven modelos estándar de medida de fuerza a tracción, compresión o ambas, ya que, en general por su formato, necesitan de una disposición especial de la extensométrica interna del sensor.
Por ejemplo, existen sensores de fuerza especiales para la medida de fuerza en aplicaciones del automóvil, como son el cinturón de seguridad, pedales o palanca de cambio. También existen sensores de fuerza especiales para aplicaciones industriales como la medida de tensado en cables de acero o la fuerza ejercida en cintas transportadoras.
Sensores de presión
Un sensor de presión es un transductor, en general de voltaje, aunque también puede ser óptica, entre la fuerza aplicada en un área determinada y una señal eléctrica. Por esta razón, es importante especificar que un sensor de presión es una aplicación específica de sensores de fuerza; asimismo, lo que distingue a los sensores de fuerza convencionales de los sensores de presión es que los sensores de presión, en general, cuentan con diafragma, el cual es el área efectiva en la que se mide la fuerza ejercida. De esta manera, es posible determinar la fuerza por unidad de área. (Corona, Abarca, & Mares, 2014)
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