Transductores

INTRODUCCIÓN

Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energía de entrada, en otra diferente a la salida. Con palabras más claras sería un Dispositivo que recibe la potencia de un sistema mecánico, electromagnético o acústico y la transmite a otro, generalmente en forma distinta: un ejemplo del mismo serian el micrófono, el altavoz, Teclado y el ventilador. Ya que todos los antes mencionados reciben algún tipo de energía y generan otra diferente a la salida.

Los transductores se pueden clasificar en dos grupos: Activos y pasivos; Son transductores activos los que hay que conectar a una fuente externa de energía eléctrica para que puedan responder a la magnitud física a medir como por ejemplo las fotoresistencias y termoresistencias, y son pasivos los que directamente dan una señal eléctrica como respuesta a la magnitud física como los fotodiodos y las sondas de pH.

Dependiendo de la señal convertida también se pueden clasificar en :.

• Transductores analógicos

• Transductores digitales

Los transductores analógicos proporcionan una señal analógica continua, por ejemplo voltaje o corriente eléctrica. Esta señal puede ser tomada como el valor de la variable física que se mide.

Los transductores digitales producen una señal de salida digital, en la forma de un conjunto de bits de estado en paralelo o formando una serie de pulsaciones que pueden ser contadas. En una u otra forma, las señales digitales representan el valor de la variable medida. Los transductores digitales suelen ofrecer la ventaja de ser más compatibles con lascomputadoras digitales que los sensores analógicos en la automatización y en el control de procesos.

En el siguiente trabajo se tartaran los siguientes temas

Potenciómetros

 LVDTs

 Transductores de precion

 Transdutores de temperatura

 Dispositivos foto eléctricos

 Sensores de humedad

POTENCIÓMETROS

Un potenciómetro es un componente electrónico similar a los resistores pero cuyo valor de resistencia en vez de ser fijo es variable, permitiendo controlar la intensidad de corriente a lo largo de un circuito conectándolo en paralelo ó la caida de tensión al conectarlo en serie. Un potenciómetro es un elemento muy similar a un reostato , la diferencia es que este último disipa más potencia y es utilizado para circuitos de mayor corriente, debido a esta carácterística, por lo general los potenciómetros son generalmente usados para variar el voltaje en un circuito colocados en paralelo, mientras que los reóstatos se utilizan en serie para variar la corriente .

Un potenciómetro está compuesto por una resistencia de valor total constante a lo largo de la cual se mueve un cursor, que es un contacto móvil que divide la resistencia total en dos resistencias de valor variable y cuya suma es la resistencia total, por lo que al mover el cursor una aumenta y la otra disminuye. A la hora de conectar un potenciómetro, se puede utilizar el valor de su resistencia total o el de una de las resistencias variables ya que los potenciómetros tienen tres terminales, dos de ellos en los extremos de la resistencia total y otro unido al cursor.

El potenciómetro es el transductor eléctrico más común. Pueden ser usados solos, o pueden conectarse a un sensor mecánico para convertir un movimiento mecánico en una variación eléctrica.

Un potenciómetro consiste en un elemento resistivo y un contacto móvil que puede posicionarse en cualquier lugar a lo largo del elemento. Este contacto móvil es llamado derivación, cursor y deslizador.

La construcción física de la mayoría de los potenciómetros es circular y abarca un ángulo de unos 300°, La posición del cursor se ajusta entonces girando el eje al que está sujeto el cursor. El eje puede girarse a mano o por medio de un destornillador, dependiendo de si tiene en su extremo una perilla o ranura para destornillador.

Linealidad De Los Potenciómetros

La gran mayoría de los potenciómetros son lineales. Significa que un movimiento dado del cursor produce un cambio dado en la resistencia, sin importar la posición del cursor en la extensión del elemento. La resistencia del elemento está atribuida de manera igual por la longitud del elemento. El grado preciso de linealidad de un potenciómetro es muy importante en algunas aplicaciones.

Es imposible fabricar potenciómetros de una linealidad perfecta.

Al especificar un fabricante una linealidad de 10% para un potenciómetro, se garantiza que la resistencia se desviará de la resistencia de línea recta en no más del 10% de la resistencia total. Un potenciómetro de 500 con una linealidad de 10% tendrá una gráfica de resistencia contra ángulo del eje en la que la resistencia real se desvía de la línea recta ideal en no más 50

Los potenciómetros usados como transductores tienen linealidades de menos del 1% y a veces tan bajas como 0.1%.

LVDT

El transformador diferencial de variación lineal (LVDT según sus siglas en inglés) es un tipo de transformador eléctrico utilizado para medir desplazamientos lineales. El transformador posee tres bobinas dispuestas extremo con extremo alrededor de un tubo. La bobina central es el devanado primario y las externas son los secundarios. Un centro ferromagnético de forma cilíndrica, sujeto al objeto cuya posición desea ser medida, se desliza con respecto al eje del tubo.

Cuando una corriente alterna circula a través del primario, causa un voltaje que es inducido a cada secundario proporcionalmente a la inductancia mutua con el primario. La frecuencia del oscilador que causa la corriente alterna está en el rango de 1 a 10 kHz.

Un transformador diferencial de variación lineal da una señal de voltaje de ca que es proporcional a un desplazamiento físico., el símbolo esquemático y las formas de onda de salida de LVDT (linear variable differential transformer).

Un LVDT tiene un devanado primario y dos devanados secundarios, todos enrollados de la misma manera. Su forma misma es hueca y contiene un núcleo magnético que puede deslizarse libremente dentro de la forma. Mientras un núcleo magnético esté perfectamente centrado en la forma, el enlace del campo magnético será el mismo para el devanado secundario 1 que para el devanado secundario 2. Por tanto, ambos voltajes de los devanados secundarios serán iguales. Si el núcleo se mueve a la izquierda en la figura 4 a, el enlace magnético será mayor para el devanado secundario 1 porque una mayor parte del núcleo está dentro de ese devanado que en el devanado secundario 2. Por tanto, el voltaje del devanado 1 será mayor que el voltaje del devanado 2. Si el núcleo se mueve a la derecha, el voltaje del devanado 2 será mayor que el voltaje del devanado 1, porque el devanado 2 tendrá más del núcleo dentro de él. El LVDT es construido para que la diferencia entre los dos voltajes de los devanados secundarios sea proporcional al desplazamiento del núcleo.

Cuando el LVDT es usado como un dispositivo de medición, los devanados secundarios están conectados en serie con las marcas de polaridad en oposición. Por tanto, si el núcleo está centrado y el voltaje del devanado 1 es igual al voltaje del devanado 2, la salida neta de

Voltaje (V salida) es cero. Si el núcleo se mueve hacia arriba, el voltaje del devanado 1 es mayor que el voltaje del devanado 2, por lo que V salida se hace distinto a cero. Entre más se mueve el núcleo, más grande será V salida. También, V salida está en fase con Ventrada, debido a la manera en que se define la fase del voltaje de salida de la figura 3b.

Si el núcleo se mueve hacia debajo de su posición central en la figura 3 b, el voltaje del devanado 2 se vuelve mayor que el voltaje del devanado 1, y V salida nuevamente es distinto a cero. Esta vez, V salida está desfasado 180° de Ventrada, como se muestra en la figura 4 e. Por tanto, el tamaño de V salida representa la cantidad del desplazamiento del centro, y la fase de V salida representa la dirección del desplazamiento.

La mayoría de los LVDT tienen un rango de desplazamiento de más o menos 1 pulgada. Si el LVDT fuera usado para medir desplazamientos mecánicos mucho mayores a 1 pulgada, se requerirá usar un aparato mecánico de relación apropiada (tren de engranes reductor).

La mayoría de los LVDT están diseñados para operar con un voltaje de entrada de menos de 10 V de ca. Los voltajes de salida de escala completa caen en el mismo rango general.

(a)Construcción física de un LVDT (b) Dibujo esquemático

(c) Cuando el núcleo del LVDT esta perfectamente centrado, Vsal 5.

(d) Cuando el núcleo se desplaza hacia arriba, Vsal está en fase con Vent

(e) Cuando el núcleo se desplaza hacia abajo Vsal está fuera de fase con Vent.

Cuando el LVDT está en uso como dispositivo de m edición, las bobinas secundarias se conectan en serie con las marcas de polaridad en oposición, como se indican en la figura (B). Por tanto si el núcleo está centrado y el voltaje de bobina 1 igual al voltaje de la bobina 2. El voltaje de salida neto (Vs al) es 0.

La mayoría de los LVDT tienen un rango del desplazamiento de aproximadamente más o menos una pulgada. Es decir, el núcleo se mueve al desplazar hacia arriba una pulgada a partir del centro o hacia abajo una pulgada a partir del centro.

TRANSDUCTORES DE PRESIÓN

Dos clases comunes de dispositivos de detección de presión,

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