UNIDAD 4: Campo De Aplicación De La Electricidad Y Electrónica Industrial

ÍNDICE:

Capitulo 1. Sensores y transductores Eléctricos

1.1 Definición…………………………………………..…3

1.2 Descripción de la construcción y diferentes de tipos de sensores y transductores………………………....……7

Capitulo 2. Dispositivos para el control eléctrico y electrónico

2.1 Definición………………………………………….…21.

2.2 Descripción de la construcción y diferentes de tipos Dispositivos para el control eléctrico y electrónico………21

Capitulo 3. PLC (Dispositivo Lógicos Programables)

3.1 Descripción de funcionamiento básico y ejemplos de aplicaciones………………………………………………….30

Referencias……………………………………………………………….34

Capítulo I: Sensores y transductores Eléctricos

1.1 Definición

Sensores

Un sensor es un dispositivo capaz de detectar información de una magnitud del exterior, ya sea física o química, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en señales eléctricas de fácil aplicación en un sistema más complejo capaces de cuantificar y manipular.

Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD: detector de temperatura resistivo), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una Tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc.

Un sensor se diferencia de un transductor en que el sensor está siempre en contacto con la variable de instrumentación con lo que puede decirse también que es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la señal que mide para que la pueda interpretar otro dispositivo.

El sensor recibe la magnitud física y se la proporciona al transductor.

Características generales:

Estáticas

• Campo de medida: Rango de valores de la magnitud de entrada comprendido entre el máximo y el mínimo detectables por un sensor, con una tolerancia de error aceptable.

• Resolución: Mínima diferencia entre dos valores próximos que el sensor es capaz de distinguir a la salida

• Exactitud: diferencia entre la salida real y el valor teórico de dicha salida (valor verdadero). Se suele dar en valor absoluto o relativo.

• Precisión: Capacidad de obtener la misma salida cuando se realizan varias lecturas de la misma entrada y en las mismas condiciones. Estima la desviación de las medidas

• Linealidad: Cercanía de la curva característica a una recta especificada. Linealidad equivale a sensibilidad etc.

• Sensibilidad: Variación de la salida producida por una variación de entrada. Determina la pendiente de la curva de calibración. Cuanto mayor, mejor.

• Histéresis: Diferencia entre valores de salida correspondientes a la misma entrada, según la trayectoria seguida por el sensor.

• Ruido: Se entiende por ruido cualquier perturbación aleatoria del propio transductor o del sistema de medida, que produce una desviación de la salida con respecto al valor teórico.

Dinámicas

• Respuesta transitoria: Hace referencia a la respuesta del sensor ante entradas en salto.

-Tiempo de respuesta: tiempo requerido para que la salida alcance un porcentaje especificado de su valor final (típicamente 95% o 98%)

-Tiempo de subida: tiempo requerido para que la salida pase de un pequeño porcentaje a un gran porcentaje del valor final (típicamente 10% al 90%)

• Respuesta de frecuencia: Especifica la respuesta de un sensor ante entradas periódicas (típicamente sinusoidales).

-Rango de frecuencia en el que para entradas sinusoidales la amplitud de la relación salida/entrada es constante dentro de un determinad margen de error dinámico.

-Desfase a una frecuencia dada: define el retraso, expresado en grados o rad, de la señal de salida respecto a una señal sinusoidal de entrada.

Clasificación de los sensores

 Según aporte de energía :

Moduladores: Precisan una fuente externa de alimentación.

Generadores: toman únicamente la energía del medio donde miden.

 Según la señal de salida

Analógicos: La salida varía de forma continua. Normalmente la información está en la amplitud. Cuando la información está en la frecuencia se denominan “cuasi-digitales”.

Digitales: La salida varía en pasos discretos.

 Según el modo de funcionamiento

Deflexión: la magnitud medida genera un efecto físico (deflexión).

Comparación: se intenta mantener nula la deflexión mediante la aplicación de un efecto opuesto al generado por la magnitud medida.

 Según la relación entrada-salida: orden cero, 1er orden, 2º orden

 Según el principio físico: resistivo, capacitivo, inductivo, termoeléctrico, piezoeléctrico.

 Según la magnitud media: temperatura, presión, aceleración, pH,etc.

Tipos de Sensores

Existen diferentes tipos de sensores, en función del tipo de variable que tengan que medir o detectar:

Transductores

De manera general podemos decir que es un elemento o dispositivo que tiene la misión de transformar o adaptar una señal en forma de energía en otro más adecuado para el sistema, es decir convierte una magnitud física, no interpretable por el sistema, en otra variable interpretable por dicho sistema. El transductor transforma la señal que entrega el sensor en otra normalmente de tipo eléctrico.

No todos los transductores tienen por qué dar una salida en forma de señal eléctrica. Como por ejemplo puede valer en el caso de un termómetro basado en la diferencia de dilatación de una lamina bimetálica, donde la temperatura se convierte directamente en un desplazamiento de una aguja indicadora.

En el caso de los transductores basados en fenómenos eléctricos o magnéticos, suelen tener una estructura general como la que se muestra en la ilustracion1, en la cual se distinguen las siguientes partes:

 Elemento sensor o captador:

Convierte las variaciones de una magnitud física en variaciones de una magnitud eléctrica o magnética, denominada habitualmente señal.

 Bloque de tratamiento de señal:

Si existe, suele filtrar, amplificar, linealizar y, en general, modificar la señal obtenida en el captador, por regla general utilizando circuitos electrónicos.

 Etapa de salida:

Esta etapa comprende los amplificadores, interruptores, conversores de código, transmisores y, en general todas aquellas partes que adaptan la señal a las necesidades de la carga exterior

Al realizar una medida se toma energía del medio donde se mide, y éste se perturba. Por ello, la energía tomada debe ser mínima y la señal de salida (resultado de la transformación de la energía tomada del medio) es pequeña.

El dominio eléctrico de las señales de salida permite la utilización de una gran cantidad de recursos electrónicos para su tratamiento (Cis amplificadores, filtros, etc.), transmisión o almacenamiento.

En general, el transductor transforma la señal captada por el sensor en otra de tipo eléctrico. El transductor suele incluir al sensor como un componente interno.

Los transductores pueden ser:

*Activos: Generan por sí mismos una señal eléctrica.

*Pasivos: no generan por sí mismos una señal eléctrica.

Asimismo existe una clasificación de los transductores según el tipo de señal de salida atendiendo la forma de codificar la magnitud de medida:

• Analógicos:

Aquellos que dan como salida un valor de tensión o corriente variable en forma continua dentro del campo de medida. Es frecuente para este tipo de transductores que incluyan una etapa de salida para suministrar señales normalizadas de 0-10 V o 4-20 mA.

• Digitales:

Aquellos que dan como salida una señal codificada en forma de pulsos o en forma de una palabra digital codificada en binario, BCD u otro sistema cualquiera.

• Todo-nada:

Indican únicamente cuando la variable detectada rebasa u cierto umbral o limite. Pueden considerarse como un caso limite de los sensores digitales en el que se codifican solo dos estados.

Los tipos de transductores más comunes son:

• Transductor electroacústico

• Transductor electromagnético

• Transductor electromecánico

• Transductor electroquímico

• Transductor electrostático

• Transductor fotoeléctrico

• Transductor magnetoestrictivo

• Transductor piezoeléctrico

• Transductor radioacústico

• Transductor termoeléctrico

1.3 Descripción de la construcción y diferentes de tipos de sensores y transductores

Sensor de posición

Sensores con potenciómetros lineales: Este tipo de sensores son pasivos.

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