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ITESM Campus Monterrey, Departamento de Ing. Eléctrica
BI-871: Bioinstrumentación
Transducción Capacitiva e Inductiva
Exposición Interactiva EI 3-2Describir y analizar los diferentes sistemas de transducción capacitivos e inductivos.
Agosto-Diciembre 2010
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Transducción capacitiva
• Para desplazamiento– Placas paralelas.– Dieléctrico en movimiento. – Área variable.– Diferencial.
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Capacitor de placas paralelas con placa movil
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Variación de capacitancia, cambios en x
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Capacitor de placas paralelas, área variable
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Capacitor de placas paralelas, dieléctrico en movimiento
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Capacitor de placas paralelas, variación diferencial
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Acondicionamiento usando Puentes de Impedancias
PNMX ZZZZVonulaCondición :0
MN
N
PX
X
ZZZ
ZZZ
VsVo)(:Re MPN
M
PNXXX Z
ZZZZsolviendo
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Ejemplo de un puente de impedancias para medir pequeños cambios en C
]1)(][1[
)/(CCRjRCj
CCRCjVsVo
)2(2
CVsVo
CyVsCC
CCVo
Vo MIN
)(1)(
1
1
1
CCjR
CCj
CjR
CjVsVo
realesCCfactorelVsCC
Vo
CyRCadsensitividmáximapara
2/2
/1:
• ¿Cuál sería la mínima descriminación dCMIN cuando DVo=0.1mV, suponiendo una excitación Vs= 5V, y un capacitor nominal de C=100 pF?
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Aplicación en un sensor de presión diferencial
• Un puente De Sauty se puede usar para detección de los cambios pequeños de Capacitancia.
• Suponiendo que Vs=Sin(wt), se puede encontrar Vo en función de la variación de capacitancia DC y otros parámetros como Vs, R, C y .w
• Recordar también que DC es proporcional al cambio de presión P1-P2
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Resumen, transducción capacitivaTransducción capacitiva puede usarse para
convertir una magnitud a medir a carga almacenada en un capacitor y eventualmente a un voltaje usando las variaciones en la posición de un electrodo, área transversal o el mismo dieléctrico.
Se puede acondicionar sensores capacitivos usando puentes o lazo de Anderson.
Posibles magnitudes a medir: biopotenciales, fuerzas musculares, niveles de
compuestos biológicos, humedades y presiones de fluidos biológicos
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Transducción inductiva
• Introducción a los sensores magnéticos• Para desplazamientos
–Sensor inductivo básico• Para flujo por electromagnetismo
–Sensor electromagnético de flujo.– Ley de Faraday para medición de flujo
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Introducción, sensores magnéticos
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Circuito magnético básico
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Análisis del circuito magnético Ley de Ampere y flujo magnético
Suponer una trayectoria media de flujo, permeabilidad relativa del medio ferromagnético mucho mayor que uno( mr >>1), y definir fuerza magnetomotriz (mmf) y el concepto de reluctancia del entrehierro :
S
C
SdB
NildB
oro
g
g
ii
dondeS
g
Nimmf
Nimmf
S
ldonde
NiS
l
NiSB
l
NiB
;2
;
;||
;||
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Principio básico para medición de flujo por electromagnetismo…Ley de Faraday
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Ecuación para medición electromagnética de flujo
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Resumen, transducción inductiva
La transducción inductiva puede usarse para convertir una magnitud a medir para inducir corrientes eléctricas en bobinas predeterminadas.
Existen variantes como: reluctancia variable y sensor de flujo electromagnético.
El sensor de flujo electromagnético se usa para la medición en fluidos biológicos conductores.
Posibles magnitudes a medir: fuerzas musculares, niveles de fluidos biológicos y flujos de
substancias.
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