UNIDAD 2 Snesores y Actuadores FIME

7/24/2019 UNIDAD 2 Snesores y Actuadores FIME

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UNIDAD TEMTICA #SENSORES RESISTIVOS


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Potencimetro

La resistencia

entre dicho

contacto mvily uno de los

terminales fijos

es:

Es un resistor con uncontacto mvil

deslizante o giratorio.

R = /A(1- ) = /A(-x)

= Fraccin de longitud = Resistividad del material = Longitud del material

A = Seccin transversal


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Potencimetro idealy su smbolo


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Potencimetro racionalPotencimetros de mando o de ajustePotencimetros deslizantesPotencimetros rotatoriosPotencimetros logaritmicos

Potencimetros senoidalesPotencimetros digitalesPotencimetros analogicos

TIPOS DE

POTENCIOMETROS


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Potencimetro

rotacional

V = Diferencia de potencial del recorrido

max = Angulo total que la guia avanza al girar

Vsal = La salida para

la entrada

Es un divisor devoltaje.


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Potencimetros

de mando o deajuste

Permiten controlar de maneramanual dispositivos electrnicos

como se suele hacer, por ejemplo,al girar una perilla con el fin desubir o bajar el volumen de un

equipo de audio.


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Potencimetros

deslizantes Cambian su valordeslizando por unalnea la patilla C.Muy empleados enecualizadores

grficos.


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Potencimetros

rotatorios

Se usan en circuitos

de pequeascorrientes.


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Potencimetros

logaritmicos yantilogaritmicos

Estos son empleados normalmente para audio por

su manera asimtrica de comportarse ante lavariacin de su eje, al principio sufriremos unincremento de la resistencia muy leve, hasta llegara un punto en que el incremento ser mucho

mayor.


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Potencimetros

senoidales

La resistencia es proporcional

al seno del ngulo de giro.Dos potencimetrossenoidales solidarios y

girados 90 proporcionan el

seno y el coseno del ngulode giro. Pueden tener topes defin de carrera o no.


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Potencimetrosdigitales

Se usan para sustituir a los

mecnicos simulando sufuncionamiento y evitando losproblemas mecnicos de estosltimos. Est formado por un

circuito integrado que simula elcomportamiento de suequivalente analgico. Tienen undivisor resistivo (divisor detensin) con n+1 resistencias.


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Potencimetrosanalogicos

Nos permiten poder ajustarvalores de preset externamentey sin detener el programa, con

un simple desarmador. Se

controlan por medio de unainterfaz.


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GalgaE!tenciom"trica

Se basan en la variacinde la resistencia de un

conductor osemiconductor cuandoes sometido a unesfuerzo mecnico.


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Tio $alicacione

Los materiales empleados para la fabricacinde las galgas extenciometricas son losdiversos conductores metlicos, como las

aleaciones advance, karma, isoelastic ysemiconductores como el silicio y elgermanio.


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Tio $alicacione


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Tio $alicacione

El factor de sensibilidad se determina pormuestreo, pues una vez utilizada la galga esirrecuperable. Se da entonces el valor

probable de K y la tolerancia. Las galgas se

pueden aplicar a la medida de cualquiervariable que pueda convertirse, con el sensorapropiado, en una fuerza capaz de provocar

deformaciones.


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Tio $alicacione


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Tio $alicacione

Se utilizan en aplicaciones a nivel industrial,de investigacin en ingeniera y en todos los

campos donde se requieran medicionesprecisas de fuerza.


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Tio $alicacioneEstas mediciones pueden ser de 3 tipos:

Estticas: Referidas a los soportes yestructuras resistentes sometidas a cargasfijas.Mixtas: Cuando se realizan sobre soportes y

estructuras sometidas a la accin de cargasde variacin rpida.Dinmicas: realizadas sobre acciones devariacin rpida: fenmenos de vibracin,

impacto, etc.


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Princiio %e&'ncionamiento

Se basa en el efecto piezorresistivo demetales y semiconductores, segn el cual,su resistividad varia en funcin de ladeformacin a la que estn sometidos, elmaterial de que esta hecho y el diseo

adoptado.


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Princiio %e&'ncionamiento

Si se considera un hilometlico de longitud l ,

seccin transversal A yresistividad , suresistencia elctrica es:

R = . l/A.


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Magnetorresistencia

a magnetorresistencia es uno de los avances en fisicae los materiales que consiste cuando un material conagnetorresistencia es sometido a un campo magntico,ste material baja su resistencia a la electricidad.

Evolucin de la magnetorresistencia

n sus inicios de 1856 fue descubierta y observada porilliam thomsom quien solo pudo apreciar un mximo

e reduccin en un 5%, actualmente con la evolucin defisica de materiales se han llegado a desarrollarateriales que permiten un 60% en la reduccin de laesistencia, y es asi como hoy en dia se conocen

ateriales que exhiben magnetorresistencia giganteMR), magnetorresistencia colosal (CMR) y efecto tnel


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Utilidad de la magnetorresistencia

La utilidad de esta propiedad radica en poder reducir el

tamao de los discos duros y unidades dealmacenamiento de informacin. Esto se debe a que lapropiedad de la magnetorresistencia gigante en algunosmateriales permite la disminucin del lector de bits de

esas unidades hasta niveles atmicos y as aprovecharmejor la superficie para el guardado de informacin.


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Tipos de magnetorresistencia

Magnetorresistencia anistropa

Origen fsico: Interaccin spn-orbita.rbitas electrnicas de la red: Centros dispersorespara los electrones en conduccin. A mayor seccin

eficaz, mayor nmero de dispersiones, mayorresistencia.Aplicacin de un campo B externo Orienta losspines Reorientacin de las

rbitas Variamos los procesos de dispersin Cambios en la resistencia.


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Magnetorresistencia gigante

Fue descubierto por Albert Fert en 1988.

Origen fsico: Procesos de dispersin dependen del spin (Scatteringcuntico).Las capas de material magntico estn separadas mediante capas dematerial no Magntico (~1nm).

Se crean dos estados: alta y baja resistencia.


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Cabezas lectoras AMR y GMR

Antes de la aparicin de cabezas lectoras AMRexistan las cabezas lectoras TF (~1980-1990).

Cabezas lectoras AMR: El material ferromagnticoresponde cambiando su resistencia ante lamagnetizacin del material de escritura (disco duro).

Cabezas lectoras GMR: Incorporan materialesmulticapa en la cabeza. La respuesta ante la

magnetizacin incorpora menor error y por tanto sepueden almacenar mayor densidad de datos.


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Puente Wheatstone(medida de comparacin y deflexin)

El puente Wheatstone es un circuito inicialmente descrien 1833 por Samuel Hunter Christie (1784-1865). Noobstante, fue el Sr. Charles Wheatestone quien le dio

muchos usos cuando lo descubri en 1843.Como resultado este circuito lleva su nombre. Esel circuito mas sensitivo que existepara medir una resistencia El puente Wheatstone es

un circuito muy interesante y se utiliza para medir elvalor de componentes pasivos como las resistencias (coya se haba dicho).


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Puente Wheatstone

El circuito es el siguiente: (puede conectarse acualquier voltaje en corriente directa, recomendable no

ms de 12 voltios). Cuando el puente se encuentra enequilibrio: R1= R2y Rx = R3de donde: R1/ Rx = R2/ R3


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En este caso la diferencia de potencial (la tensin) es de cero "0"voltios entre los puntos A y B, donde se ha colocado un ampermetro,que muestra que no pasa corriente entre los puntos A y B (0amperios)

Cuando Rx = R3, VAB= 0 voltios y la corriente = 0 amperiosSi no se conoce el valor de Rx, se debe equilibrar el puente variando el

valor de R3. Cuando se haya conseguido el equilibrio, Rx ser igual a

R3(Rx = R3). R3 debe ser una resistencia variable con una cartula o

medio para obtener valores muy precisos.Una aplicacin muy interesante del puente Wheatstone en laindustria es como sensor de temperatura, presin, etc. (dispositivosque varan el valor de sus resistencia de acuerdo a la variacin de las

variables antes mencionadas). Tambin se utiliza en los sistemas dedistribucin de energa elctrica donde se lo utiliza para detectarroturas o fallas en la lneas de distribucinEs en el ampermetro donde se ve el nivel o grado de desbalance odiferencia que hay entre el valor normal a medir y la medida real.


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DIVISORES DETENSION

Un divisor de tensin es una configuracin de circuito

elctrico que reparte la tensin de una fuente entreuna o ms impedancias conectadas en serie.


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TIPOS DE DIVISORES

DIVISOR RESISTIVO

DIVISOR CAPACITIVO


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DIVISOR RESISTIVOUn divisor resistivo es un caso especial donde

ambas impedancias, R1y R2, son puramenteresistivas.


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EJEMPLO

Divisor Resistivo


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DIVISOR CAPACITIVO

Un divisor capacitivo es un caso especial dondeambas impedancias, C1y C2, son puramente

capacitivas.


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EJEMPLO

Divisor Capacitivo


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FotorresistenciasUtilidad: Amplio abanico de posibilidades prcticas quepresenta, sistemas de transporte, equipos de empaques, y en laindustria automotriz.

En 1950 fue inventada por varios cientficos favorecieron laaparicin de la fotorresistencia: Willoughby Smith quiendescubri la fotoconductividad, la investigaciones sobre lafotoelectricidad de Einstein, Planck y la inveccin de laResistencia por parte de George Ohm.


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La fotorresistencia tambien son llamadas LDR (Light-Dependet resistor) ,pertenece al grupo de losllamados sensores fotoelctricos, es decir aquellosque responden al cambio en la intensidad de la luz,algunos de ellos ( no es el caso de la fotorresistencia)llevan incorporados una fuente luminosa,generalmente la mayora de los sensores

fotoelctricos utilizan L!Ds como fuentes de luz.

Tambin llamada fotorresistor,fotoconductor, clula fotoelctrica)


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Realmente una fotorresistencia es una resistencia cualquiera quecambia su valor dependiendo de la cantidad de luz que lo ilumina,en especial, disminuye cuando aumenta la intensidad dela luz incidente, el valor de resistencia elctrica de un LDR es bajo

cuando hay luz incidiendo en l (puede variar entre 1K hasta 50Ohms) y bastante alto cuando est enpenumbra (aproxidamadamente 50K : 50,000 Ohms).


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DETECTORES DE TEMPERATURA (RTD)

El fundamento de los RTD es la variacinde la resistencia de un conductor con latemperatura.

En un conductor el numero de electronesdisponibles para la conduccin no cambiaapreciablemente con la temperatura, perosi aumenta las vibraciones de los tomosalrededor.

La aplicacin mas inmediata de losdetectores de temperatura resistivos esobviamente la medida de lastemperaturas.


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TERMISTORES

Son resistores variables con la temperatura,pero no estn variados en conductores comolos RTD sino en semiconductores.

Existen dos tipos:

NTC: su coeficiente de temperatura esnegativo, las NTC se fabrican a base de mezclar

y sintetizar xidos dopados de metales como elnquel, el proceso de realiza en una atmosferacontrolada dndoles la forma y tamao.

PTC: su coeficiente de temperatura es positivo.Las PTC de conmutacin estn basadas entitanato de bario al que se aade titanato deplomo para determinar la temperatura


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Las aplicaciones de lostermistores se pueden dividirentre las que estn basadas en uncalentamiento externo del

termistor, que son todas lasrelativas a la medida, control ycompensacin de temperatura, ylas que se basan en calentarlomediante el propio circuito demedida.


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"mpli#cador de instrumentaci$n

Un amplificador de instrumentacin es un dispositivocreado a partir de amplificadores operacionales.Est diseado para tener una alta impedancia de entraday un alto rechazo al modo comun (CMRR).

Se puede construir a base de componentes discretos o sepuede encontrar encapsulado.


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La operacin que realiza es la resta de sus dosentradas multiplicada por un factor.Su utilizacin es comn en aparatos que trabajancon seales muy dbiles, tales como equiposmdicos (por ejemplo, el electrocardigrafo), paraminimizar el error de medida.


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ESPECIFICACION DE UN AMPLIFICADOR DEINSTRUMENTACIN .

Las caractersticas de los amplificadores deinstrumentacin pueden optimizarse si se disean comocircuitos integrados, ya que en este caso, el fabricantepuede garantizar el diseo de los elementos crticos,

haciendo que tengan valores precisos y que las relacionesentre las caractersticas de elementos emparejados tenganrazones muy exactas, justo tal como se requiere en sudiseo.


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Ejemplo de amplificador de instrumentacin

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