laboratorio n °01 - sensores y actuadores

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MAGNETISMO Propiedad que tienen ciertos minerales de hierro como la piedra imán (variedad de la magnetita) de atraer pequeños trozos de hierro. La misma propiedad la tienen el hierro, el cobalto y el manganeso en su estado natural. La interacción entre cargas iguales es repulsiva y entre cargas diferentes es atractiva. Bibliografía: Física Vol. 2 - Alonso & Finn (Pág. 512) CAMPO MAGNETICO Se llama campo magnético a la zona en la que un imán es capaz de atraer los objetos metálicos. La Tierra se comporta como un gigantesco imán, cuyo polo norte magnético se encuentra cerca del polo sur geográfico y al revés, el polo sur magnético está cerca del polo norte geográfico. Bibliografía: Encarta 2012 TEMPERATURA Es el grado de calentamiento de los cuerpos debido a su contacto y transmisión de energía. Bibliografía: Curso de Física General - Parte 1 (Pág. 158) PRESION Fuerza con que el gas (o líquido) actúa sobre la pared del recipiente que los contiene. Esta fuerza se genera por el movimiento térmico de sus partículas. Bibliografía: Curso de Física General - Parte 1 (Pág. 163) LUZ La luz es una forma de energía que nos permite ver lo que nos rodea, y que se propaga desde unos cuerpos a otros. El Sol es la principal fuente de luz sobre la Tierra, pero hay otros cuerpos que también desprenden luz, como el filamento de una bombilla, una vela o una luciérnaga. A cualquier objeto capaz

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Page 1: LABORATORIO N °01 - sensores y actuadores

MAGNETISMOPropiedad que tienen ciertos minerales de hierro como la piedra imán (variedad de la magnetita) de atraer pequeños trozos de hierro. La misma propiedad la tienen el hierro, el cobalto y el manganeso en su estado natural.La interacción entre cargas iguales es repulsiva y entre cargas diferentes es atractiva.Bibliografía: Física Vol. 2 - Alonso & Finn (Pág. 512)

CAMPO MAGNETICOSe llama campo magnético a la zona en la que un imán es capaz de atraer los objetos metálicos. La Tierra se comporta como un gigantesco imán, cuyo polo norte magnético se encuentra cerca del polo sur geográfico y al revés, el polo sur magnético está cerca del polo norte geográfico.Bibliografía: Encarta 2012

TEMPERATURAEs el grado de calentamiento de los cuerpos debido a su contacto y transmisión de energía.Bibliografía: Curso de Física General - Parte 1 (Pág. 158)

PRESIONFuerza con que el gas (o líquido) actúa sobre la pared del recipiente que los contiene. Esta fuerza se genera por el movimiento térmico de sus partículas.Bibliografía: Curso de Física General - Parte 1 (Pág. 163)

LUZLa luz es una forma de energía que nos permite ver lo que nos rodea, y que se propaga desde unos cuerpos a otros. El Sol es la principal fuente de luz sobre la Tierra, pero hay otros cuerpos que también desprenden luz, como el filamento de una bombilla, una vela o una luciérnaga. A cualquier objeto capaz de producir y emitir su propia luz lo llamamos fuente luminosa.La intensidad luminosa o brillo se mide en candelas (cd). Una candela es aproximadamente igual al brillo de una vela.Bibliografía: Encarta 2012

CAPACITOREs un elemento pasivo diseñado para almacenar energía en su campo eléctrico. Está compuesto por dos placas conductoras separadas por un aislante (o dieléctrico)Bibliografía: Charles Alexander, Capitulo 06 - Capacitores e Inductores (Pág. 216)

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CAPACITANCIAEs la proporción entre la carga en una placa de un capacitor y la diferencia de tensión entre las dos placas, medida en farads (F).

q=CvBibliografía: Charles Alexander, Capitulo 06 - Capacitores e Inductores (Pág. 216)

INDUCTORESEs un elemento pasivo diseñado para almacenar energía en su campo magnético. Consta de una bobina y un alambre conductor.Bibliografía: Charles Alexander, Capitulo 06 - Capacitores e Inductores (Pág. 226)

INDUCTANCIAPropiedad por la cual el inductor presenta oposición al cambio de la corriente que fluye por él, medida en henrys (H).Bibliografía: Charles Alexander, Capitulo 06 - Capacitores e Inductores (Pág. 226)

VELOCIDADLa velocidad es la magnitud física que muestra y expresa la variación en cuanto a posición de un objeto y en función del tiempo, que sería lo mismo que decir que es la distancia recorrida por un objeto en la unidad de tiempo. Pero además del tiempo, para definir la velocidad de desplazamiento de un objeto, será preciso tener en cuenta también la dirección y el sentido del mencionado desplazamiento.Bibliografía: http://www.definicionabc.com/general/velocidad.php

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INTRODUCCION

Denominamos sensor a un dispositivo que es capaz de convertir una magnitud física (presión, temperatura, caudal) en una señal eléctrica.

En la figura mostramos el esquema básico de un sensor:

El sensor convierte la magnitud física en una señal eléctrica.

!! La señal eléctrica se debe acondicionar (amplificar, eliminar ruido, linealizar) para adaptarla a las necesidades del equipo que debe leer la señal (autómata).

Según el tipo de señal de salida:"! Analógicos: La salida es un valor de tensión o corrientecomprendida en un rango de valores:!! 0-10V!! 4-20mA!! Ejemplos: Medida de ttura. Medida de caudal. Medida de posición/orientación.

"! Digitales: La salida toma dos valores únicamente a la salida:!! 1 ó 0, todo/nada!! 0-5V, 0-24V!! Tren de pulsos!! Otra codificación!! Ejemplos:"! Pulsador"! Sonda lambda coches (medida mezcla rica/pobre)."! Sensor de presencia (pieza/no pieza)"! Final de carrera

!! Según la naturaleza del sensor:"! Resistivos"! Piezoeléctricos

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"! Termoeléctricos"! Electromagnético

Sensores de presencia inductivos!! Se basan en el cambio en la reluctancia del“núcleo”.!! Detectan la presencia de materialesferromagnéticos en su proximidad.!! Esquema general:"! Bobina con núcleo ferromagnético"! Circuito oscilador"! Disparador Schmitt"! Circuito amplificador a la salida!! El circuito oscilador mantiene una onda senoidalcon voltaje de determinada amplitud.!! Al acercar un objeto ferromagnético, se varía lareluctancia de la bobina, haciendo que laamplitud de la onda disminuya.!! La disminución de la amplitud activa eldisparador Schmitt.!! Rango de detección 1-60 mm, típ.

Sensores de presencia inductivos!! Ejemplos de aplicación: "! Presencia/no presencia de pieza "! Finales de carrera "! Conteo de piezas.!! Ventaja:

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"! Ausencia de contacto, frente a micro-interruptores . "! Ausencia de partes móviles. "! Resistente a ambientes agresivos (estanco).

Sensores de presencia inductivos(FIGURAS)"! Posicionado de piezas!! Centros de mecanizado, cilindros neumáticos, ...

"! Conteo de piezas y secuencias de movimiento!! Cintas transportadoras, dispositivos de clasificación

"! Medición de velocidad de rotación!! Engranajes, ....

"! Supervisión de herramientas!! Verificación de rotura de una broca

Sensores ópticos (fotoeléctricos)!! Su medida se basa en la transmisión de un rayo de luz y su posteriorrecepción.!! Tecnologías:"! LED, infrarrojo"! Láser!! Configuraciones:"! a) Emisor y receptor separados: En el funcionamiento normal, el emisor emite luz y el

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receptor la recibe. La detección se efectúa por corte del haz. La instalación puede ser complicadasi la distancia es grande, ya que emisor y receptor se deben alinear. Presencia de objetos,puertas de garaje (25m, láser 60m)."! b) Emisor y receptor juntos (retro-reflectivos): Similar al anterior, pero necesitan dela instalación de un espejo para conseguir reflejar el rayo. Detección por corte del haz.Instalación más sencilla. (12m, laser 30m, mitad de la distancia aprox. comparado con losanteriores, ascensores…)."! c) Difusos: La detección se obtiene por la reflexión del haz sobre el objeto en todasdirecciones. Cuando no hay objeto, el sensor no recibe luz. Cuando la luz reflejada es suficiente,el receptor se activa y se detecta el objeto (depende de las propiedades del material. P.e. unobjeto negro mate absorbe toda la energía y no es detectado) (0-400mm, según modelos)."! d) Medida de distancia: Dos soluciones:!! d.1) Basada en un LED. El LED emite luz. Ésta es reflejada por elobjeto con un ángulo determinado, que depende de la distancia.La luz reflejada es recogida sobre una superficie (PSD, similar auna CCD) que permite estimar el ángulo de la luz incidente.!! d.2) Basada en tecnología láser. El sensor emite un rayo de luzláser y mide el tiempo empleado por el rayo en viajar el doblede distancia hasta el obstáculo. Aplicaciones: Protección deacceso a máquinas. Interfaces con PLCs. Posibilidad para el

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control dimensional (0-7m, según modelos, precisión de 2-5cm).

!! Aplicaciones"! Verificando objetos en envases transparentes"! Altura

Sensores acústicos!! Su medida se basa en la transmisión del sonido por el medio. El emisoremite un impulso acústico. El objeto a detectar refleja las ondas sonorasque son captadas por el receptor.!! Permite detectar objetos transparentes, líquidos, cristal, plástico.!! Detectan cualquier objeto que se encuentra dentro del haz!! Posibilidades"! Objeto/no objeto"! Medidas de distancia por el tiempo de vuelo. La medida depende de latemperatura del aire."! Llenado de tanques

!! Sensores de proximidad ultrasónicos"! Emiten sonido en el rango inaudible a cualquier frecuencia"! Recibe el eco!! La distancia máxima a medir esta limitada por la frecuenciade repetición de pulsos 1 Hz a 25 Hz

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Sensores capacitivos, inductivos yópticos"! Se pueden utilizar varios para la discriminación de materiales!! Detección de material, para suministrar o clasificar material!! Cada sensor dará respuestas diferentes en función de lascaracterísticas del material.

"! Supervisión de niveles de llenado!! Sensores ópticos, capacitivos o ultrasónicos

INTRODUCCION

Denominamos sensor a un dispositivo que es capaz de convertir una magnitud física (presión, temperatura, caudal) en una señal eléctrica.

En la figura mostramos el esquema básico de un sensor:

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El sensor convierte la magnitud física en una señal eléctrica.

!! La señal eléctrica se debe acondicionar (amplificar, eliminar ruido, linealizar) para adaptarla a las necesidades del equipo que debe leer la señal (autómata).

Según el tipo de señal de salida:"! Analógicos: La salida es un valor de tensión o corrientecomprendida en un rango de valores:!! 0-10V!! 4-20mA!! Ejemplos: Medida de ttura. Medida de caudal. Medida de posición/orientación.

"! Digitales: La salida toma dos valores únicamente a la salida:!! 1 ó 0, todo/nada!! 0-5V, 0-24V!! Tren de pulsos!! Otra codificación!! Ejemplos:"! Pulsador"! Sonda lambda coches (medida mezcla rica/pobre)."! Sensor de presencia (pieza/no pieza)"! Final de carrera

!! Según la naturaleza del sensor:"! Resistivos"! Piezoeléctricos"! Termoeléctricos"! Electromagnético