sensorica uni fiis

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CENTRO DE AUTOMATIZACION INDUSTRIAL UNI - FIISSensrica IndustrialEn un sistema de control automtico el sensor es el elemento que cierra el lazo de control y tiene como tarea captar, del proceso o maquina sobre la que se ejerce control, la informacin de cmo se est comportando o realizando el trabajo.

Leon de la Cruz, Dante Eduardo INGENIERIA MECATRONICA 16/05/2011

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LABORATORIO N 01: SENSORES CAPACITIVOS, INDUCTIVOS Y OPTICOS

1. OBJETIVO El objetivo del presente laboratorio es conocer y experimentar el funcionamiento de los sensores de contacto, capacitivos e inductivos, as como tambin saber seleccionar y dimensionar dichos instrumentos para otras aplicaciones, en estas experiencias se utilizaran equipos adicionales para poder realizarlas con xito.

2. PROCEDIMIENTO SENSOR INDUCTIVO 1) Montar el equipo necesario para esta prueba segn las indicaciones del profesor y llenar el siguiente cuadro, hacer varias mediciones para el acero inox (pieza 4) Tabla 1 Sensor Inductivo D.ER-SIE - M18 tem 1 2 3 4 5 punto de conexin 4,44 4,77 4,73 4,66 4,51 punto de desconexin 4,72 4,96 4,84 4,72 4,62 histresis 0,28 0,19 0,11 0,06 0,11

Tabla 2 Sensor Inductivo D.ER-SIE - M12S tem 1 2 3 4 5 punto de conexin 2,49 mm 2,69 mm 2,63 mm 2,52 mm 2,63 mm punto de desconexin 2,67 mm 2,94 mm 2,65 mm 2,78 mm 2,78 mm histresis 0,18 0,25 0,02 0,26 0,15

2) Realizar las mediciones para los diferentes materiales segn las indicaciones del profesor, observe bien lo que sucede y anote. 2Dante Eduardo Leon de la Cruz. Universidad Ricardo Palma Ingeniera Mecatrnica

CENTRO DE AUTOMATIZACION INDUSTRIALTabla 3 tem 1 2 3 4 5 6 material acero dulce acero inox aluminio latn cobre plstico punto de conexin 5,74 mm 4,73 mm 3,02 mm 2,73 mm 2,46 mm No detecta punto de desconexin 6,39 mm 4,84 mm 3,31 mm 3,18 mm 3 mm No detecta

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histresis 0.1132 0.0232 0.0960 0.1648 0.2195 No detect.

factor de reduccin 0,65 0,11 0,29 0,45 0,54 No detecta

OBS: el plstico no puede ser detectado, ya que se est utilizando un sensor inductivo, en el que es necesario para su atenuacin otro campo magntico proveniente del material a sensar. 3) Una vez que se hayan tomado los valores anteriores y con un solo material de su seleccin proceder a variar el ngulo de inclinacin del objeto a sensar y llenar la siguiente tabla. Tabla 4

material utilizado: Cobre Cu tem 1 2 ngulo 0 90 punto de conexin 2,46 mm 1,1 mm pto de desconexin 3 mm 1,36 mm histresis 0,54 0,26

SENSOR CAPACITIVO 1) Montar el equipo necesario para esta prueba segn las indicaciones del profesor y llenar el siguiente cuadro. Tabla 5 tem 1 2 3 4 5 6 7 8 Material acero dulce acero inox Aluminio Latn Cobre Cartn Goma Plstico transpr. punto de conexin 14,53 mm 14,74 mm 14,71 mm 14,71 mm 14,47 mm 7,84 mm 8,57 mm 4,65 mm punto de desconexin 16,36 mm 16,87 mm 16,73 mm 16,91 mm 15,98 mm 9,48 mm 9,68 mm 5,86 mm histresis 1,83 2,13 2,02 2,2 1,51 1,64 1,11 1,21 3Dante Eduardo Leon de la Cruz. Universidad Ricardo Palma Ingeniera Mecatrnica


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2) Una vez que se hayan tomado los valores anteriores y con algunos materiales proceder a variar el ngulo a sensar y llenar las siguientes tablas. Tabla 6 material utilizado: Aluminio tem 1 2 ngulo 0 90 punto de conexin (mm) 7,91 6,18 pto de desconexin 7,92 mm 6,99 mm histresis 0,01 0,81

Tabla 7 material utilizado: tem 1 2 ngulo 0 90 latn pto de conexin 9,07 mm 5,13 mm pto de desconexin 9,14 mm 6,63 mm histresis 0,07 1,5

3) llenar el siguiente cuadro con las respectivas distancias de deteccin para cada espesor de plstico, observe detenidamente lo que sucede. Tabla 8 tem 1 2 3 4 5 6 7 grueso del material (mm) plstico (2,0) plstico (3,0) plstico (5,0) plstico (8,0) plstico (11,0) plstico (14,0) plstico (17,0) distancia de deteccin (mm) 1,8 2,2 3,18 3,69 4,1 4,45 4,5

4) Grafique lo siguiente: distancia de deteccin vs Grueso del materia, tomarlos valores de la tabla anterior.distancia de deteccion 6 4 5 2 0 0 5 2 3

Distancia VS grosor8 11 14 17; 4,5

grueso del material 10 15

20

4Dante Eduardo Leon de la Cruz. Universidad Ricardo Palma Ingeniera Mecatrnica

CENTRO DE AUTOMATIZACION INDUSTRIALSENSORES FOTOELECTRICOS

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En esta parte del laboratorio se proceder a identificar los diferentes dispositivos pticos, adems se debern comparar las distancias a las cuales estos dispositivos conmutan. 1. REFLEXIVO Observe y anote las distancias mximas de deteccin

SOG RT M Se obtuvo una distancia mxima de 80 cm. 2. DIFUSO Observe y anote las distancias mximas de deteccin

ER - SOE

SOG RT - M Se obtuvo una distancia mxima de 43 cm

FIBRA OPTICA La fibra ptica es un medio de transmisin empleado habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plsticos, por el que se envan pulsos de luz que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el interior de la fibra con un ngulo de reflexin por encima del ngulo lmite de reflexin total, en funcin de la ley de Snell. La fuente de luz puede ser lser o un LED. SENSOR INDUCTIVO PROPORCIONAL % 0 25 50 75 100 Rango Terico (mm) 0 69 1,38 2,07 2,76 salida de seal (mA) 4 8 12 16 20 valor ascendente (mA) 4 7,59 11,5 15,82 20,04 valor descendente (mA) 3,99 7,39 11,37 15,73 20,08 5Dante Eduardo Leon de la Cruz. Universidad Ricardo Palma Ingeniera Mecatrnica

histresis 0,01 0,2 0,13 0,09 -0,04


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INFORME FINAL

Para la realizacin del informe, el alumno tendr en cuenta las hojas de laboratorio as como las observaciones que se tuvo al momento de realizar las experiencias, as mismo dicho informe debe contener lo siguiente: 1) Analice los valores tomados en la tabla 1 y 2, e indique porque existe variacin entre una y otra muestra. Las dos muestras son con un sensor inductivo y con el mismo material a sensar Acero inox. en la primera el dimetro del sensor es de M18 y en el segundo caso es de M12, obteniendo el sensor M18 mayor alcance en el punto de conexin y desconexin. 2) Indique usted sus conclusiones con respecto a los datos tomados en la tabla 3, as mismo indique si los valores de reduccin son iguales o casi iguales a los estudiados en clase, explique. Las mediciones se realizaron con el sensor inductivo M18, se sabe que el factor de reduccin nos indica la relacin que existe entre los puntos de conexin de diferentes materiales con respecto al punto de conexin de acero dulce (FR =1), con lo cual vemos la reduccin en la lectura. Comparando: MATERIAL acero dulce acero inox aluminio latn cobre plstico REAL 1 0,82404181 0,5261324 0,47560976 0,42857143 No detecta TEORICO 1

0,35 - 0,50 0,35 - 0,50 0,25 - 0,40 No detect

Se observa que para el caso del aluminio este se encuentra dentro del rango, sin embargo para el latn y el cobre estos superan por un mnimo al rango terico, lo ms probable es que haya ocurrido un error en la medida por parte del usuario. 3) Indique usted cuan significante es considerar la inclinacin de un objeto cuando este debe ser detectado tanto por un sensor inductivo como capacitivo, explique detalladamente. El punto de conexin tanto para sensores capacitivos o inductivos, depende drsticamente del ngulo con la que se encuentre el elemento a sensar, para el sensor inductivo M18 el material escogido fue el Cobre. 6Dante Eduardo Leon de la Cruz. Universidad Ricardo Palma Ingeniera Mecatrnica


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material utilizado: Cobre Cu tem ngulo 1 0 2 90 punto de conexin 2,46 mm 1,1 mm pto de desconexin 3 mm 1,36 mm histresis 0,54 0,26

Y con el sensor capacitivo, se escogi el aluminio y el latn. material utilizado: Aluminio tem 1 2 ngulo 0 90 punto de conexin (mm) 7,91 6,18 pto de desconexin 7,92 mm 6,99 mm histresis 0,01 0,81

material utilizado: Latn tem ngulo 1 2 0 90

punto de conexin 9,07 mm 5,13 mm

punto de desconexin 9,14 mm 6,63 mm

% histresis 0.0077 0.2923

Por lo tanto de acuerdo a la aplicacin que se le d al sensor, este detectara un mayor o menor punto de conexin y desconexin, dependiendo del angulo tomado. 4) De los materiales colocados tanto en un sensor capacitivo como inductivo, que nos puede decir. En el sensor inductivo al aplicar alguna tensin elctrica en los contactos, el circuito oscilante genera un campo magntico alterno que emana del sensor, si un material conductor es introducido en su campo magntico, este experimenta una atenuacin, por lo que estos sensores responden a materiales con la capacidad de conducir la corriente elctrica, ya que involucra la generacin de un campo magntico. (Induccin electromagntica) En el sensor capacitivo al aplicar alguna tensin elctrica en los contactos, el circuito genera un campo electrosttico que emana del sensor, y si introducimos algn material en este cambia la capacidad del condensador, por lo que estos sensores responden a cualquier material.

5) Qu tipo de sensor tiene mayor alcance de deteccin un sensor inductivo o un capacitivo, explique. Bastara con comparar la tabla 3 con la tabla 5, ejemplo:


CENTRO DE AUTOMATIZACION INDUSTRIALtem 3 3 Material Aluminio Aluminio punto de conexin 3,02 14,71 mm punto de desconexin 3,31 16,73 mm

UNI - FIISsensor inductivo capacitivo

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Se observa muy claramente que el punto de conexin del sensado es mayor con un sensor capacitivo, que con un inductivo.

6) Es determinante el dimetro de un sensor (tanto inductivo como capacitivo) en una aplicacin determinada. Observando la tabla 1 la tabla 2 se tiene distintos puntos de conexin para un mismo material, cuando se realiza la operacin con un M12S y con un M18, en este sentido el dimetro del sensor seria un factor de importancia. 7) Que podra decir usted con respecto a colocar un sensor (tanto inductivo como capacitivo) enrasado o no enrasado, explique. El uso de un sensor capacitivo, es usualmente para todo tipo de materiales, pero especialmente sensan materiales aislantes como papel, plstico, madera. El sensor inductivo, solo sensa metales. Dependiendo de la aplicacin que se requiera se escogera alguno de estos, en el caso de enrasado, de estos dos sensores, yo colocara un sensor capacitivo.

8) La velocidad con la que un material cualquiera ingresa y sale de la zona de activacin del sensor inductivo o capacitivo es irrelevante Esta velocidad con la que ingresa un material no resulta irrelevante, ya que existe el llamado tiempo de respuesta que es el tiempo para responder a un cambio brusco de la variable que est siendo sensada. 9) Diga usted sus conclusiones de estas experiencias. El tipo de sensor a utilizar dependera de la aplicacin que se quiera realizar y de las condiciones para este trabajo. Cada sensor tiene su forma de conectarse, algunas distintas, pero el fin es el mismo. Hay aspectos en los sensores que es necesario tener en cuenta como: la influencia de las seales de ruido, la calibracin del sensor, el tiempo de respuesta, el coeficiente de temperatura, la precisin, etc.



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LABORATORIO N 02: SENSORES DE ULTRASONIDO, PRESION Y TEMPERATURA

1. OBJETIVO El objetivo del presente laboratorio es conocer y experimentar el funcionamiento de los sensores de ultrasonido, presin y temperatura, as como tambin tener un concepto claro de lo que es un sensor/transmisor proporcional con seal de salida de 4 20 mA, adicionalmente a prendera a seleccionar y dimensionar dichos instrumentos para otras aplicaciones, en estas experiencias se utilizaran equipos adicionales para poder obtener con xito los resultados. 2. PROCEDIMIENTO 2.1 SENSOR ULTRASONICO

En esta primera parte del laboratorio observar el funcionamiento del dispositivo ultrasnico y llenar la siguiente tabla. Tabla 1 SENSOR ULTRASONICO RANGO UNIDAD

10 - 50 cm / 4 - 20 Ma corriente

% 0 25 50 75 100

Rango Terico (mm) 100 200 300 400 500

salida de seal (mA) 4 8 12 16 20

valor ascendente (mA) 3.77 7.86 11.69 15.86 19.40

valor descendente (mA) 3.76 7.69 11.17 15.52 19.00

histresis 0,01 0,17 0,52 0,34 0

2.2

SENSOR DE PRESION

En esta parte del laboratorio llenar las siguientes tablas segn los datos tomados de la experiencia. Tabla 2


CENTRO DE AUTOMATIZACION INDUSTRIALSDE - 10 -10V/20mA 19562

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RANGO UNIDAD

0 - 6 bar voltaje

tem

medicin (%)

MED(bar/mA) TEORICO

MEDICION ASCEND.(mA) 0,002 1,21 2,43 3,667 4,74

ERROR Ascend (mA) 0,002 -0,04 -0,07 -0,083 -0,26

MEDICION DESCEN.(mA) 0,003 1,23 2,49 3,66 4,74

ERROR Descend (mA) 0,003 -0,02 -0,01 -0,09 -0,26

Histresis

1 2 3 4 5

0 25 50 75 100

0 1,25 2,5 3,75 5

0,001 0,02 0,06 -0,007 0

Tabla 3 SDE - 10 -10V/20mA 9562 RANGO UNIDAD

0 - 6 bar corriente

tem

medicin (%)

MED(bar/mA) TEORICO

MEDICION ASCEND.(mA) 0 2,46 4,9 7,43 9,32

ERROR Ascend (mA) 0 -0,04 -0,1 -0,07 -0,68

MEDICION DESCEN.(mA) 0 2,43 4,84 7,36 9,32

ERROR Descend (mA) 0 -0,07 -0,16 -0,14 -0,68

Histresis

1 2 3 4 5

0 25 50 75 100

0 2,5 5 7,5 10

0 -0,03 -0,06 -0,07 0


0 - 6 bar voltaje

tem

medicin (%)

MED(bar/mA) TEORICO

MEDICION ASCEND.(mA)

ERROR Ascend (mA)

MEDICION DESCEN.(mA)

ERROR Descend (mA)

Histresis


CENTRO DE AUTOMATIZACION INDUSTRIAL1 2 3 4 5 0 25 50 75 100 1 1,5 2 2,5 5 1,008 1,546 3,951 2,576 3,021 0,008 0,046 1,951 0,076 0,021 1,006 1,542 2,031 2,507 3,079

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2011-0,002 -0,004 -1,92 -0,069 0,058

0,006 0,042 0,031 0,007 0,079


0 - 6 bar corriente

tem

medicin (%)

MED(bar/mA) TEORICO


ERROR Ascend (mA) 0,02 0,27 0,25 0,14 0,13

MEDICION DESCEN.(mA) 4,02 6,13 8,12 10,06 12,06

ERROR Descend (mA) 0,02 0,13 0,12 0,06 0,06

Histresis

1 2 3 4 5

0 25 50 75 100

4 6 8 10 12

0 -0,14 -0,13 -0,08 -0,07

2.3

SENSOR DE PRESION con lazo de 4 20 mA

Con los equipos disponibles implemente el siguiente diagrama y espere las indicaciones del profesor, analice bien el diagrama. Tabla 6 SEN -8600 B085 RANGO UNIDAD

0 - 6 bar corriente

tem

medicin (%)

MED(bar/mA) TEORICO


ERROR Ascend (mA) 0,008 -0,005 0,013 0,025 0,023

MEDICION DESCEN.(mA) 0 2,48 5,006 7,523 10,041

ERROR Descend (mA) 0 -0,02 0,006 0,023 0,041

Histresis

1 2 3 4 5

0 25 50 75 100

0 2,5 5 7,5 10

-0,008 -0,015 -0,007 -0,002 0,018 11

Dante Eduardo Leon de la Cruz.

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INFORME FINALPara la realizacin del informe, el alumno tendr en cuenta las hojas de laboratorio as como las observaciones que se tuvo al momento de realizar las experiencias, as mismo dicho informe debe contener lo siguiente: 1. Analice los valores tomados en la tabla 1 a 6 y grafique la histresis en cada uno de ellos.

En todas las tablas consideramos:Series 1: ascendente Series 2: Descendente

HISTERESIS 0125 20 15 10 5

00 20 40 Series1 60 80 Series2 100 120

HISTERESIS 025 4

32 1 0 0 20 40 Series1 60 80 Series2 100 120



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HISTERESIS 0310 8 6 4 2 0 0 20 40 Series1 60 80 Series2 100 120

HISTERESIS 044,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0 20 40 60 80 100 120

Series1

Series2



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HISTERESIS 0514 12 10 8 6 4 2 0 0 20 40 Series1 60 80 Series2 100 120

HISTERESIS 0612 10 8 6 4 2 0 0 20 40 Series1 60 80 Series2 100 120



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2. Indique usted sus comentarios con respecto a los datos tomados en la tabla 1 a 6 Cuando se toman los datos en la calibracin de un instrumento, estos se hacen con los datos se subida y de bajada, al representar grficamente tendremos la representacin de dos curvas de salida, una de subida y otra de bajada, idealmente deberan ser iguales ambas curvas, a la diferencia entre estas dos curvas se llama histresis.

En nuestras experiencias vemos grficamente que esto se cumplen a excepcin de la grafica Histresis 4, en la que no cumple, lo ms probable es que se haya tomado datos equivocados por nosotros.

3. Que puede decir acerca de la galga extensiomtrica Una galga extensiomtrica consiste de un alambre muy fino, o ms comnmente un papel metlico arreglado en forma de rejilla como se muestra en la figura. Esta forma de rejilla permite aprovechar la mxima cantidad de material de la galga sujeto a la tensin a lo largo de su eje principal. El parmetro que define la sensibilidad de una galga se conoce como factor de galga GF, y es definido como el cociente entre el cambio fraccional de la resistencia elctrica y la tensin e. En la figura se aprecia el clculo del factor de galga. El factor de galga al igual que la tensin e es adimensional.


CENTRO DE AUTOMATIZACION INDUSTRIAL4. Diga usted sus conclusiones de estas experiencias.

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En estas experiencias quizs hubo error en la tabla 4, en la que al parecer nos resulta una curva de histresis un poco extraa. Se pudo comprobar que los sensores ultrasnicos muestran la deteccin de algn objeto a travs de la emisin y reflexin de ondas acsticas. Para las tablas de voltaje en todas se realiz lo siguiente para los clculos: Tenemos un voltaje de 5V. Entonces: De 0 a 10 bar De 0 a 10 V Tenemos 5v, entonces, en porcentaje: medicin (%) 0 25 50 75 100 MED(bar/mA) TEORICO 1 1,5 2 2,5 5

Para las tablas de corriente se realiz lo siguiente para los clculos de 0 20 mA: Tenemos una intensidad de corriente de 0 a 20 mA Entonces: De 0 a 10 bar De 0 a 20 mA Tenemos 10 A, entonces en porcentaje: medicin (%) 0 25 50 75 100 MED(bar/mA) TEORICO 0 2,5 5 7,5 10

Para las tablas de corriente se realiz lo siguiente para los clculos de 4 20 mA: Entonces: De 0 a 10 bar De 4 a 20 mA Tenemos 10 A, entonces en porcentaje:


CENTRO DE AUTOMATIZACION INDUSTRIALmedicin (%) 0 25 50 75 100 MED(bar/mA) TEORICO 4 6 8 10 12

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