Temas a tratar: Acondicionamiento de Señal para Sensores
Resistivos Acondicionamiento de Señal para Sensores con
Variación de Reactancia Sensores Digitales
Medición de Resistencia La ecuación general de un
sensor basado en variación fraccional de resistencia x es:
Si asumimos: Cuando la relación es lineal tenemos:
Tenemos dos limitaciones: Se requiere una fuente de
energía para obtener una señal de salida Esta
fuente de alimentación, cuya magnitud afecta la
señal de salida, esta limitada por el efecto de
autocalentamiento
El método de desviación Consiste en alimentar la
resistencia con un voltaje constante y medir la corriente, o
alimentar la resistencia con una corriente constante y medir el
voltaje Este método es utilizado principalmente en los
voltímetros y amperímetros (multímetros) En
este método la limitación estriba en que la
medición depende de la máxima variación de
x, la cual pude ser tan pequeña como del 1%. Esto implica
que tenemos que hacer mediciones de variaciones pequeñas
montadas sobre un valor constante mucho mayor Este método
se puede utilizar en sensores que tengan una variación
grande de x
Otros métodos de desviación Otro método
consiste en utilizar una resistencia de valor constante y estable
en serie con el valor desconocido La medición del voltaje
se puede hacer sobre la resistencia conocida o sobre la variable,
los valores obtenidos nos los dan las siguientes formulas
ó
De las ecuaciones anteriores de puede deducir que: Por supuesto
se tiene el inconveniente de tener que medir el voltaje en las
dos terminales, por eso una opción es el de utilizar una
fuente de voltaje conocida y solo medir uno de las dos
resistencias
Divisor de Voltaje Potenciómetros El acondicionamiento de
señal mas simple para potenciómetros lo ilustra la
figura, su circuito equivalente ve también. De la figura
se pueden deducir las siguientes ecuaciones: Donde k =Rm/Rn y ? =
1-x
Si supones que Vm es proporcional a x, el error depende de k Para
determinar el máximo derivamos e igualamos a cero
Para poder apreciar la magnitud del error, la siguiente figura
nos muestra la gráfica del error relativo
Y en esta figura apreciamos el errror absoluto Como se puede ver
en este caso el error NO es simétrico
Una manera sencilla de mejorar la nolinealidad inducida en un
potenciómetro lo ilustra la siguiente figura El error es
entonces
De las ecuaciones anteriores, y para el caso k=10, se obtiene la
siguiente gráfica z : y:
Puente de Wheatstone Uno de los métodos más
utilizados es el del puente de Wheatstone El potenciómetro
R4 se ajusta hasta que la corriente es cero Esto es el cambio en
R3 es proporcional al cambio que tenemos que producir en R4 Esto
es:
Método Siemens o de Tres alambres Si los sensores de
colocan lejos del circuito, se deben considerar la resistencia
que los cables añaden al sensor La última figura
una forma de medir varios sensores con el mismo juego de
alambres
Puente de Wheatstone con balance automático Con la ayuda
de DAC se puede obtener un medidor automatizado El desbalance
provoca que el contador incremente o decremente la entrada del
DAC hasta que se vuelve a balancear el sistema, teniendo a la
salida una lectura digital
Sensibilidad y Linealidad Definiendo: Obtenemos la gráfica
de sensibilidad con respecto a k
Acondicionamiento de Señal para Sensores con
Variación de Reactancia Sistema de linealización
para sensores de respuesta capacitiva La resistencia en
líneas puenteadas se conecta para tener corriente de
polarización
Divisor de Voltaje y ejemplo de circuito que aplica el
método de divisor de voltaje a sensores inductivos
diferenciales
Ejemplos de puente de Wheatstone
Amplificadores con Portadora Para sensores que entregan una
señal de amplitud proporcional a la señal se
utilizan amplificadores con portadora
Señales de amplitud modulada con y sin portadora
Consideraciones del efecto de la fase
Detectores sensibles a la fase La clave esta en el demoludador,
el cual tiene que ser capaz de detectar la fase de la
señal
Sensores Digitales Decodificador de Posición Angular y
lineal
Incremento de resolución La resolución de un
decodificador se puede mejorar por medio de obtener la
diferencial y rectificándola
Otro método utilizando bobinas
Ejemplo utilizando contactos eléctricos, fotodetector con
materiales transparentes y reflejantes
Detección de dirección del movimiento Con ayuda de
dos señales con fase de 90o se puede saber la
dirección del movimiento
Codificación de posición absoluta Principio de
codificación absoluta para movimiento rotatorio
Tablas comunes utilizadas para posición absoluta
Ejemplo de disco codificador digital con varios canales para
incrementar la resolución, además esta cifrado en
código Gray
Sensores de Frecuencia Variable Termómetro digital de
cuarzo
Sensor de vibración utilizando un alambre tenso La
frecuencia de vibración del alambre es captada por la
bobina
Ejemplo de tubo utilizado para medir la densidad en los
líquidos utilizando la frecuencia de vibración