Electricidad y Electrónica Industrial
Sensores y transductores eléctricos.
Conceptos de electro-neumática y simbología.
Sensores
Transductores
Un transductor es un dispositivo capaz de
transformar o convertir un determinado tipo de
energía de entrada, en otra de diferente a la salida.
Caracteristicas
Un transductor
- Produce un sonido
- Modifica un sonido
- Almacena un sonido
- Convierte energía de un tipo en energía de otro tipo
Los transductores directos cumplen la ley de reciprocidad
Caracteristicas
- Rango de operación
- Sensibilidad
- Compatibilidad
- Robustez
- Características de la señal de salida
Tipos
Transductor electroacústico
Transductor electromagnético
Transductor electromecánico
Transductor electroquímico
Transductor electrostático
Transductor fotoeléctrico
Transductor magnetoestrictivo
Transductor piezoeléctrico
Transductor radioacústico
Un transductor electroacústico es aquel
dispositivo que transforma la electricidad
en sonido, o viceversa.
Un transductor electromagnético es un
transductor que transforma electricidad
en energía magnética o viceversa. Por
ejemplo, un electroimán es un dispositivoque convierte la electricidad en
magnetismo o viceversa (flujo magnético
en electricidad).
El transductor electromecánico es un tipo
de transductor que transforma electricidad
en energía mecánica, o viceversa.
Un transductor electrostático consiste en
una membrana, normalmente mylar
metalizado, cargada eléctricamente que
hace la función de diafragma y que se mueve por la fuerza electrostática que se
produce al variar la carga de dos placas
entre las que se encuentra.
Los transductores químicos son dispositivos integrados basados en tecnología microelectrónica con la capacidad de traducir una información química en una señal procesable de naturaleza eléctrica u óptica.
El transductor fotoeléctrico es un tipo de transductor que transforma luz en energía eléctrica o viceversa, por ejemplo es una cámara fotográfica digital. Estas vibraciones resultantes (ya sean eléctricas o lumínicas, dependiendo de la naturaleza del transductor), son importantes en los sistemas.
Los transductores magnetoestrictivos son todos aquellos que basan su funcionamiento en el fenómeno de la magnetestricción.
Son transductores piezoeléctricos aquellos que basan su funcionamiento en el fenómeno de la piezoelectricidad. Para su fabricación se utilizan materiales cerámicos como el Titano de Bario, aunque en un principio se usaban el Cuarzo o la Sal de Rochelle.
Un dispositivo que transforma la energía eléctrica en sonido, o viceversa. En las aplicaciones relacionadas con la adquisición de registros sónicos, los transductores acústicos suelen fabricarse con cerámica piezoeléctrica o materiales magnetoestrictivos, y pueden utilizarse como receptores o bien como transmisores en un rango de frecuencia oscilante entre 1 y 30 kHz aproximadamente.
Ejemplos
Un micrófono es un transductor
electroacústico que convierte la energía
acústica (vibraciones sonoras: oscilaciones
en la presión del aire)en energía eléctrica
(variaciones de voltaje).
Un altavoz también es un transductor
electroacústico,pero sigue el camino
contrario. Un altavoz transforma la
corriente eléctrica en vibraciones sonoras.
Un sensor es un dispositivo capaz de detectar
magnitudes físicaso químicas, llamadas
variables de instrumentación,y transformarlas
en variables eléctricas. Las variables deinstrumentación pueden ser por ejemplo:
temperatura,intensidad lumínica, distancia,
aceleración, inclinación,desplazamiento,
presión, fuerza, torsión, humedad, pH, etc
Áreas de Aplicación
Industria automotriz,
Industria aeroespacial,
Medicina ,
Industria de manufactura,
Robótica
Caracteristicas
Rango de medida: dominio en la magnitud medida en el
Precisión: es el error de medida máximo esperado. que puede aplicarse el sensor.
Linealidad o correlación lineal.
Sensibilidad de un sensor: relación entre la variación dela magnitud de salida y la variación de la magnitud de entrada.
Resolución: mínima variación de la magnitud de entrada que puede apreciarse a la salida.
Repetibilidad: error esperado al repetir varias veces la misma medida.
Tipos
Sensores de presencia
Sensores de temperatura
Sensores de Humedad
Sensores de Presión
Sensores de Posición
Sensores de velocidad
Sensores de caudal
Sensores de nivel.
El sensor de presencia , es un tipo de sensor que activa o desactiva automáticamente el mecanismo eléctrico al que esta conectado, cuando detecta o no, la presencia de un objeto dentro de un radio de acción determinado. Esta detección puede hacerse con o sin contacto con el objeto.
Los sensores de temperatura son componentes eléctricos y electrónicos que, en calidad de sensores, permiten medir la temperatura mediante una señal eléctrica determinada. Dicha señal puede enviarse directamente o mediante el cambio de la resistencia. También se denominan sensores de calor o termosensores.
El sensor de humedad es un aparato de lectura utilizado en espacios interiores para controlar la humedad del aire y la temperatura. Las magnitudes medidas por el sensor de humedad se transforman en una señal eléctrica normalizada, cuya intensidad suele estar comprendida entre 4 y 20 mA.
Un sensor de presión es un dispositivo capaz de medir la presión de gases o líquidos. En este contexto, la presión es una expresión de la fuerza necesaria para impedir la expansión de un fluido. Normalmente se expresa en términos de fuerza por unidad de área.
El Sensor de Velocidad es un generador de impulsos que puede ser magnético o efecto hall, que provee una señal proporcional ala velocidad del vehículo.
Los sensores de detección de posición se utilizan para la detección de objetos. Dependiendo del material a ser detectado, para conseguir un registro seguro y sin contacto de los objetos, se usan diferentes sensores. Los sensores inductivos son capaces de reconocer objetos metálicos.
Los sensores de caudal miden el caudal de medios líquidos o gaseosos. Se utilizan para supervisar el volumen o flujo másico que fluye a través de un sistema de control distribuido. Los llamados transmisores de caudal más sencillos asignan la magnitud física medida a una señal eléctrica.
Los sensores de nivel, también conocidos como "interruptor de nivel" o "sensor de boya", son instrumentos que trabajan con un interruptor de contacto (reed switch) y un flotador magnético. El movimiento del flotador abre o cierra el contacto eléctrico. Con ellos, se consiguen soluciones versátiles y de bajo coste para su automatización.
Los sensores pueden ser de varios tipos y diferentes estímulos, tales como: acústico, eléctrico, magnético, óptico, térmico, mecánico y, conforme avance la tecnología, tendremos otros tipos de sensores en el mercado. Los más comunes son los sensores de proximidad, acelerómetro, temperatura y humedad.
Electro-Neumática
En electroneumática básica, la energía neumática se sustituye por energía eléctrica La cual es un elemento indispensable para la generación y transmisión de las señales de control.
Es decir que todos lo circuitos que controlan el funcionamiento están dados por sistemas que trabajan con electricidad. Cabe mencionar que la neumática solo se utiliza para accionar los actuadores.
Dispositivos eléctricos
Dentro de los elementos eléctricos que podemos utilizar para mandar las señales de activación a los actuadores neumáticos son;
Elementos de retención
Interruptores mecánicos de final de carrera.
Relevadores.
Válvulas electroneumáticas
Elementos de retención
Prácticamente se les conoce como botones. Y estos se utilizan para generar la señal de que el sistema debe de iniciar, o también se utilizan para realizar paros, ya sea de emergencia o paros momentáneos.
Interruptores mecánicos de final de carrera
Este tipo de interruptores se utilizan, generalmente, para detectar si algún objeto esta activado o desactivado, ya que si por ejemplo. Un pistón esta extendido este va a presionar el final de carrera anunciando que hubo un cambio en el actuador. Lo mismo ocurre cuando se retrae por que lo dejara de presionar el interruptor y anunciara un nuevo cambio de estado.
Relevadores
Son dispositivos eléctricos que ofrecen la posibilidad de manejar señales de control del tipo on/off. Constan de una bobina y de una serie de contactos que se encuentran normalmente abiertos o cerrados.
El principio de funcionamiento trata de hacer pasar corriente por una bobina generando un campo magnético que atrae a una placa de metal, que al momento de cambiar hace conmutar los contactos de salida. Es decir si los contactos estaban cerrados se abren y viceversa.
Estos relevadores son Ampliamente utilizados para regular secuencias lógicas en donde intervienen cargas de alta impedancia y para energizar sistemas de alta potencia.
Válvulas
El dispositivo medular en un circuito electroneumático, es la válvula electroneumática. Esta válvula realiza la conversión de energía eléctrica, proveniente de los relevadores a energía neumática, transmitida a los actuadores o a alguna otra válvula neumática.
Esencialmente, consisten de una válvula neumática a la cual se le adhiere una bobina sobre la cual se hace pasar una corriente para generar un campo magnético que, finalmente, generará la conmutación en la corredera interna de la válvula, generando así el cambio de estado de trabajo de la misma, modificando las líneas de servicio.