Download Acondicionadores de señal para sensores resistivos

Acondicionadores de
señales
•Divisores de tensión
•Potenciómetros
•Termistores
•Puente de Wheatstone
•Amplificador de portadora y
detección coherente
•Detectores de fase
•Acondicionadores para sensores
capacitivos
Divisores de tensión
El circuito esencial de un divisor de tensión, también
llamado divisor de potencial o divisor de voltaje es:
Sensores de luz
La parte sensible a la luz del LDR es una pista 'ondulada' de
sulfuro de cadmio. La energía de la luz que incide en esta zona,
acciona la avalancha de los portadores de carga en este material
de modo que bajará su resistencia mientras que el nivel de la
iluminación se mantenga.
Sensores de sonido
Como se debe saber, para que los micrófonos Electret trabajen
correctamente, necesitan de una tensión de alimentación,
generalmente alrededor 1.5 V.
Un circuito adecuado para el uso con una fuente de 9 V es el
siguiente:
Señales con los interruptores.
Cuando se utiliza un interruptor para proporcionar una
entrada a un circuito, este genera un pico de tensión. Este
pico de tensión que genera el propio circuito es lo que se le
llama acción de puesta en marcha. Para generar una señal
de tensión con el interruptor se necesita un divisor de
tensión. El circuito se puede construir con cualquiera de las
dos maneras:
Hay una variedad de pulsadores que llaman pulsador
táctil miniatura. Estos son unos pulsadores pequeños
que encajan bien en la placas estándar para montajes
de prototipos:
Como se puede ver, el pulsador tiene cuatro terminales
que están conectados a pares por las tiras internas de
metal. Al presionar el botón se tiende un puente sobre
los contactos y cierra el contacto.
Potenciómetros
El potenciómetro es una resistencia variable cuya función
es regular la tensión entregada a una resistencia, no
obstante en algunos casos también controla la corriente
haciendo que varíe la tensión.
Normalmente solo produce variaciones de tensión sin
variaciones apreciables de corriente.
Los resistores variables se clasifican usualmente por su
linealidad o velocidad de cambio de resistencia desde la
mínima hasta la máxima.
CARACTERISTICAS.
El potenciómetro puede adoptar la forma de un solo hilo
continuo o bien estar arrollado a una bobina siguiendo un
valor lineal de resistencia.
Existen varios tipos de potenciómetro:
•Grafito
•Bobinada
•Película metálica
•Plástico moldeado
APILCACIONES
Potenciómetros de Precisión
1 vuelta con o sin tope
Muy usados como posicionadores en danzarines o sensores de
posición. Con excelente linealidad, precisión y muy larga vida útil
Multivuelta
Estos se usan donde se requiere un ajuste muy fino, los hay de 3, 5 y 10 vueltas;
de 3.08 y 5 watts
Modelo 533 Spectrol, 3 vueltas , 1.5 watts, valores de 100 ohms a 10 kohms
Perillas cuentavueltas
Estas se usan con los potenciómetros multivuelta, las hay de varios
tipos y tamaños.
Perilla 16-1-11 Modelo compacto tipo caja fuerte hasta 14 vueltas
Perilla 21-1-11 Modelo grande y robusto tipo caja fuerte hasta 14
vueltas
Atenuador Tipo 903
(2 w alterna
8 w audio)
903-3 De 14 Ohms, para parlante z = 3.2 ohms
903-4 De 35 Ohms, para parlante z = 8 ohms
Montaje a buje y tuerca, rosca 3/8"-32, cursor y eje a
masa con el buje.
903-5 De 14 Ohms, para parlante z = 8 ohms
903-6 De 35 Ohms, para parlante z = 8 ohms
Montaje con 2 tornillos w 3/32", eje y cursor aislado
de chasis.
Atenuadores "L" para Parlantes
Por la variedad presentada, son aptos para aplicar en líneas
generales de sonido, sean de alta o baja impedancia, como
también directamente en parlantes.
Termistores
Una resistencia que es sensible a la temperatura es lo que se
llama un termistor. Hay varios tipos de encapsulado:
La resistencia de la mayoría de los tipos comunes de termistor
disminuye mientras que se eleva la temperatura. Se llaman de,
coeficiente negativo de temperatura, o termistores NTC.
Aunque es menos utilizado, es posible fabricar termistores de
temperatura de coeficiente positivo o PTC. Estos se hacen de
diversos materiales y muestran un aumento de resistencia que varía
con temperatura.
¿Cómo podríamos hacer un circuito con este sensor, para su uso
en una alarma de incendios? Utilizaremos un circuito que entregue
una tensión alta cuando se detecten las condiciones de
temperatura caliente. Necesitamos poner un divisor de tensión con
un termistor ntc en la posición que ocupa Rarriba:
En el eje Y, se representa la resistencia con una escala logarítmica.
Esta es una manera de comprimir el gráfico de modo que sea más
fácil ver cómo cambia la resistencia
Es posible calcular un valor aproximado para la resistencia del
termistor en cualquier temperatura, de la ecuación particular:
[B((1/T) - (1/T0))]
RT = R To x e
Donde:
RT es la resistencia a temperatura T en grados Kelvin (k = ºC +
273)
RTo es la resistencia de referencia a una temperatura To en Kelvin.
Cuando la temperatura de la referencia es 25 ºC, T0 = 25+273.
e es la base del logaritmo natural, elevada a la potencia [B((1/T) (1/T0))] en esta ecuación.
B es el 'B-valor' especificado para cada termistor.
APLICACIONES
•Los termistores encuentran su principal aplicación en la
compensación de temperatura, como temporizadores y como
elementos sensibles en vacuómetros.
•Inyección electrónica de combustible, en la cual la entada de aire, la
mezcla aire/combustible y las temperaturas del agua que le enfría, se
supervisan para ayudar a determinar la concentración del combustible
para la inyección óptima.
•Controles de temperatura del aire acondicionado y de asientos en
vehículos.
•Inyección electrónica de combustible, en la cual la entada de aire,
la mezcla aire/combustible y las temperaturas del agua que le
enfría, se supervisan para ayudar a determinar la concentración del
combustible para la inyección óptima.
APLICACIONES
•Los indicadores de alertas, tales como temperaturas de aceite y de
líquido, nivel de aceite y turbo-cargador.
•Control del motor de ventilador, basado en la temperatura del agua que
se enfría.
•Sensores de escarcha, para la medida de la temperatura exterior.
•Sistemas acústicos.
•Los termistores se utilizan para medir las temperaturas superficiales y
profundas del mar para ayudar a supervisar corrientes del océano.
Obviamente, los termistores se utilizan para medir flujo de aire, por
ejemplo en la supervisión de la respiración en bebés prematuros, entre
otras aplicaciones.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS
TERMISTORES
Termistor
Ventajas
Desventajas
Alto rendimiento
Rápido
Medida de dos hilos
No lineal.
Rango de Temperaturas limitado.
Frágil.
Precisa fuente de alimentación.
Autocalentable
TIPOS DE TERMISTORES
Puente de Wheatstone
Un puente de Wheatstone es un instrumento eléctrico de medida
inventado por Samuel Hunter Christie en 1833, mejorado y
popularizado por Sir Charles Wheatstone en 1843. Se utiliza para
medir resistencias desconocidas mediante el equilibrio de los brazos
del puente. Estos estan constituidos por cuatro resistencias que
forman un circuito cerrado, siendo una de ellas la resistencia bajo
medida.
La Figura 1 siguiente muestra la disposición eléctrica del circuito y
la Figura 2 corresponde a la imagen real de un puente de
Wheastone típico
Figura 2
Figura 1
Variantes del puente de Wheatstone se pueden utilizar para la medida
de impedancias, capacidades e inductancias
La disposición en puente es ampliamente utilizada en instrumentación
electrónica. Para ello, se sustituyen una o más resistencias por
sensores, que al variar su resistencia dan lugar a una salida
proporcional a la variación. A la salida del puente (en la Figura 1, donde
está el galvanómetro) suele colocarse un amplificador.
VENTAJAS
•
Estos productos están diseñados para fácil instalación,
operación y mantenimiento.
•
Se puede capitalizar exitosamente en cuanto a flexibilidad y
comportamiento.
•
Si tres de las resistencias tienen valores conocidos, la cuarta
puede establecerse a través de una simple relación.
• El detector de cero tiene suficiente sensibilidad para indicar la
posición de equilibrio del puente con el grado de precisión
requerido.
• Son los elementos tipos para acondicionar una señal, puesto
que un cambio en la resistencia, capacitancia o inductancia
puede ser convertido en una variación de la diferencia de
potencial.
APLICACIONES
•
•
•
•
•
Son aplicables siempre que se necesite amplificar señales,
acondicionar salidas de sensores, aislar problemas de tierra o
agregar más manejo en sus lazos de corriente, para ello existe
un conjunto de productos para seleccionar cualquier necesidad
de acondicionamiento de señales analógicas.
Acondicionadores de señal para Termopares.
Acondicionadores de señal para las RTD.
Acondicionadores de señal para sensores de Humedad.
Acondicionadores de señal para una Célula de Carga.
Amplificador de portadoras
y detección coherente
Sensor
Sensor
vd
Vs
Estructura de un amplificador de portadora
Vd
Acondicionadores de señal para
sensores de reactancia variable
Demodulación sincrona o coharente
Vs(t)
vm
Vd(t)
Vr cos wot
Detectores de fase
Demodulador de fase
Detectores de fase conmutados
R1
S
Vs(t)
Vr(t)
Vd(t)
R2
Rectificador de media onda sincrono
C
Detectores de fase comnutados
R1
R2
S1
Vs(t)
+
Vr(t)
S2
Amplificador de ganancia +1/-1 conmutable
Vd(t)
Método de la redistribución de
carga para un sensor Capacitivo
Cx
Vr
Vr
Cr
+
C1
+
Ch
Fase de Autocero
Acondicionamiento de Señales
El acondicionamiento de señales es un componente
importante en un sistema de adquisición de datos
Conclusión
Los sistemas de adquisición de datos basados en PC y
dispositivos insertables son usados en un amplio rango de
aplicaciones en los laboratorios, en el campo y en el piso de una
planta de manufactura.Típicamente, los dispositivos, insertables son
instrumentos de propósito general diseñados para medir señales de
voltaje
El problema es que la mayoría de los sensores y transductores
generan señales que debe acondicionar antes de que un dispositivo
pueda adquirir con precisión la señal. Este procesamiento, conocido
como acondicionamiento de señal, incluye funciones como
amplificación, filtrado, aislamiento eléctrico y
multiplexeo.
Los transductores son dispositivos que convierten fenómenos
físicos como temperatura, carga, presión o
luz a señales eléctricas como voltaje y resistencia. Las
características de los transductores definen muchos
de los requerimientos de acondicionamiento de señales de un
sistema.