CONTROL DE CENTRALES ELCTRICAS

TEMA:SENSORES

PRESENTADO A:ING. EDGAR PJARO

PRESENTADO POR:JOS DAVID SALCEDO FONTALVO

FECHA:16/03/2015

INSTITUTO TECNOLGICO DE SOLEDADATLNTICO (ITSA)

SOLEDAD/ATLNTICO

1. DEFINICIN DE SENSORUn sensor es un dispositivo elctrico y/o mecnico que convierte magnitudes fsicas (luz, magnetismo, presin, etc.) en valores medibles de dicha magnitud.Un sensor o captador, como prefiera llamrsele, no es ms que un dispositivo diseado para recibir informacin de una magnitud del exterior y transformarla en otra magnitud, normalmente elctrica, que seamos capaces de cuantificar y manipular. Normalmente estos dispositivos se encuentran realizados mediante la utilizacin de componentes pasivos (resistencias variables, PTC, NTC, LDR, etc... todos aquellos componentes que varan su magnitud en funcin de alguna variable), y la utilizacin de componentes activos.

2. TIPOS DE SENSORESExisten diferentes tipos de sensores, en funcin del tipo de variable que tengan que medir o detectar: Contacto. pticos. Trmicos. De humedad. Magnticos. De infrarrojos.Los sensores se pueden clasificar segn la naturaleza de la seal elctrica de salida o el origen de la seal de salida.Segn la naturaleza de la seal elctrica de salida: Sensores analgicos. Sensores numricos o digitales. Sensores lgicos.

Segn el origen de la seal de salida: Activos. Pasivos.

Hay muchos tipos de sensores y entre ellos se encuentra los siguientes:Sensores de posicin:Su funcin es medir o detectar la posicin de un determinado objeto en el espacio, dentro de este grupo, podemos encontrar los siguientes tipos de captadores; Los captadores fotoelctricos: La construccin de este tipo de sensores, se encuentra basada en el empleo de una fuente de seal luminosa (lmparas, diodos LED, diodos lser etc...) y una clula receptora de dicha seal, como pueden ser fotodiodos, fototransistores o LDR etc. Este tipo de sensores, se encuentra basado en la emisin de luz, y en la deteccin de esta emisin realizada por los fotodetectores. Segn la forma en que se produzca esta emisin y deteccin de luz, podemos dividir este tipo de captadores en: captadores por barrera, o captadores por reflexin. En el siguiente esquema podremos apreciar mejor la diferencia entre estos dos estilos de captadores: Captadores: - Captadores por barrera. Estos detectan la existencia de un objeto, porque interfiere la recepcin de la seal luminosa. Captadores por reflexin; La seal luminosa es reflejada por el objeto, y esta luz reflejada es captada por el captador fotoelctrico, lo que indica al sistema la presencia de un objeto. Sensores de Contacto:Se utilizan para obtener informacin asociada con el contacto entre la mano manipuladora y objetos en el espacio de trabajo. Dos tipos: Binarios: responden a la presencia o ausencia de objetos. Analgicos: proporcionan una salida proporcional a la fuerza localSensores de contacto:Estos dispositivos, son los ms simples, ya que son interruptores que se activan o desactivan si se encuentran en contacto con un objeto, por lo que de esta manera se reconoce la presencia de un objeto en un determinado lugar. Su simplicidad de construccin aadido a su robustez, los hacen muy empleados en robtica. Sensores de turbidez:Los sensores de turbidez aportan una informacin rpida y prctica de la cantidad relativa de slidos suspendidos en el agua u otros lquidos. La medicin de la conductividad da una medicin relativa de la concentracin inica de un lquido dado.Sensores magnticos:Los sensores magnticos se basan en la tecnologa magneto-resistiva SSEC. Ofrecen una alta sensibilidad. Entre las aplicaciones se incluyen brjulas, control remoto de vehculos, deteccin de vehculos, realidad virtual, sensores de posicin, sistemas de seguridad e instrumentacin mdica.Sensores de presin:Los sensores de presin estn basados en tecnologa piezo-resistiva, combinada con micro controladores que proporcionan una alta precisin, independiente de la temperatura, y capacidad de comunicacin digital directa con PC. Las aplicaciones afines a estos productos incluyen instrumentos para aviacin, laboratorios, controles de quemadores y calderas, comprobacin de motores, tratamiento de aguas residuales y sistemas de frenadoCaptadores de circuitos oscilantes:Este tipo de captadores, se encuentran basados en la existencia de un circuito en el mismo que genera una determinada oscilacin a una frecuencia prefijada, cuando en el campo de deteccin del sensor no existe ningn objeto, el circuito mantiene su oscilacin de un manera fija, pero cuando un objeto se encuentra dentro de la zona de deteccin del mismo, la oscilacin deja de producirse, por lo que el objeto es detectado. Estos tipos de sensores son muy utilizados como detectores de presencia, ya que al no tener partes mecnicas, su robustez al mismo tiempo que su vida til es elevada. Sensores lineales de posicin (lvdt) lvdt:transformador diferencial de variacin lineal, que consta de un ncleo de material ferromagntico unido al eje, que se mueve linealmente entre un devanado primario y dos secundarios haciendo que vare la inductancia entre ellos.Sensores por ultrasonidos: Este tipo de sensores, se basa en el mismo funcionamiento que los de tipo fotoelctrico, ya que se emite una seal, esta vez de tipo ultrasnica, y esta seal es recibida por un receptor. De la misma manera, dependiendo del camino que realice la seal emitida podremos diferenciarlos entre los que son de barrera o los de reflexin. Sensores de turbidez:Los sensores de turbidez aportan una informacin rpida y prctica de la cantidad relativa de slidos suspendidos en el agua u otros lquidos. La medicin de la conductividad da una medicin relativa de la concentracin inica de un lquido dado.

Captadores de esfuerzos: Este tipo de captadores, se encuentran basados en su mayor parte en el empleo de galgas extensomtrica, que son unos dispositivos que cuando se les aplica una fuerza, ya puede ser una traccin o una compresin, varia su resistencia elctrica, de esta forma podemos medir la fuerza que se est aplicando sobre un determinado objeto. Sensores de Movimientos: Este tipo de sensores es uno de los ms importantes en robtica, ya que nos da informacin sobre las evoluciones de las distintas partes que forman el robot, y de esta manera podemos controlar con un grado de precisin elevada la evolucin del robot en su entorno de trabajo. Sensores de humedad:Estn configurados con circuitos integrados que proporcionan una seal acondicionada. Estos sensores contienen un elemento sensible capacitivo en base de polmeros que interacciona con electrodos de platino. Estn calibrados por lser y tienen una intercambiabilidad de +5% HR, con un rendimiento estable y baja desviacin.Sensores de deslizamiento: Este tipo de sensores se utiliza para indicar al robot con que fuerza ha de coger un objeto para que este no se rompa al aplicarle una fuerza excesiva, o por el contrario que no se caiga de las pinzas del robot por no sujetarlo debidamente. Su funcionamiento general es simple, ya que este tipo de sensores se encuentran instalados en el rgano aprehensor (pinzas), cuando el robot decide coger el objeto, las pinzas lo agarran con una determinada fuerza y lo intentan levantar, si se produce un pequeo deslizamiento del objeto entre las pinzas, inmediatamente es incrementada la presin le las pinzas sobre el objeto, y esta operacin se repite hasta que el deslizamiento del objeto se ha eliminado gracias a aplicar la fuerza de agarre suficiente. Productos para fibra ptica:El grupo de fibra ptica est especializado en el diseo, desarrollo y fabricacin de componentes optoelectrnicos activos y submontajes para el mercado de la fibra ptica. Los productos para fibra ptica son compatibles con la mayora de los conectores y cables de fibra ptica multimodo estndar disponibles actualmente en la industria.Productos infrarrojos:La optoelectrnica es la integracin de los principios pticos y la electrnica de semiconductores. Los componentes optoelectrnicos son sensores fiables y econmicos. Se incluyen diodos emisores de infrarrojos (IREDs), sensores y montajes.Sensores de Velocidad: Estos sensores pueden detectar la velocidad de un objeto tanto sea lineal como angular, pero la aplicacin ms conocida de este tipo de sensores es la medicin de la velocidad angular de los motores que mueven las distintas partes del robot. La forma ms popular de conocer la velocidad del giro de un motor, es utilizar para ello una dinamo tacomtrica acoplada al eje del que queremos saber su velocidad angular, ya que este dispositivo nos genera un nivel determinado de tensin continua en funcin de la velocidad de giro de su eje, pues si conocemos a que valor de tensin corresponde una determinada velocidad, podremos averiguar de forma muy fiable a qu velocidad gira un motor. De todas maneras, este tipo de sensores al ser mecnicos se deterioran, y pueden generar errores en las medidas. Existen tambin otros tipos de sensores para controlar la velocidad, basados en el corte de un haz luminoso a travs de un disco perforado sujetado al eje del motor, dependiendo de la frecuencia con la que el disco corte el haz luminoso indicar la velocidad del motor. Sensores de corriente:Los sensores de corriente monitorizan corriente continua o alterna. Se incluyen sensores de corriente lineales ajustables, de balance nulo, digitales y lineales. Los sensores de corriente digitales pueden hacer sonar una alarma, arrancar un motor, abrir una vlvula o desconectar una bomba. Sensores de Aceleracin: Este tipo de sensores es muy importante, ya que la informacin de la aceleracin sufrida por un objeto o parte de un robot es de vital importancia, ya que si se produce una aceleracin en un objeto, este experimenta una fuerza que tiende a hacer poner el objeto en movimiento. Supongamos el caso en que un brazo robot industrial sujeta con una determinada presin un objeto en su rgano terminal, si al producirse un giro del mismo sobre su base a una determinada velocidad, se provoca una aceleracin en todo el brazo, y en especial sobre su rgano terminal, si esta aceleracin provoca una fuerza en determinado sentido sobre el objeto que sujeta el robot y esta fuerza no se ve contrarrestada por otra, se corre el riesgo de que el objeto salga despedido del rgano aprehensor con una trayectoria determinada, por lo que el control en cada momento de las aceleraciones a que se encuentran sometidas determinadas partes del robot son muy importantes. Interruptores bsicos:Se incluyen interruptores de tamao estndar, miniatura, subminiatura, hermticamente sellados y de alta temperatura. Los mecanismos de precisin se ofrecen con una amplia variedad de actuadores y caractersticas operativas.

Interruptores final de carrera:Sensores de Control ofrece la lnea de interruptores de precisin de accin rpida ms avanzada del mundo para una amplia gama de aplicaciones. Interruptores manuales:La amplia seleccin de productos incluye pulsadores, indicadores, manipulados, balancines, selectores rotativos y conmutadores de enclavamiento. Estos productos ayudan al ingeniero con ilimitadas opciones en tcnicas de indicacin visual, actuacin y disposicin de componentes. Sensores de temperatura:Los sensores de temperatura se catalogan en dos series diferentes: TD y HEL/HRTS. Estos sensores consisten en una fina pelcula de resistencia variable con la temperatura (RTD) y estn calibrados por lser para una mayor precisin e intercambiabilidad. Las salidas lineales son estables y rpidas.

3. QUE PRINCIPIOS O LEYES ELCTRICAS SE APLICAN EN LOS SENSORES:

El principio de medicin recibe el nombre "efecto Hall". Deteccin sin contacto de los campos magnticos. El elemento sensible del sensor recibe el nombre de Hall-IC. Este elemento va integrado en el sensor. Un imn permanente situado detrs del CI Hall constituye un campo magntico detrs del CI Hall. El campo magntico entra en el CI Hall y en la rueda dentada. Si la rueda dentada est girando, el campo magntico cambia. Mientras tanto, el CI mide el cambio en el campo y trata los cambios mediante una seal rectangular. La seal no depende de la velocidad.

4. PARTES DE LOS SENSORES

5. FUNCIONAMIENTO DE UN SENSOR DE MAGNETISMOSDetecta los campos magnticos que provocan los imanes o las corrientes elctricas. El principal es el llamado interruptor Reed; consiste en un par de lminas metlicas de materiales ferromagnticos metidas en el interior de una cpsula que se atraen en presencia de un campo magntico, cerrando el circuito. Su smbolo recuerda vagamente al del interruptor convencional:

El interruptor Reed puede sustituir a los finales de carrera para detectar la posicin de un elemento mvil, con la ventaja de que no necesita ser empujado fsicamente por dicho elemento sino que puede detectar la proximidad sin contacto directo. Esto es muy til cuando interesa evitar el contacto fsico, por ejemplo para detectar el nivel de agua de un depsito sin riesgo de cortocircuitos.

6. FUNCIONAMIENTO SENSOR DE SONIDOEl Sensor de sonido contiene un micrfono electrnico pequeo con un amplificador operacional 100x para amplificar los sonidos de la voz, puerta golpes, etc, suficientemente alto para ser recogido por un microcontrolador analgica al convertidor digital.

El circuito integrado es el comn Lm741 o cualquier otro Amp Operacional, el transistor un NPN, casi cualquiera sirve, porque puedes polarizar su base con ayuda del potencimetro de 150K que observas a la salida del Amp. R3 establece la ganancia de este amp, debes dejarla asi o coloca un potencimetro de 1M para hacerla variable. BZ1 es un buzer auto oscilable, esto significa que suena solo al conectarle voltaje, el tiene ya la circuitera del oscilador de audio adentro, la salida tambin la puedes conectar a un relay de 12V colocando un diodo en paralelo a la bobina para proteger el circuito de los picos de voltaje al accionarse.

R4 lo puedes reemplazar por un potencimetro, para a justar la seal del elemento piezo que uses, con uno de 10K ser suficiente. El potencimetro de 10K es para polarizar un micro electric, si vas a detectar sonidos y no vibraciones. R1y R2 son un divisor de voltaje para poder alimentar el chip con una fuente sencilla de 12V.

7. FUNCIONAMIENTO DE UN SENSOR DE INFRARROJO

Si recordamos el espectro electromagntico estudiado en un tema anterior, exista una franja de ondas electromagnticas cuya frecuencia es muy baja para que nuestros ojos la detecten; son los infrarrojos. Existen diodos capaces de emitir luz infrarroja y transistores sensibles a este tipo de ondas y que por lo tanto detectan las emisiones de los diodos. Esta es la base del funcionamiento de los mandos a distancia; el mando contiene diodos que emiten infrarrojos que son recibidos por los fototransistores del aparato.

Los diodos de infrarrojos son a simple vista idnticos a los LED, como se puede apreciar en la imagen, y se representan de la misma manera, mientras que el smbolo de los fototransistores es semejante al de los transistores normales pero aadiendo las flechas que representan la luz que reciben. Recordemos que las flechas salen del elemento cuando ste emite luz o radiacin infrarroja y entran en l cuando el elemento recibe dicha radiacin.

8. DEFINICIN DE DETECTOR DE MOVIMIENTO PASIVO. FUNCIONAMIENTO

Los detectores PIR (Passive Infrared) o Pasivo Infrarrojo, reaccionan slo ante determinadas fuentes de energa tales como el calor del cuerpo humano o animales. Bsicamente reciben la variacin de las radiaciones infrarrojas del medio ambiente que cubre. Es llamado pasivo debido a que no emite radiaciones, sino que las recibe. Estos captan la presencia detectando la diferencia entre el calor emitido por el cuerpo humano y el espacio alrededor.

Su componente principal es el sensor piroelctrico. Se trata de un componente electrnico diseado para detectar cambios en la radiacin infrarroja recibida. Generalmente dentro de su encapsulado incorporan un transistor de efecto de campo que amplifica la seal elctrica que genera cuando se produce dicha variacin de radiacin recibida.La informacin infrarroja llega al sensor piroelctrico a travs de una lente de fressnell que divide el rea protegida en sectores. Se distribuyen lentes con diferentes caractersticas: gran angular, cortina, corredor, antimascotas, etc.

Forma de un Lente FressnellLa seal elctrica que genera el sensor piroelctrico cuando detecta un cambio es procesada por un circuito electrnico de control que activar un rel en el caso que la seal tenga ciertas caractersticas (amplitud, frecuencia, duracin, etc)

Cuando se instala un sensor infrarrojo (PIR) y se lo energiza por primera vez, este comenzara a acostumbrarse a la radiacin infrarroja del ambiente (todos los cuerpos que estn a una temperatura superior a 0 Kelvin, emiten radiacin infrarroja negativa; esta radiacin infrarroja aumenta si aumenta la temperatura del cuerpo en cuestin. Es decir, que recibe la informacin infrarroja de una pared, el piso, los muebles, etc).Una vez que se mantiene estable, si un intruso ingresa al recinto se experimentar un cambio en la radiacin infrarroja del ambiente y el PIR dar una condicin de alarma. Una vez realizada la calibracin y ajuste del detector, el led de prueba deber quedar apagado por norma de instalacin.Con objeto de lograr total confiabilidad, esta tecnologa integra adems, un filtro especial de luz que elimina toda posibilidad de falsas detecciones causadas por la luz visible (rayos solares), as como circuitos especiales que dan mayor inmunidad a ondas de radio frecuencia.

9. QUE SE LLAMA: SENSIBILIDAD, DISTANCIA DE DETECCIN Y TIEMPO DE RETARDO.

Sensibilidad: es la razn de cambio de la salida frente a cambios en la entrada.Distancia de deteccin: Distancia en la cual una pieza estndar que se aproxime hacia la superficie activa del sensor, genera un cambio de seal.Tiempo de retardo: es el tiempo que tarda una seal para atravesar un conductor o dispositivo. Tambin entendemos por retardo el intervalo de tiempo que existe en el momento en el que cualquier punto asignado en una onda atraviesa dos puntos cualesquiera de un circuito de transmisin.