Automatización Industrial

Ingeniería Informática

Bloque I:Realimentación en sistemas de control.

Sensores analógicos.

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1.3. Sensores

• La realimentación necesaria para realizar control en bucle cerrado pasa por obtener una medida de la variable a controlar.

• Esta medida habitualmente es en forma de magnitud eléctrica (tensión o corriente), ya que es fácilmente manejable tanto de forma analógica como digital o por computador.

• La función de transferencia del sensor es

– Habitualmente puede aproximarse por una constante (factor de conversión), si la constante de tiempo del sensor es mucho más pequeña que la del sistema a controlar

– Si no es así, H(s) tendrá también polos y ceros

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1.3. Sensores

• Ej: sensor IC de temperatura LM35

– Da 10mV/ºC �H(0)=0.01 mV/ºC– ts ~ 150 seg �polo en 3/150=0.02

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1.3. Sensores de posición. Potenciómetros

• Permiten medir desplazamientos lineales o angulares (giros)

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1.3. Sensores de posición angular. Syncros

• Transformador variable. Para medir giros sin desgaste mecánico. Rangos de 90 (Syncro) a 120º (Resolver).

• Velocidad angular: tacodinamo

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1.3. Sensores de posición angular. Encoders

• Absolutos: en cada posición dan una salida distinta. Poca resolución

• Relativos/incrementales: el giro genera un tren depulsos.Mejor resolución, pero obliga a contar pulsos

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1.3. Sensores de distancia sin contacto

• Muy pequeña (<1cm): magnéticos (ef. Hall)

• Pequeña (1-50 cm): opticos IR

• Media (50 cm - 5 m): Sonar, telemetría láser

• Larga (>5m) telemetría láser / radar

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1.3. Sensores de deformación/fuerza/presión

• Piezoeléctricos (tensión proporcional a presión)

• Galgas extensiométricas (hilo cuya R varía al deformarse)

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1.3. Sensores de temperatura

• Medias y altas (150 a 2000ºC): termopar+compensador (baño o IC)

• Muy bajas a Medias (-100 a 200ºC): termorresistencias (RTD), termistores (PTC/NTC)

• Bajas (-20 a 75ºC): circuitos integrados

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1.3. Sensores ópticos• Diversos sensores para cubir el espectro de radiación EM

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1.3. Sensores ópticos. Visible e IR cercano

• Fotorresistencias (LDR)– Visible, R proporcional a luz

• Fotodiodos / fototransistores– Si para visible– Ge para IR cercano

• Muchas veces se combinan con un emisor de luz (LED) para distintas aplicaciones

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1.3. Sensores ópticos. IR medio y lejano• Todo cuerpo emite radiación EM centrada en una longitud de onda que

depende de su Tª: λ=���µ��� ���� ������������������ ��µ�• Se emplean materiales piroeléctricos (PZT, LiTaO3):

– se calientan con la radiación incidente, generando una pequeña tensión cuando hay cambios en ella � movimiento ó “chopper” mecánico o eléctrico

– Responden a todo el espectro � filtro óptico para dejar solo λ de interés

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1.3. Otros sensores

• Muchos otros sensores son adaptaciones de los anteriores:– Presión: se pone un elemento deformable y una galga pegada a el– Caudal: giran unas palas y se cuentan vueltas (Hall o encoder)– Velocidad: se mide el tiempo de paso por dos puntos (opticos o radar)– Velocidad angular: frecuencia pulsos encoder o Hall– Nivel: boya que arrastra potenciómetro, o hilos que se cubren por líq.– Gases: absorben luz a distintas λ � emisor/detector IR con filtro– ...