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    Curso de Bioinstrumentacin EIA-CES, 2007

    Sensores y transductoresVersin 1, 2007

    SENSORES Y TRANSDUCTORES CAPACITIVOS

    Principio fsico

    Detectan la variacin de la capacidad entre dos o ms conductores (entre los que seencuentra un dielctrico) en respuesta a la variacin de alguna magnitud fsica.

    Caractersticas

    Linealidad: Si se vara el rea de las placas o el material dielctrico, se tiene que lacapacidad varia linealmente con el desplazamiento de la placa. Por otra parte, la capacidad

    no es lineal con respecto a la distancia entre placas. Si el transductor tiene unaconfiguracin diferencial, la capacidad varia linealmente en cualquiera de los tres casos.

    Precisin: Entre +-0.2% y +-0.5%

    Housing: 8 mm to 64 mm

    Voltaje de operacin: 10 VDC to 250 VAC

    Distancia de operacin: 0 mm to 50 mm

    Temperatura: - 70C to + 250CAplicaciones

    Movimiento linear y angular Presin, nivel de lquidos, humedad Aceleracin , vibracin

    Aplicacin biomdica: se utiliza para medir la presin sangunea y la frecuencia cardiaca.

    Tamao

    En el mercado se encuentran de diferentes tamaos dependiendo de la aplicacin, hay desde0.5 mm de dimetro por 5 mm de longitud (cilndrico), hasta los cbicos de 70 x 75 x 110mm

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    Salida elctrica

    0 10 KHz4 20 Ma0 10 V

    Proveedores

    RECHNER SENSOR :Es un distribuidor mundial. En Colombia se encuentran enBogot y su distribuidor es Alfatecnica S. A.Av. El Dorado No. 98 - 51 Of. 306

    DIRECT INDUSTRY: distribuidor mundial. PI es un distribuidor que se especializa en los sensores capacitivos de posicin

    controlados por nanometrologa.

    Funcionamiento

    El sensor incluye bsicamente un receptor y un transmisor, cada uno consiste de trazosmetlicos formados en una tarjeta de circuito impresa (PCB). Entre el receptor y eltransmisor se forma un campo elctrico que se concentra, principalmente, entre las doscapas del sensor PCB. La fuerza del campo es medido por un conversor capacitancia-digital. El ambiente elctrico cambia cuando la mano humana invade el campo, con unaporcin del campo desvada hacia tierra en lugar de terminar en el receptor. La disminucinen la capacitancia resultante, del orden de los femtofaradios, es detectado por el conversor.

    Sensor y ambiente

    Cuando el sensor se encuentra inactivo, el valor de la capacitancia medida se guarda comoel valor de ambiente. Al tocar el usuario, el valor de capacitancia aumenta o disminuye; elnivel del umbral de capacitancia se guarda en los registros del sensor y solo cuando losvalores de la capacitancia excedan el umbral por encima o por debajo se considerar alsensor como activo.

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    VentajasLos sensores capacitivos son ms confiables que los sensores mecnicos, por variasrazones. No hay partes movibles, por lo que no hay desgaste o roturas en el sensor, el cualest cubierto. El ser humano nunca est en contacto directo con el sensor por lo que sepuede aislar de basuras o salpicaduras. Esto lo hace ideal para equipos que requieran serlimpiados regularmente, ya que el sensor no ser daado por los agentes de limpiezaabrasivos; o equipos de mano donde las posibles salpicaduras accidentales seaninsignificantes.

    Tipos de sensor

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    SENSOR DE PRESIN MPX

    MPX PRESSURE TRANSDUCER

    Principio fsico

    Al aplicar presin al diafragma se produce un cambio de resistencia en la galga extensiomtrica, quecausa vez un cambio en el voltaje de salida en proporcin directa a la presin aplicada. No obstante, losparmetros de salida de la galga extensiomtrica dependen de la temperatura. Al utilizar un nicoelemento piezoresistivo, elimina la necesidad de emparejar exactamente las cuatro resistencias de unpuente de wheastone que son sensibles a la temperatura y esfuerzos mecnicos.

    Caractersticas de operacin

    CARACTERSTICA MIN TIPICO MAX UNIDAD SIMBOLOLinealidad -1 1 %VFSS -Corriente 6 mAdc Io

    Voltaje 10 24 Vdc VsOffset -1 1 mV VoffEstabilidad del Offset 0,5 %VFSS -Reproducibilidad No excede el 3%Tiempo de estabilizacin 20 ms -Sensibilidad 25 mV/kPa mV/kPaTiempo de respuesta 1 ms trResolucin 8 mmH2OHistresis presin 0,1 %VFSSVariable que cambia Voltaje

    Condiciones de trabajo

    EVALUACION VALUE UNITTemperatura de operacin -40 a 125 CPresin mxima 75 Kpa

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    Referencias

    Existen una gama amplia que abarca diferentes rangos de presin. En esta gua hay un enfoque hacialos que tienen un rango de 0 - 15 psi, 0 - 100 mBars. Las referencias entonces son: MPX10, MPX2010

    , MPX11, MPX2011,MPX12. La explicada en este documento es MPX2010, pero el resto son semejantes.

    Especificaciones

    Excelente reproducibilidad, alta sensibilidad a largo plazo. Entrega una salida anloga. Se utiliza el aireseco como medio de presin, los otros medios que no sean aire seco pueden tener efectos adversos en lascaractersticas y estabilidad a largo plazo. Entre los materiales ms utilizados para la fabricacin de estedispositivo se encuentra el silicio. La linealidad se refiere a como la salida del transductor sigue laecuacin: Vout = Voff + Sensitivity x P (Ver figura 1)

    Fig. 1: Linearity Specification Comparision. Tomado de la hoja de especificaciones del sensor.

    Aplicaciones

    Control de sistemas hidrulicos o neumticos a travs de un sistema de adquisicin de datos conmicrocontrolador.(Ver figura 2) Sensores de presin manomtrica, caso especial de presindiferencial, donde la presin atmosfrica es utilizada como referencia. BIOMEDICAS: Controlpresin arterial despus de hacerle adaptaciones. Para diagnsticos respiratorios. En medidoresendotraqueales.

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    Montaje tipico

    Debe tenerse en cuenta que una de las grandes ventajas del transductor es que su salida puede llevarsedirectamente a un microcontrolador sin ser procesada.

    Dimensiones

    Dimensin MilmetrosMin Max

    A 17.53 18.28B 6.22 6.48D 0.41 0.51F 1.22 1.63G 2,54BSCJ 0.36 0.41K 8.76 9.53N 7.62 7.87R 4.52 4.72S 5.59 6.1V 4.62 4.93

    Proveedores

    MEDELLIN LUGAR PRECIOELECTRONICAS CANARE 80,000/1 68,000/10

    ESTADOS UNIDOSIC2IC

    http://www.ic2ic.com/guest_order.jsp?sNum=1213797&pName=M

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    ESPECIFICACIONES FLEXIFORCE A201

    Construccin

    Ultra delgado circuito impreso flexible. Un adhesivo lamina dos capas diferentes de substrato (polyester/polyimide). En cada capa seaplica un material conductivo (plata) y un material sensible a la presin

    Principio fsico (Bases del funcionamiento)

    Piezoresistividad. Cuando se ejerce una fuerza se afectan las propiedades conductivas delmaterial.

    Acta como una resistencia de sensado de fuerza en un circuito elctrico. Cuando est sincarga su resistencia es muy alta, cuando una fuerza es aplicada al sensor, su resistenciadisminuye. Ver grfica de funcionamiento.

    Caractersticas de la seal que entrega ( Caractersticas estticas)

    Variable elctrica que cambia: resistencia. Rango de la seal: Cuando no tiene carga >50M, al mximo de carga 20K. Resolucin: Produce una seal anloga y la resolucin depende de la instrumentacin. Linealidad: < +/- 5% Respuesta en frecuencia: > 200KHz Reproducibilidad: < +/- 2.5% Histresis: < 4.5%

    Especificaciones tcnicas-elctricas

    Corriente directa (DC). Durabilidad: Depende de las condiciones a las cuales est expuesto. Rangos de medicin:

    1. 0-1Lb (4,4N)2. 0-25Lb (110N)3. 0-100Lb (440N)1

    Capacidad de voltaje: de 0.1V a 18V. Pero puede ir hasta 24V dependiendo de la habilidad paradisipar el calor.

    Condicionamiento: Probar el sensor unas 8-10 veces al 110% de su carga mxima antes de lacalibracin.

    Conectores: 3 pines cuadrados machos.

    Dimensiones Fsicas:1. Espesor: 0.208mm2. Longitud: 203mm, 152mm, 102mm, 51mm.3. Ancho: 14mm

    rea a sensar: 9.53mm de dimetro.Condiciones de trabajo

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    Temperatura: Opera de -9 a 60C con una variacin en la salida arriba del 0.36%/C Humedad: En condiciones de alta humedad el sensor responde en los lmites normales. Campos magnticos: No se ve afectado.

    Marcas y proveedores

    Temperatura: Opera de -9 a 60C con una variacin en la salida arriba del 0.36%/C Humedad: En condiciones de alta humedad el sensor responde en los lmites normales. Campos magnticos: No se ve afectado.

    Precio

    4 Pack (US 55) y 8 Pack (US 99)

    Aplicaciones

    Suministro de drogas. Manejo de herramientas quirrgicas. Equipos de diagnstico. Equipos atlticos. Robtica. Monitoreo de equipos. Muchas ms (ver pgina de Tekscan).

    Grafica de funcionamiento e instrumentacin

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    SENSORES FSR (FORCE SENSITIVE RESISTOR)

    Principio Fsico

    El sensor de presin no es una galga extensiomentrica, ni una celda de carga ni untransductor de presin, Son sensores que miden fuerza (presin). Tiene una resistenciavariable en funcin de la presin aplicada y se rige por el principio piezoresistivo. Estosdispositivos se fabrican con un material elstico en cuatro capas, consistiendo en:

    Una capa de plstico elctricamente aislador Un rea activa que consiste en una serie de conductores Un espaciador plstico Un substrato flexible

    Figura: Construccin de un FSR

    Caractersticas de la seal

    La gama usable de la seal de salida de un FSR es casi lineal. Si se aplica bastante fuerza,su respuesta se convierte en no lineal debido a la saturacin del sensor. Tiene una bajaexactitud, con errores de hasta un 25% de salida. Sin embargo, es excelente paraaplicaciones donde se necesita una medicin cualitativa.

    Fuerza vs. Resistencia Fuerza vs. conductancia*

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    La conductancia equivale a 1/R La exactitud de la fuerza se extiende de aproximadamente del 5% al 25%

    dependiendo de la consistencia de la medida y la actuacin del sistema, de latolerancia de la capacidad de repeticin llevada a cabo en la fabricacin, y de lacalibracin.

    La resolucin de la fuerza de los dispositivos de FSR es mejor que el 0.5% de lafuerza completa del uso.

    Condiciones de trabajo Rango de temperatura: entre -30C hasta 70C Sensibilidad a ruido/vibracin: no es afectado significativamente Trabaja mejor en superficies planas, firmes y lisas Al montar estos sensores a una superficie curva (en el cuerpo o ropa), reduce la

    gama de la medida.

    La flexin de la cola tambin afecta el funcionamiento.Especificaciones tcnicas y elctricas

    Rango de sensibilidad de fuerza: entre 100 g hasta 10 Kg. Rango de sensibilidad de presin: entre 1.5 psi hasta 150 psi Resistencia de aislamiento: mayor a 1M

    Instrumentacin

    La figura a continuacin representa cmo se puede usar el FSR en el puente de Wheatstonepara crear una salida de voltaje (Vg)

    Figura1: Puente de Wheatstone usado para clculo de voltaje

    Las ecuaciones 1 y 2 dan el voltaje a travs del FSR (representado por Rg)

    (1)

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    (2)

    Combinando las dos ecuaciones anteriores, se puede resolver una ecuacin para la corrienteque viaja a travs del FSR

    (3)

    (4)

    Cada tamao de FSR tiene un mximo de corriente que no puede ser excedido, stos sepresentan a continuacin, junto con sus respectivas resistencias:

    Pequeo Mediano Grande

    Mxima corriente permitida= 0.20 mA

    R1 = 20Kohms

    R2 = 20Kohms

    R3 = 750Kohms

    Rango de V g : 1.88V 7.46V

    Rango de i g : 0.06mA 0.15mA

    Mxima corriente permitida= 1.27 mA

    R1 = 2Kohms

    R2 = 2Kohms

    R3 = 750Kohms

    Rango de V g : 0.12V 7.50V

    Rango de i g : 0.08mA 0.44mA

    Mxima corriente permitida= 14.51 mA

    R1 = 51ohms

    R2 = 51ohms

    R3 = 5.1Mohms

    Rango de V g : 0.04V 8.10V

    Rango de i g : 0.08mA 1.09 mA

    NOTA: Para todos los clculos se us Vin=9V

    Proveedores y precios

    Interlink Electronics1.0 US $Aplicaciones

    Camas para Hospitales Plantillas para pie de Diabtico Mquinas de oncologa Manos de robots Bombas de infusin Controles de videojuegos

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    SENSORES INDUCTIVOS

    Principio fsico de funcionamiento

    Se basa en la variacin de la inductancia (magnitud del flujo magntico que concatena debido a unacorriente elctrica) mutua entre un primario y cada uno de dos secundarios al desplazarse a lo largo desu interior un ncleo de material ferromagntico, arrastrado por un vstago no ferromagntico, unido a lapieza cuyo movimiento se desea medir. En la posicin central, las tensiones inducidas en cadasecundario son iguales y, al apartar el ncleo de dicha posicin, una de las dos tensiones crece y la otrase reduce en la misma magnitud.

    Especificaciones tcnicas

    Generalmente, se alimentan con tensin alterna; sin embargo, hay modelos que aceptan unaalimentacin de tensin continua (DCLVDT). Las tensiones de excitacin aceptadas van de 1 a 24Vrms, con frecuencias de 50 Hz a 20kHz. Sus dimensiones fsicas (ancho, largo y espesor) son delorden de milmetros (10-70 mm. Aprox.), y dependen de la marca del sensor.

    Materiales mas comunes empleados en su fabricacin

    El ncleo es una aleacin de hierro y nquel, y est laminado longitudinalmente para reducir lascorrientes de Foucault. Por otro lado, los tres devanados se recubren con una sustancia impermeable,para poder funcionar con una humedad ambiental elevada.

    Caractersticas estticas

    Linealidad 0,25%FE

    Frecuencia ptima 2000HzSensibilidad 0,1V/cm - 40mV/mResolucin mxima 0,1mAlcances de medida 100m a 25cm

    RepetibilidadAlta (del cero sobre todo) por susimetra.

    Exactitud Muy buenaRobustez Alta

    Temperatura de trabajo

    Inferior a la de Curie (de acuerdo con material), para no perder el magnetismo. Existe una variacin enla tensin de salida segn la temperatura, de acuerdo con la siguiente ecuacin:

    donde T es la temperatura expresada en C, es una constante que depende de la frecuencia, y es otraconstante que vara de acuerdo con la referencia del dispositivo. Los valores de estas constantes para unmodelo 210A-0050 son: =-0,5*10-4 y =-2*10-7. El rango normal de trabajo va de -30C a 120C.

    ( ) ( )[ ]225 25251 ++= TTVVT

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    Resistencia a la humedad

    AltaResistencia a la presinBuena, gracias al aislamiento entre el sensor (vstago) y el circuito elctrico.Otras caractersticas

    Imponen poca carga mecnica; son de contacto libre, es decir sin friccin, y resisten ambientes hostilesAplicaciones comunesMedidas de desplazamiento y posicin. Muy frecuente como detector de cero en servosistemas dePosicin en aviones y submarinos. Puede aplicarse a medidas de aceleracin e inclinmetros mediante unpara realizar anlisis de marcha y desarrollar medidores de velocidad (como el Speedmed). Tambin,sirve como medidor de presin, y puede emplearse, en los instrumentos basados en flotadores,

    los rotmetros, los detectores de nivel, y para medir los desplazamientos que se generan en las celdasde carga.

    Instrumentacin

    Para evitar interferencias se recomienda utilizar un filtro paso bajo en la salida.Los devanados se deben recubrir con una sustancia impermeable para que puedan funcionar conuna humedad ambiental elevada.Requiere un oscilador extremadamente estable.

    Fabricantes de LVDT

    Lucas Schaevitz, Solartron (Schlumberger Transducer). Transcoil, Sensotec, Tesa, RDP, Kavlico,Omega.

    Marcas comunes en el mercado

    AECO R, PEPPERL+FUCHS, DIELL, TRUCK, BERO, SIEMENS.

    Proveedores

    Colombiana de Controles Coldecon Ltda. (www.coldecon.com)SUCONEL(www.suconel.com)Compel S.A

    Apariencia fsica del sensor LD701(1)

    Precios

    $43.200 210.000

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    GALGAS EXTENSIOMTRICAS

    Caractersticas generales

    Principio fsico de funcionamiento

    El fundamento de las galgas extensiomtricos es el efecto piezorresistivo. Se basan en la variacin de laresistencia de un conductor o un semiconductor cuando es sometido a un esfuerzo mecnico. Si seconsidera un hilo metlico de longitud l, seccin A y resistividad, su resistencia elctrica es

    A

    lR =

    Estructura general

    Laminilla delgada de cualquier metal(constantan, Ni, Cr). Respaldo de material plstico (nylon, vinilo, polietileno, tefln) Terminales metlicos grandes para soldadura

    Clases delgadas

    De alambre Hilo bobinado Hilo plegado Soporte de papel

    Impresas por fotograbado

    Aleacin Advance(Cu, Ni, Mn)

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    Caractersticas de la seal entregada por la galga extensiomtrica

    Linealidad

    Poseen amplio rango donde su respuesta es lineal

    Respuesta en frecuencia

    Buena respuesta a altas frecuencias

    Calibracin

    La calibracin es estable, gracias a que las distintas galgas segn sus arreglos y materiales poseen unfactla galga)

    Variable elctrica que cambia

    Resistencia

    Reproducibilidad

    Excelente

    Condiciones de trabajo de una galga extensiomtrico

    Esfuerzo aplicado

    Este esfuerzo no debe llevar a la galga fuera del margen elstico de deformacin. ste no excede del 4%de la longitud de la galga y va desde unas 3000 para las semiconductoras a unas 40.000 para lasmetlicas.

    Temperatura

    La temperatura es una fuente de interferencia para las galgas. Afecta a la resistividad y mdulo de elasticidimensiones del soporte.

    Superficie

    Para el correcto funcionamiento de una galga, est siempre tiene que estar pegada a una superficiergida (platina) y tiene, un proceso de fabricacin particular

    Potencia

    La propia potencia que se disipa cuando, al medir su resistencia, se hace circular por ella una corcalentamiento de la galga.

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    Fuerzas electromotrices

    Son otra fuente de interferencia para las galgas, presentes en la unin de dos metales distintos

    Sensibilidad a la luz

    Las galgas extensiomtricos de silicio son sensibles a la luz

    Especificaciones tcnicas elctricas

    Rangos de medicin

    Corriente: En las galgas metlicas la corriente mxima es de 25 mA si el soporte es buenconductor del calor (acero, cobre, aluminio) y de 5 mA si es mal conductor (plstico, madera)

    Voltaje Resistencia: 120, 350, 6005000 en galgas metlicas y 1000 a 5000 en galgas

    semiconductoras

    Potencia

    En las galgas semiconductoras, la potencia mxima disipable es de unos 250 mW

    Dimensiones fsicas

    Son pequeas y livianas: 0,4 a 150 mm en galgas metlicas y 1 a 5 mm en galgas semiconductoras

    Instrumentacin

    Puente de Wheatstone

    Puente de Wheastone balanceado: Vo = 0

    43

    43

    21

    21o

    21

    2

    43

    3EXo

    RR

    RR

    RR

    RRR

    RR

    R

    RR

    RVV

    ++

    +=

    +

    +=

    3

    4

    1

    2

    R

    R

    R

    R=

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    Cuarto de puente

    La Figura muestra una configuracin de de puente que consiste de un elemento de carga (galga) R3en combinacin con tres resistencias fijas R1, y R2 y R4. Con una fuente de voltaje EEX alimentando elpuente, el sistema de medicin mide el voltaje V0 a travs del puente. En el estado donde no hay cargaaplicada, cuando la relacin de R2 a R1 es igual a la relacin de R4 a R3, el voltaje medido en V0 es 0 V.

    A esta condicin se le conoce como puente balanceado. A medida que carga se aplica a la galga, el valorde su resistencia cambia, causando un cambio en el voltaje V0.

    Asumiendo que R1 = R2, R3 = R0 = R4 donde R3 = R0 ( 1 + G ).

    Como se ve existe una relacin no lineal entre el voltaje de salida y la deformacin

    Compensacin de temperatura

    Las galgas son sensibles a la temperatura y el Puente permite reducir esa interferencia. Si se utiliza el de puente, basta dispones otra galga igual, pero no sometida a esfuerzo (pasiva) y emplear el circuitoindicado.

    La galgaactiva se usa para medir deformacin. La galga pasiva no se somete a esfuerzo y por lo tanto no se deforma. Los efectos de la temperatura son los mismos en ambas galgas.

    o Vo no cambia.

    GRR o=

    +

    =

    21

    14

    0

    G

    VGV EX

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    Medio puente

    Si se emplean dos galgas que experimentan deformaciones de igual magnitud pero de signo opuesto, aldisponerlas de la forma indicada en las figuras, se obtiene una relacin lineal entre el voltaje de salida yla deformacin y la sensibilidad de la medicin se dobla

    Marcas y precios

    MARCA PRECIO

    KYOWA 5.35

    GRAPHTEC 5.15

    ANALOG DEVICES

    VISHAY

    INTRONICS

    Aplicaciones Biomdicas

    En biomecnica y en rehabilitacin para clculos de presin sobre superficies rgidas

    2

    0

    EXo EGV

    GRR

    =

    =

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    GALGA EXTENSIOMETRICA (2)

    Principios fsicos

    Al aplicar una fuerza sobre la galga, esta se estira y se deforma cambiando la resistencia. La ecuacinque rige este principio es la siguiente:

    A

    LR

    *= [1]

    R es la resistencia de un alambre con resistividad , longitudL y rea de seccin transversalA.

    Puente de Wheatstone: Existen tres tipos de montajes bsicos: con una, dos (medio puente) y cuatrogalgas (puente completo). Las principales diferencias en estos montajes se encuentran en la sensibilidady la capacidad de compensacin del efecto de temperatura. Esta compensacin consiste en suprimir losefectos de la temperatura en el valor de la resistencia de la galga; cuando en un puente de medidacoinciden dos o cuatro galgas de iguales caractersticas, los efectos de la temperatura se anulan ya queesta les afecta por igual. Para ver todas las diferentes conformaciones de galga extensiomtrica vea la

    figura y tabla 1.

    Figura 1: Puente de Wheatstone

    Tabla 1:Configuraciones de la galga

    Tensin Tipo de puente Posicin de lasgalgas (fig. 1)

    Compensacin detemperatura

    1/4 1 No

    1/2 1,2 Si

    Flexin

    Completo Todas Si

    1 No

    1,2 Si 1,3 No

    Axial

    Completo Todas Si

    Torsional 1/2 1,2 Si

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    Caractersticas de la seal entregada

    La resistencia por unidad de longitud de las galgas tpicas es aproximadamente 0.02-2 /cm.

    Materiales mas comunes empleados en su fabricacin

    El ncleo es una aleacin de hierro y nquel, y est laminado longitudinalmente para reducir lascorrientes de Foucault. Por otro lado, los tres devanados se recubren con una sustancia impermeable,para poder funcionar con una humedad ambiental elevada.

    Condiciones de trabajo

    Temperatura: Depende del material de la galga y de la base, estos rangos pueden estar entre -75 a175 C, -269 A 230C, entre otros.

    Caractersticas generales

    Linealidad: Alta Respuesta en frecuencia: Buena respuesta a altas frecuencias [2].(respecto a uso biomdico,

    hasta100 Hz) Variable elctrica que cambia: Resistencia Factor de galga: Es una constante K caracterstica de cada galga. Determina la sensibilidad de

    esta, depende de la aleacin empleada en la fabricacin. El factor gage de los materialessemiconductores es considerablemente mayor (entre 50 y 70 veces) al valor de los materialesmetlicos.

    Especificaciones tcnicas y elctricas

    Rangos de medicin: Son capaces de medir desplazamientos de hasta mas o menos 1 mm/m. Dimensiones fsicas:

    o Peso: suele ser del orden de gramos Anchura y longitud: Pequeas

    Instrumentacin

    Configuraciones : Ver tabla y figura 1

    Marcas

    STW (sensor-technik Wiedmann Gmbh) HBM (marca lder en Europa) SMD (strain measurement devices)VISHAYProveedores

    JJ Bsculas

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    Aplicaciones

    Las galgas son el principio bsico de una celda de carga.Son el mtodo ms econmico aplicado al anlisis de tensiones para calcular el valor de una tensinbasndose en las medidas de una extensin.Las galgas elstico-resistentes son extensivamente usadas en aplicaciones biomdicas, especialme

    respiratorias y de volumen. Este sistema normalmente consiste en un tubo estrecho de caucho de silicolleno con mercurio o con un electrolito o pasta conductora. Los extremos del tubo estn sellados con eleel tubo se estira, el dimetro decrece y el largo se incrementa, causando que la resistenciase incremente.

    Notas importantes

    En aplicaciones de alta precisin el peso puede influir en la medida de la deformacin.Las galgas extensiomtricas con elemento semiconductor tienen la ventaja de tener un alto factorde galga, pero son mas sensibles a la temperatura e inherentemente ms no-lineales que las galgasmetlicas porque el efecto piezoresistivo varia con la tensin.

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    LOAD CELLS (Celdas de Carga)

    A load cell is a transducer which converts force into a measurable electrical output. Although there are many

    varieties of load cells, strain gage based load cells are the most commonly used type.

    Fig1. Load cell spring elements [1]Fig2. Wheatstone circuit[1]

    The normal configuration for a Wheatstone bridge circuit comprises four strain gauges. But some loadcells use 8, 16, 32, or more gauges, while other devices only use one or two. The precise positioning ofthe gauges, the mounting, and the materials used define the performance of any load cell.

    The most critical mechanical component in a load cell is the Spring Element. It acts as a reaction toexternally applied loads and distributes that load into a uniform strain path. This is then measured by thestrain gauge which provides an accurate measurement on the Wheatstone bridge.

    Load cell designs can be distinguished according to the type of output signal generated (pneumatic, hydraulic,electric) or according to the way they detect weight (bending, shear, compression, tension, etc.)

    Load Cell Performance ComparisonType WeightRange

    Accuracy (FS)

    Apps Strength Weakness

    Mechanical Load CellsHydraulicLoad Cells

    Up to10,000,000 lb

    0.25% Tanks, binsandhoppers.Hazardousareas.

    Takes highimpacts,insensitive totemperature.

    Expensive,complex.

    PneumaticLoad Cells

    Wide High Foodindustry,

    hazardousareas

    Intrinsicallysafe.

    Contains nofluids.

    Slowresponse.

    Requiresclean, dryair

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    BendingBeamLoad Cells

    10-5k lbs. 0.03% Tanks,platformscales,

    Low cost,simpleconstruction

    Straingages areexposed,requireprotection

    ShearBeamLoad Cells

    10-5k lbs. 0.03% Tanks,platformscales,off- centerloads

    High sideloadrejection,bettersealing andprotection

    CanisterLoad Cells

    to 500klbs.

    0.05% Truck,tank, track,and hopperscales

    Handles loadmovements

    Nohorizontalloadprotection

    Ring andPancake

    Load Cells

    5- 500klbs.

    Tanks,bins, scales

    All stainlesssteel

    No loadmovement

    allowedButton andwasherLoad Cells

    0-50k lbs0-200 lbs.typ.

    1% Smallscales

    Small,inexpensive

    Loadsmust becentered,noloadmovementpermitted

    Other Load CellsHelical 0-40k lbs. 0.2% Platform,

    forklift,

    wheel load,automotiveseat weight

    Handles off-axis loads,

    overloads,shocks

    Fiber optic 0.1% Electricaltransmissioncables, studor boltmounts

    Immune toRFI/EMIandhigh temps,intrinsicallysafe

    Piezo-resistive

    0.03% Extremelysensitive,

    highsignal outputlevel

    High cost,nonlinear

    output

    Pneumatic load cells are sometimes used where intrinsic safety and hygiene are desired, and hydraulic load cellsare considered in remote locations, as they do not require a power supply. Strain gage load cells offer accuracies

    Static Characteristics (typical)

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    Sensitivity 0.5- 2 mV/VHysteresis error 0.020% - 0.2%Non-linearity 0.020% 0.15%

    Non-repeatability 0.02%- 0.1% Temperature effect span 0.015% /10C Temperature effect zero 0.026% /10C Compensated temperature range +10C - + 75C Operating temperature range -54 to 120C Length/ height 0.98 4.92

    Materiales mas comunes empleados en su fabricacin

    El ncleo es una aleacin de hierro y nquel, y est laminado longitudinalmente para reducir lascorrientes de Foucault. Por otro lado, los tres devanados se recubren con una sustancia impermeable,para poder funcionar con una humedad ambiental elevada.

    Some of the Load cells industries

    HBM Omega Vishay LCM Revere transducers Interface Futek Bongshin

    Some types of load cells made by OMEGA and its characteristics

    STYLE REF RANGEACCURA

    NCYCHARACTERISTICS

    PRICE(US)

    Canister LC1001 &

    LC1011

    500lb 2,000,000lb

    0.05 %

    Many feature an all stainlesssteel design and are hermetically

    sealed for washdown and wetareas.

    $895

    S Beam

    LC101&LC111

    25lb-40.000lb

    0.03 % They provide superior side loadrejection. $305

    Tension/Compression LC201 25lb 300lb 1 %

    Used for applications where theload may go from tension tocompression and vice versa.

    $485

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    Button

    LC302 25lb 1000lb 0.5 %

    They are ideal for mounting

    where space is restricted. Theyoffer excellent long termstability.

    $295

    Beam

    LCL 25 lb 40lb 0.25 %

    They feature low profileconstruction for integration into

    restricted areas.$65

    Single point

    LC601 1lb 25lb 0.03 %

    Used to commercial andindustrial weighing systems.

    They provide accurate readings

    $395

    Through Hole

    LC8100

    5lb -200lb 1%Mounting holes and female

    threads provide easy installation. $470

    Submersible

    LCMUW

    50,000g 3,000 kg

    0.25 % $1175

    Biomedical aplications

    Almost all areas of engineering require accurate and traceable measurements of force, the majoritybeing carried out using strain gauge force transducers commonly referred to as load cells. Applicationsinclude tensile testing of materials, proof testing of components and performance testing of materialsand engines.

    Measure weight. Until the early 1980s, nurses had to physically monitor patients to trackcritical weight fluctuations. By affixing load cells to hospital beds, the beds could effectivelytransmit accurate patient weight to a handheld instrument. Typically four load cells, one under

    each leg of the bed, fed data to a junction box that was connected to a related instrument orcontroller. Infusion pumps for administering drugs. Originally, a hanging bag held fluid, medication, or

    nutrients that were infused to the patient via gravity through a flexible line. This requiredcontinual attendant monitoring to ensure that the solution was being delivered properly, that thebag was properly filled at all times, and that no back bleeding was occurring. Integrating a loadcell and monitoring system to the basic infusion-delivery method removed guesswork from theprocess. The load cell measured the exact weight of the bag and immediately sent a warning to a

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    connected device if the weight of the infusion varied from its prescribed path. Normally a smallbending-beam load cell sensor with a 100-g to 1-lb capacity was placed in a cartridge under theflexible tube used to deliver the infusion.

    Kidney Dialysis. A typical kidney dialysis system may depend on one or several load cells toensure that the filtration system has perfect balance and timing. Any malfunction can be

    disastrous. Load cells used for this type of system are typically in-line, small, and work bymonitoring flow changes by sensing the weight of a hanging bag to ensure the dialysis procedureis performed safely every time.

    Endoscopic Surgery. Endoscopy is a unique area aided by load cell technology. In endoscopicsurgery, the pressure of instruments can be highly critical and the incision depth needs to be veryprecise. Load cells can monitor the force of these instruments against the tissue, thereby greatlyimproving surgical accuracy.

    Rehabilitation. Large load cells (24 in.) are used in physical therapy to monitor musclerecovery. They are normally integrated with a hand-gripping device of some type to monitor therehabilitation progress in those who have an injury, arthritis, or have had strokes.

    Orthopedics. A unique application in the area of corrective orthopedics is placing a very-low-profile flat-plate or load-button load cell into shoe heels with a connection to a headset radiodevice. When the wearer is walking correctly with proper balance and posture, the load cellactivates the radio device and music plays. If the subject falls into an irregular foot pattern,throwing off the correct balance of the body, the radio device will stop playing, thus training theperson to correct improper stance and walking patterns.

    Monitoring MRI Movement. To control or monitor patient movement during magneticresonance imaging (MRI), special hand-grip load cells are used to detect movement and monitorany loss of strength. The results will also indicate if the patient is losing consciousness.Proprietary manufacturing processes and material selection are used to develop special,nonmagnetic load cells that can be used in the MRI environment.

    Premature Birth Detection. Load cell sensors are also used to monitor irregular pressurechanges during pregnancy to help prevent premature birth defects in high-risk pregnancies. Onecompany created a device that includes a bending-beam load cell to monitor these pressurechanges. The device uses a special belt that is attached externally to the abdomen of the pregnantwoman. The belt is equipped with a microprocessor control, a load cell, and a modem. Whenirregular pressures are sensed, the device calls the nursing center via the wireless modem to alertthe gynecologist if changes in uterine pressure indicate emergency care is required.

    Micro Load Cells. Load cells are used in various ways in both knee and hip joint replacement,both in R&D and during surgery. Small, customized S-shaped shear-beam load cells are used tomeasure torsional forces of tendons and ligaments during surgical procedures. Also, customized

    clip-on soft-tissue load cells accurately measure the forces of the knee extensor mechanisminteroperatively. The miniaturization of load cells has also been instrumental in aiding dentalresearchers and equipment manufacturers identifying the bite strength of each tooth undervarious conditions. This has enabled improvement of the materials used in dental work as wellas dentures and implants. A small, 50-lb-capacity strain gauge load cell, or a customizeddenture, which includes a sensor under each tooth, provides information to a readout device orremote data acquisition device. That information allows dental technicians to accurately read the

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    positioning and pressure points of the subjects jaw and teeth to create what is needed for a well-aligned and healthy bite.

    Pancake and Multicomponent Load Cells. The manufacturers of artificial joints and roboticlimbs have borrowed a technique from standard industrial quality control applications. Multiplepancake-type load cells are used in both hip and knee simulator machines, which allow friction

    and wear tests of multiple joints simultaneously for endurance testing and determining meantime between failure. Testing durability provides a way to develop better, stronger, and more-flexible devices with a goal of lifetime use with no problems.

    Rod-End Load Cells. Prosthetic arms and legs have played a big role in mobilizing thehandicapped. However, with the absence of the muscles and nerve systems, many abilities arevery limited. Manufacturers are now using special rod-end load cells to monitor and displayforces, and work is under way to enable such data to be relayed to a patients brain, creating aclosed-loop process.

    Fig4. Load cells biomedical applications.

    Medical devices & Diagnostic Industries web page.

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    SENSORES PIEZO ELECTRICOS

    Principio Fsico

    El efecto piezoelctrico consiste en la aparicin de una polarizacin elctrica en un material al

    deformarse bajo la accin de un esfuerzo mecnico.Algunos de los materiales que presentan esta propiedad son:Naturales:

    El cuarzo La turmalina

    Sintticos Ceraminas La Sal de Rochelle Cermicos:

    o Fluoruro de polivinilideno (PVF2 o PVDF)o Metaniobato de plomoo Titaniato circonato de plomo (PZT)o Titaniato de barioo Trifluoroetileno TrFE P(VDF/TRFE)o Nylono Polyurea

    Caractersticas de la seal

    Los piezoelctricos son dispositivos de alta impedancia, por esto solo pueden suministrarcorrientes muy pequeas. Debe notarse que una limitacin de losPiezoelctricos es que notienen buena respuesta a la aplicacin de una fuerza constante, pero su respuesta esadecuada para lamedicin defuerzasmecnicascambiantes. Su respuestaenfrecuencia vadesdeunospocos Hertzhastael niveldeMega Hertz.

    Las caractersticas de la seal dependen estrictamente del material piezoelctrico utilizado yen parte del medio y tamaodelmaterialutilizadoparacanalizar laseal.

    Condiciones de trabajo

    Se deben usar por debajo de la frecuencia de resonancia del material que lo compone Sensibles a la temperatura (Cuarzo hasta 260 C y Turmalina 700 C) Para algunas marcas, El efecto de la temperatura es tpicamente 0.5% del fondo de

    escala sobre un rango de temperatura de 0 a 85 C, mientras que el efecto sobre latensin de offset, sobre un rango de temperatura similar, es de 1 mV como mximo.

    Muchos dispositivos cuentan con correctores de temperatura y humedad, pero elfuncionamiento ptimo se logra en Aire seco.

    Especificaciones tcnicas y elctricas

    No posee respuesta en corriente continua, esto debido a que al ser cargado elcondensador (material piezoelctrico) por efecto de una fuerza constante aplicada almaterial, la carga adquirida inicialmente ser drenada tarde que temprano a tierra

    La impedancia de salida de los materiales es muy baja. la resistencia elctrica que presentan los materiales piezoelctricos, si bien es muy

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    grande en algunos casos, nunca es realmente infinita por lo que al aplicar esfuerzoconstante se generara inicialmente una carga que inevitablemente ser drenada al cabode cierto tiempo

    Parmetro Densidad Tc Permitividad Permitividad ResistividadUnidad Kg.m(-3) C Relativa (11) Relativa (33) (Ohm)cmCuarzo 2649 550 4,52 4,68 10( 14)

    Pzt 7500 - 7900 193-490 425 -1900 10(13)PVDF(Kynar) 1780 12 10(25)

    Tabla 1.Propiedades de materiales piezoelectricos

    Modelo 112A

    Parmetro Valor UnidadMargen 3000 psi (1 psi = 6895 Pa)

    Presin Maxima 10000 psi

    Resolucin 0,004 psiSensibilidad 1 pC/psiFrecuecia de resonancia 250 KHz

    Tiempo de subida 2 Micro sec.Linealidad ajusatda al cero 1 %

    Polaridad NegativaResistencia aislamiento 1 T(ohms)

    Capacidad 18 pFSensibilidad a la aceleracin 0,002 psi/g (1g = 9,8m/s(2))Coeficiente de temperatura 0,01 %F(1F = 0,55)

    Margen de temeperatura =+ - 400 F

    (+204 a -240) C

    Modelo 508

    Parametro Valor UnidadSensibilidad 10 + - 0,5 mV/g

    Sensibilidad transeverasl

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    Instrumentacin

    Los sensores piezoelctricos entregan una tensin cuando se les aplica una fuerza y pueden seracondicionados con un circuito tal como se muestra en la figura anterior.

    Circuito de un sensor piezoelctrico acoplado a un amplificador. Ilustracin original John G.Webster

    Circuito equivalente.Marcas

    PKM34EW: SENSOR DE VIBRACIN. $1800 - Canare Piezo Linear Amplifier, 200Vp/200mA (115VAC/60Hz) US$2,399 - EPA-104-115PIEZO SYSTEMS, INC.

    ENDEVCO: acelermetro piezoelctrico. Series: 8510B, 2273A, 7251A, 7201, etc.

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    Sensor piezoelctrico. Tomado de http://www.prysaguatemala.com/productos/omartvega.htm

    Aplicaciones

    Los materiales piezoelctricos, tanto sensores como actuadores son utilizados en muchas reas

    de la ciencia (medicina, ingeniera elctrica, ingeniera mecnica, ingeniera aeroespacial,bioelectrnica, ingeniera de materiales, geologa, ingeniera espacial, fsica).

    Aeroespacio: Sistemas de expulsin, pruebas, experimentos, Balstica: Combustin, explosin, detonacin y sonidos en distribucin de presin. Ingeniera Biomdica: mecanismos ortopdicos, neurologa, cardiologa rehabilitacin,

    monitoreo de sistemas vitales Ingeniera: Sistemas de control, sistemas de combustin, modelacin de sistemas,

    sismografa. Desarrollo de micro y nano posicionadotes Microciruga generacin de seales ultrasnicas, posicionamiento de muestras en microscopios debarrido de efecto tnel, elaboracin de discos duros, posicionamiento de antenas,

    elaboracin de robots.

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    SENSORES DE TEMPERATURA

    TERMOCUPLA (TERMOPAR)

    Principio fsico

    Efecto termoelctrico(un conductor sujeto a gradiente elctrico genera un voltaje)

    El voltaje a circuito abierto (medido con un voltmetro ideal de resistencia de entrada infinita) estrelacionado con la diferencia de temperatura (Ta -Tb), y con la diferencia en los coeficientes Seebeckdelos dos materiales (Pa-Pb):

    V = ( Pa - Pb )( Ta - Tb )

    Vser tpicamente del orden de mV, o decenas de mV para termoacopladores de metal con diferenciasde temperatura del orden de 200C.

    Efecto Peltier: cuando se unen dos conductores metlicos diferentes, se desarrollaba una fuerzaelectromotriz (f.e.m.). Al circular una corriente del mismo sentido de la f.e.m. el calor de la unin setransforma en energa elctrica.

    Efecto Thomson: La diferencia de T entre los extremos de un conductor homogneo desarrolla unaf.e.m.

    Condiciones de trabajo

    Temperatura - Sensibilidad

    Especificaciones tcnicas y elctricas

    Son econmicos: ($) Robuztez: BUENA Tiempo de Respuesta: Rpido (debido a su pequeo tamao) Rango de Temperatura criognicos: (el tipo T trabaja desde -160C) AC DC: Rangos de medicin :

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    Voltaje: bajo voltaje de salida (mV) Uso industrial ms comunes, econmicos y fciles de reemplazar que existen. Mediciones inferiores de 10 metros de distancia

    Caractersticas de la seal

    Linealidad: poca, requiere un integrado (AD594) que compense la linealidad Rango:

    o Tipo E-100C to 1000C 0.5Co Tipo J 0C to 760C 0.1Co Tipo K 0C to 1370C 0.7Co Tipo R 0C to 1000C 0.5 Co Tipo S 0C to 1750C 1Co Tipo T -160C to 400C 0.5C

    Reproducibilidad: Alta Resolucin: Dcima de C la compensacin de cero introduce un error del orden de 0.5 C.

    Instrumentacin

    Debido al bajo nivel de tencin y baja impedancia los termopares requieren de acondicionamiento talescomo:

    AD594 (Analog Devices): para termopares tipo J, que tiene un amplificador de instrumentacin yun compensador lineal, una salida de alarma de rotura o desconexin del termopar, se alimenta a+5V y genera una salida de 10mV/C

    IB51 ( Analog Devices): tiene un acondicionamiento de la seal en forma de mdulos hbridos,aislado para aplicaciones industriales.

    Marcas

    Analog Devices

    Aplicaciones Biomdicas

    Aplicaciones criognica Equipos mdicos y odontolgicos Medicin de variables fisiolgicas (temperatura, humedad, otras)

    Diagrama

    Un termoacoplador se muestra en la figura. Consiste de una unin sensora a una temperatura Ta, y una ugenerado por el dispositivo es medido con un voltmetro de alta resistencia

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    PT100 (Resistivo)

    Principio fsico

    Es termo resistivo

    Condiciones de trabajo

    El PT100 es un termmetro de platino cuyas caractersticas mas destacables son las condiciones detrabajo, la robustez del dispositivo le permite hacer mediciones confiables desde -200C hasta 850C,adems con el uso de una adecuada extensin podemos hacer mediciones confiables y precisas hasta30m de distancia. El nico inconveniente que se podra presentar es la humeada, pero solo por que sedeterioran los cables, haciendo as posible la generacin de ruido

    Especificaciones tcnicas y elctricas

    Alta linealidad Rango de medicin : -200 - 850C Tiempo de respuesta menor a 200mS Problemas con el efecto Jule para PT100 a pequea escala

    Caractersticas de la seal

    Linealidad: si. Sensibilidad: Alta Reproducibilidad: Alta Resolucin: 0.01 C

    La ecuacin de la linearizacin es:

    Rt = R0 * (1 + A* t + B*t2 +C* (t-100) * T3)

    Donde:

    A = 3.9083 E-3B = -5.775 E-7C = -4.183 E -12 (debajo de 0 C), oC = 0 (sobre 0 C)

    Para un sensor PT100, un 1 cambio de temperatura del C causar un cambio de 0.384 ohmios enresistencia, tan incluso un error pequeo en la medida de la resistencia (por ejemplo, la resistencia de losalambres que conducen al sensor) puede causar un error grande en la medida de la temperatura. Para eltrabajo de precisin, los sensores tienen cuatro alambres dos para llevar la corriente del sentido, y dospara medir el voltaje a travs del elemento del sensor. Es tambin posible obtener los sensores del tres-alambre, aunque stos funcionan encendido la asuncin (no no necesariamente vlida) que la resistenciade cada uno de los tres alambres es igual.

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    Instrumentacin

    Se requiere de un Puente wheastone, de un Lm458 (circuito amplificador)y de un microcontrolador

    Marcas

    RDF corporation, Burkert fluid control systems, sensing device, entre otras

    Aplicaciones Biomdicas

    Medicin de temperatura en un autoclave Horno de fundicin de piezas de cermica para reemplazo de dientes Criogenia

    Precio y distribuidor

    Suconel ($65.000)

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    LM35

    Principio fsico

    Es un circuito integrado calibrado en C que presenta variaciones de voltaje 10mV por cada grado

    centgrado de aumento en la temperatura (Termo resistivo)

    Condiciones de trabajoTemperaturas entre los -55C y los 150C, trabaja a distancia y no presenta inconvenientes con el efectoJoule

    Especificaciones tcnicas y elctricas Medidas

    Rango de medicin : -55 - 150C Trabaja entre 4 y 30 Voltios

    Caractersticas de la seal Escala +10mV/C No Linealidad: 1/4C. Sensibilidad: Alta Reproducibilidad: Alta Precisin : 0.5 C

    InstrumentacinConexin directa al micro, ya que VIENE CALIBRADO (10mV/C)

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    Marcas

    National Semiconductors

    Aplicaciones Biomdicas

    Medicin de temperatura en pequeos ambientes que no presenten temperaturas muydrsticas, como en una encubadora

    Medidor de Humedad relativa: se implantan dos de estos sensores uno de Bulbo seco y otro deBulbo hmedo y dependiendo de las temperaturas que arrojen se buscan en tablas la humedadrelativa del ambiente

    Precio y distribuidor

    Suconel, compel, canare ($5.000)

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    TERMISTORES

    Principio fsico

    El principio que utilizan es la variacin de resistencia en semiconductores

    Caracteristicas de la seal que entrega

    Linealidad: su respuesta es exponencial, porque se rigen por la siguiente ley R T = R0 (e B(1/T - 1/To))Respuesta en frecuencia: la resistencia de un termistor a la temperatura ambiente puede disminuir enhasta 6% por cada 1C de aumento de temperaturaVariable elctrica que cambia: ResistenciaResolucin: para mediciones precisas de temperatura, utilizndoselo ampliamente para aplicaciones decontrol y compensacin en el rango de 150C A 450C.

    Condiciones de trabajo

    El tamao y la configuracin adecuados para el uso previsto, como ser el mtodo de montaje elelemento sensor expuesto o encerrado, terminacin, etc., lo que, a su vez, determina la constantede disipacin y la constante de tiempo.

    El material a utilizarse para la construccin del conjunto sensor del termistor, el cual dependedel medio (como ser aire, agua, aceite, etc.), longitud de exposicin y medio corrosivo, nivelesde choque, vibracin y humedad, temperatura de operacin y rango de temperatura, presin delmedio al que se halla expuesto el termistor.

    Especificaciones tcnicas y elctricas

    La resistencia y la tolerancia a cierta temperatura de referencia. La constante de disipacin, que es la potencia, generalmente en mW que har subir la

    temperatura del termistor 1C por encima de la temperatura ambiente; esta constante quedadeterminada en cierta medida por el tipo y tamao del termistor utilizado, y por el mtodo demontaje.

    La constante de tiempo, que es el tiempo, en segundos, para que todo el conjunto cambie supropia temperatura un 63% de como lo hara a partir de su temperatura original hasta algunatemperatura final al estar sometido a una variacin escaln de temperatura; tambin quedadeterminado en cierta medida por el tipo y tamao del termistor utilizado, y por el mtodo demontaje.

    El coeficiente de temperatura o la variacin de resistencia por cada grado de variacin detemperatura del termistor.

    Rangos de medicin: por lo general, la resistencia nominal de un termistor se eligefundamentalmente en base al alcance de temperaturas de operacin. Mayores valores deresistencia corresponden a temperaturas ms elevadas, mientras las bajas temperaturas requierenmenores resistencias. Los rangos de medicin en trminos de la resistencia pueden variar desdeunos pocos cientos hasta varios millones de ohms.

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    Curso de Bioinstrumentacin EIA-CES, 2007

    Dimensiones fsicas: Las configuraciones constructivas del termistor de uso ms comn son losglbulos, las sondas y los discos. Los glbulos se fabrican formando pequeos elipsoides dematerial de termistor sobre dos alambres finos separados unos 0,25 mm. Normalmenterecubiertos con vidrio por razones de proteccin, son extremadamente pequeos (0,15 mm a 1,3mm de dimetro) y ofrecen una respuesta extremadamente rpida a variaciones de temperatura.

    Instrumentacin

    Amplitudes de medicin: la elevada sensibilidad a variaciones de temperatura hace que eltermistor resulte muy adecuado para mediciones precisas de temperatura, utilizndoseloampliamente para aplicaciones de control y compensacin en el rango de 150C a 450C.

    Configuraciones: Las configuraciones constructivas del termistor de uso ms comn son losglbulos, las sondas y los discos.

    Marcas

    4B Braime Elevator Components Ranco Emerson Climate tecnologies Teddington Controls Badotherm Conax New flor Omega

    Proveedores y precios

    Canare Suconel Compel

    Aplicaciones

    Detectores para alarmas contra incendios. Compensacin del valor hmico en circuitos al variar la temperatura. Operaciones de cateterismo

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    TERMOPAR (2)

    Principio fsico

    Funcionan por medio del efecto Seebeck

    Caracteristicas del transductor

    Linealidad La energa generada por un termopar esuna funcin no lineal de la T (polinomiode grado 5 a 9), aunque en los baratos sepuede acercar a un polinomio de grado 1(ver grafica 1)

    Rangos Depende del tipo de termopar(ver Anexo 1)

    Variable elctrica que se modifica VoltajeResolucin Depende del tipo de termopar

    (ver Anexo 1)

    Grafica 1

    TIPOS DE TERMOPARESTipo K (Cromo (Ni-Cr) / Aluminio (aleacin de Ni-Al)): con una amplia variedad deaplicaciones, est disponible a un bajo costo y en una variedad de sondas. Tienen un rango detemperatura de -200 C a +1.200 C y una sensibilidad 41V/C aprox.Tipo E (Cromo / Constantn (aleacin de Cu-Ni)): No son magnticos y gracias a susensibilidad, son ideales para el uso en bajas temperaturas, en el mbito criognico. Tienenuna sensibilidad de 68 V/C.Tipo J (Hierro / Constantn): debido a su limitado rango, el tipo J es menos popular que el K.Son ideales para usar en viejos equipos que no aceptan el uso de termopares ms modernos. El

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    tipo J no puede usarse a temperaturas superiores a 760 C ya que una abrupta transformacinmagntica causa una descalibracin permanente. Tienen un rango de -40C a +750C.Tipo N (Nicrosil (Ni-Cr-Si / Nisil (Ni-Si)): es adecuado para mediciones de alta temperaturagracias a su elevada estabilidad y resistencia a la oxidacin de altas temperaturas, y no necesitadel platino utilizado en los tipos B, R y S que son ms caros.Por otro lado, los termopares tipo B, R y S son los ms estables, pero debido a su bajasensibilidad (10 V/C aprox.) generalmente son usados para medir altas temperaturas(superiores a 300 C).Tipo B (Platino (Pt)-Rodio (Rh)): son adecuados para la medicin de altas temperaturassuperiores a 1.800 C. El tipo B por lo general presentan el mismo resultado a 0 C y 42 Cdebido a su curva de temperatura/voltaje.Tipo R (Platino (Pt)-Rodio (Rh)): adecuados para la medicin de temperaturas de hasta 1.600C. Su baja sensibilidad (10 V/C) y su elevado quitan su atractivo.Tipo S (Hierro / Constantn): ideales para mediciones de altas temperaturas hasta los 1.600 C,pero su baja sensibilidad (10 V/C) y su elevado precio lo convierten en un instrumento noadecuado para el uso general. Debido a su elevada estabilidad, el tipo S es utilizado para lacalibracin universal del punto de fusin del oro (1064,43 C).Tipo T: es un termopar adecuado para mediciones en el rango de -200 C a 0 C. El conductorpositivo est hecho de cobre y el negativo, de constantn.

    Los termopares con una baja sensibilidad, como en el caso de los tipos B, R y S, tienenadems una resolucin menor. La seleccin de termopares es importante para asegurarse quecubren el rango de temperaturas a determinar.

    Anexo 1

    Marcas

    Carlo Gavazi Ditel IES

    Proveedores

    Suconel Canare Compel

    Aplicaciones

    Sistemas biomdicos robotizados ya que se necesitan sensores como dispositivos de medicinrelacionado con un tipo de control automtico.

    Incubadora la cual se usa para mantener una temperatura estable para los bebes prematuros. Colchones o camas para personas que posen poca movilidad.