Sensores de llama

Sensores de llama

Sensores de llama

Introduccin

Cualquier cuerpo a una temperatuta superior a 0 K emite radiacion electromagnetica debido a la vibracion que experimenta las particulas, atomos y moleculas del cuerpo. Esta radiacion se denimina radiacion termica. En principio existen dos tpos de sensores conocidos por su capacidad de responder a su radiacion termica: Los sensores cuanticos y los sensores termicos.Los sensores cuanticos estan basados en el efecto fotoelectrico o efecto que provoca la interaccion de fotones en la red cristalina de un material semiconductor.Los sensores termicos estan basodos en el incremento de temperatura que se produce en ciertos materiales al absorver parte de la radiacion incidente; el incremento de temperatura puede ser una medida de la radiacion emergente.

Este informe est enfocado a presentar una serie de sensores para deteccion de llama utilizados, teniendo en cuenta su definicin, componentes, aspectos y procesos relevantes para que se dectecten de manera efectiva, desde una perspectiva amplia, teniendo en cuenta su pasado, su presente y su futuro. Tener un entendimiento de la presencia de llama en su sentido ms puro, implica hacer un ejercicio de lectura profundo y de recopilacin de varias fuentes, buscando exponer una relacin clara en el concepto, abarcando por supuesto, la comprensin lectora del autor.

Cabe mencionar que el proceso de la presencia de llama pertenece a la proteccion y seguridad del quemador, enterderlo facilita la creacin y mejora de nuevos elementos, adems de proveer y extender globalmente las ciencias que existen. El detector de llama tiene como misin interrumpir la salida de combustible del quemador en caso de que se extinga la llama.

En cuanto a la parte acadmica de este informe, el docente se encuentra comprometido con la orientacin y evaluacin de esta actividad, con la cual se lograra superar procesos pendientes con el rea a cargo. El compromiso sobre este informe de lectura es vital para favorecer el aprendizaje y la aplicacin correcta de los conocimientos adquiridos durante la formacin.

Objetivos

Objetivo General: Aplicar los conocimientos ms bsicos de las materias base para poder desarrollar una solucin presente una respuesta a circuitos basicos en cuanto a la construccion de sensores de llama simple a los complejos de proceso industrial, en la que se utilicen clculos, se desarrollen acciones en base a decisiones y se repitan instrucciones, orientado al mejor empleo de estos y su desarrollo.

Objetivos Especficos: Presentar los elementos bsicos de circuitos electronicos simples que muestren el principio de funcionamiento de decteccion de llama. Entender cmo se compila y ejecuta el circuito.

Efecto piroelectrico

El efecto piroelctrico es anlogo al piezoelctrico, pero en lugar de la aparicin de cargas elctricas cuando se deforma un material, aqu se trata de la aparicin de cargas superficiales en una direccin determinada cuando el material experimenta un cambio de temperatura. Estas cargas son debidas al cambio de su polarizacin espontnea al variar la temperatura. Recibi este nombre de D. Brewster en 1824, pero es conocido desde hace ms de 2000 aos.Si el cambio de temperatura, , es uniforme en todo el material, el efecto piroelctrico se describe mediante el coeficiente piroelctrico, que es un vector, de la forma::

donde T es el incremento de temperatura experimentado por el detector. La tensin obtenida ser

Ri es plana para radiaciones de frecuencia mayor que la determinada por la constante trmica del material.Principio de funcionamiento de FotodiodosUn fotodiodo es una unin PN o estructura P-I-N. Cuando un haz de luz de suficiente energa incide en el diodo, excita un electrn dndole movimiento y crea un hueco con carga positiva. Si la absorcin ocurre en la zona de agotamiento de la unin, o a una distancia de difusin de l, estos portadores son retirados de la unin por el campo de la zona de agotamiento, produciendo una fotocorriente.Los diodos tienen un sentido normal de circulacin de corriente, que se llama polarizacin directa. En ese sentido el diodo deja pasar la corriente elctrica y prcticamente no lo permite en el inverso. En el fotodiodo la corriente (que vara con los cambios de la luz) es la que circula en sentido inverso al permitido por la juntura del diodo. Es decir, para su funcionamiento el fotodiodo es polarizado de manera inversa. Se producir un aumento de la circulacin de corriente cuando el diodo es excitado por la luz. En ausencia de luz la corriente presente es muy pequea y recibe el nombre de corriente de oscuridad.Fotodiodos de avalancha Tienen una estructura similar, pero trabajan con voltajes inversos mayores. Esto permite a los portadores de carga fotogenerados ser multiplicados en la zona de avalancha del diodo, resultando en una ganancia interna, que incrementa la respuesta del dispositivo.Un fotodiodo es un dispositivo que, cuando es excitado por la luz, produce en el circuito una circulacin de corriente proporcional (y medible). De esta manera, pueden hacerse servir como sensores de luz, aunque, si bien es cierto que existen fotodiodos especialmente sensibles a la luz visible, la gran mayora lo son sobre todo a la luz infrarroja. Se pueden adquirir en cualquier distribuidor de componentes bsicos, tales como Mouser o Jameco, por poner un par de ellos. Ejemplos de dispositivos concretos que nos pueden venir bien son (el cdigo es del fabricante) el TEFD4300F, el BPV22F, el BPV10NF o el SFH235FA. Hay que tener en cuenta que, a pesar de tener un comportamiento en apariencia similar a los LDRs, una diferencia muy importante respecto estos (adems de la sensibilidad a otras longitudes de onda) es el tiempo de respuesta a los cambios de oscuridad a iluminacin, y viceversa, que en los fotodiodos es mucho menor. Igual que los diodos estndar, los fotodiodos poseen un nodo y un ctodo, pero atencin, para que funcione como deseamos, un fotodiodo siempre se ha de conectar al circuito en polaridad inversa. Eso s, igual que ocurre con los diodos comunes, normalmente el nodo es ms largo que el ctodo (en caso de ser de igual longitud, el ctodo deber estar marcado de alguna forma). Su funcionamiento interno es el siguiente: cuando el fotodiodo est polarizado en directa, la luz que incide sobre l no tiene un efecto apreciable y por tanto el dispositivo se comporta como un diodo comn. Cuando est polarizado en inversa y no le llega ninguna radiacin luminosa, tambin se comporta como un diodo normal ya que los electrones que fluyen por el circuito no tienen energa suficiente para atravesarlo, con lo que el circuito permanece abierto. Pero en el momento en el que el fotodiodo recibe una radiacin luminosa dentro de un rango de longitud de onda adecuado, los electrones reciben suficiente energa para poder saltar la barrera del fotodiodo en inversa y continuar su camino.

Deteccion de llama opticaEn la deteccin ptica de llamas utilizando la radiacin electromagntica emitida por las llamas para informar de una situacin de peligro. Para el sensor es por lo tanto la tarea de convertir la seal ptica en una seal elctrica.Es importante para la fiabilidad de una tcnica de deteccin para hacer una clara distincin entre las seales procedentes de una llama real y los que provienen de la ptica de otras situaciones, simulantes de la llama, pero que no tienen nada que ver con un incendio. Es, en ltima instancia, para filtrar la luz del sol se refleja un rayo de luz, y otra interferencia ptica.Por esta razn, la sensibilidad de los detectores es selectiva en la zona de un determinado valor en el intervalo de radiacin electromagntica desde el ultravioleta hasta el infrarrojo. De hecho, la radiacin ultravioleta resulta ser ms dbil y se absorbe fcilmente por la presencia de partculas de humo u otras partculas de diferente naturaleza. Por lo tanto, puede ocurrir que un sensor no est suficientemente activado para intervenir.

Los detectores de humo pticos de llama se pueden dividir en dos tipos:

Los detectores pticos de radiacin con un solo canal Detectores de radiacin ptica de doble canal.

El detector ptico de llama canal nico encuentra su aplicacin ptima en la proteccin de los entornos donde hay materiales que contienen carbono y que quema con llama.

Los detectores de radiacin ptica con dos canales estn equipados con 2 sensores piroelctricos sensibles a la radiacin infrarroja en dos longitudes de onda diferentes. El primer sensor reacciona a la radiacin infrarroja en el espectro caracterstico del dixido de carbono producido a partir de materiales que contienen carbono, tales como madera, productos de petrleo, plstico, alcohol, etc.El segundo sensor realiza un seguimiento continuo de las fuentes externas de interferencia, que emiten seales similares a la llama, tales como luz solar, luz artificial, o radiacin tal como la emitida por cuerpos calientes.Las seales de los dos sensores se comparan en sincronismo amplitud y fase en un circuito electrnico. Este control da el detector una inmunidad notable de las influencias externas simulando la presencia de llamas.Circuitos utilizadosPor efecto piro electrico

Circuito N1

Por efectos cuantico de deteccion de llama

Circuito N2

Circuito N 3

Por efectos cuantico de deteccion de llama con arduino

Circuito N 4

Conclusiones

Los circuitos son sencibles a la seal pulzo y estos deben ser acopladoas a amplificadores de multietapa de ganacias alta, o en otros casos a paquetesde software libre como arduino para un correcto funcionamiento.El circuito numero tres es utilizado como un divisor de tension el comparador del circuito integrado LM 393 hace de amlificador y manda a la seal de salida hacia el led y un parlante, su uso es mas efectivo con un modulo de arduino que incrementael rango de frecuencias observable.Ambos circuitos son elementales en el uso de los quemadores, cada uno con ventajas y desventajas pero inprecindibles. Bibliografa INSTRUMENTACION ELECTRONICA MIGUEL P. GARCIA EDITORIAL THOMSON MEDICIONES Y PRUEBAS ELECTRICAS Y ELECTRONICAS W BOLTON EDITORIAL MRCOMBO.