Sensores bsicosUn sensor es un dispositivo el cual detecta una determinada accin externa, como puede ser la temperatura, la presin, etc. y la transmite adecuadamente. Es decir, convierte una seal fsica de un tipo en una seal fsica de otra naturaleza

Caractersticas de los sensores.Cuando se disean sistemas de adquisicin de datos con microcontroladores, hay aspectos a cerca de los sensores que es necesario tener en cuenta:

La naturaleza de la seal que el sensor transductor genera: voltaje, rango de amplitud, respuesta en frecuencia, precisin necesaria, determinan el tipo de acondicionamiento de seal, convertidor A/D y cualquier otro hardware a utilizar. La influencia de las seales de ruido as como los efectos de carga del hardware de adquisicin de datos sobre el sensor. La calibracin del sensor con respecto a la variable fsica. Si la respuesta del sensor a los cambios de la variable fsica es lineal o no. Una calibracin mal hecha va a producir mediciones errneas. La interdependencia entre los distintos componentes del sistema de adquisicin de datos, por ejemplo un sensor muy bueno, con un pobre convertidor A/D no sirve de casi nada. La precisin del sensor, esto es la capacidad de medir el mismo valor repetidas veces en idnticas condiciones. El tiempo de respuesta del sensor, es decir, el tiempo requerido para responder a un cambio brusco de la variable que est siendo sensada. La histresis de un sensor, la cual se define como la dependencia de la salida del sensor de la respuesta anterior. Esta es muy comn en sistemas magnticos y mecnicos. Rango de medida: dominio en la magnitud medida en el que puede aplicarse el sensor. Sensibilidad: suponiendo que es de entrada a salida y la variacin de la magnitud de entrada. Resolucin: mnima variacin de la magnitud de entrada que puede apreciarse a la salida.

Existen varias formas de clasificar los sensores, por ejemplo se pueden clasificar por el principio fsico de funcionamiento (inductivo, capacitivo, termoelctrico o resistivo etc.), por la variable fsica medida (temperatura, presin, posicin etc. por la capacidad de generar energa (activos) o de necesitar de un circuito de excitacin (pasivos).

Introduccin al sensor de temperatura y su funcionamiento.

Since prehistoric times people were aware of heat and tried to assess its intensity by measuring temperature. Los sensores de temperatura son dispositivos que transforman los cambios de temperatura en cambios en seales elctricas que son procesados por equipo elctrico o electrnico. Entre los sensores ms comunes empleados para medir temperatura con instrumentacin electrnica se tienen: RTDs, termistores, sensores de circuito integrado (IC ) y termocuplas.

Resistance Temperature Detectors (RTD)

El RTD, es uno de los sensores ms precisos de temperatura. Se caracteriza por su excelente estabilidad, usualmente es utilizado para medir temperaturas de 0 C a 450 C. La resistencia metlica es de alambres finos o de pelculas de metales. Su resistencia vara en forma directamente proporcional con la temperatura. Ellas son fabricadas de metales como cobre, plata, oro, tungsteno y nquel, no obstante el platino es el material ms comnmente usado. El platino presenta una excelente estabilidad y la ms alta resistividad con respecto a los otros metales.

Entre las desventajas de las RTDs de platino (Pt100) se pueden mencionar:

1.- su alto costo, por lo que hacer instrumentacin con ellas es caro;2.- debido a su bajo resistencia (100 a 0 C) y sensibilidad (0.4 /C), los alambres de conexin es uno de los principales problemas, la va para minimizarlo es usar el esquema de medicin con 4 alambres;3.- en el sistema de medicin con 4 alambres, dos alambres llevan y traen la corriente proveniente de una fuente de corriente constante y otros dos alambres se emplean para la conexin del instrumento de medicin de voltaje, convertidor A/D en un sistema de adquisicin de datos por computadora;4.- la corriente de excitacin constante produce una disipacin de potencia en la RTD, lo cual le genera calentamiento que incrementa adicionalmente su temperatura que no es posible de detectar cuando se hace la medicin de temperatura, una forma de reducir este error usar una corriente de excitacin lo ms pequea posible.Termistor

Un termistor es un semiconductor hecho de dos xidos metlicos unidos dentro de una pequea bola, disco u otra forma y recubierto con epxido o vidrio. Hay dos clases de termistores los que presentan un coeficiente negativo de temperatura (NTC), cuya resistencia disminuye con la temperatura y coeficiente positivo con la temperatura ( PTC) cuya resistencia aumenta con la temperatura.Los termistores NTC son los ms usados para medicin de temperatura. Valores comunes de termistores son de 1000 , 5000 y 10000 . Un termistor de 5000 tiene aproximadamente una sensibilidad de 200 /C a la temperatura ambiente. Los termistores se pueden emplear para medir temperaturas hasta de 300 C. Debido a que los termistores tienen una resistencia alta, la resistencia de los conductores que llevan la corriente no afecta la exactitud de las mediciones. Ya que la resistencia es bastante alta, la corriente de excitacin debe ser pequea para evitar el auto calentamiento que afecte la exactitud de la medicin.Para alimentar un termistor, lo ms comn es usar una fuente de corriente constante. De manera alterna una fuente de voltaje y un circuito serie formado por el termistor y una resistencia de precisin para producir un divisor de voltaje.Los termistores estn generalmente compuestos de materiales semiconductores y existen bsicamente dos tipos: los de coeficiente negativo de temperatura (NTC) y los de coeficiente positivo de temperatura (PTC). Los primeros son los ms usados y disminuyen su resistencia con el incremento de temperatura. El precio que se paga por el incremento en la sensibilidad, es la prdida de linealidad. Efectivamente, el termistor es un dispositivo extremadamente no lineal y su curva caracterstica vara segn sea el fabricante. La curva caracterstica de un termistor individual puede ser aproximada a travs del uso de la ecuacin de Steinhart-Hart:

1 / T = A + B ln(R) + C(ln R)3

Dnde:T = Temperatura en KelvinR = Resistencia del Termistor en KohmA, B, C = Constante de la curva de aproximacin

Las constantes A, B, y C pueden ser calculadas seleccionando tres puntos de la tabla o curva que acompaa el termistor y resolviendo un sistema de ecuaciones simultneas de tres incgnitas. Cuando los puntos son escogidos en un rango que abarca unos 100C considerando el centro del rango nominal de temperatura del termistor, esta ecuacin se aproxima a +/- .02% de la curva caracterstica.Clculo de las constantes de la ecuacin de Steinhart-Hart

El termistor usado tiene la siguiente tabla caracterstica:

Para el clculo de las constantes se resuelve el sistema de ecuaciones simultneas de tresIncgnitas para los puntos de temperatura, por ejemplo 0C, 25C y 70C.

Para resolver este sistema de ecuaciones se utiliz MATLAB el cual arroj el siguiente resultado:

A = 0.00269794 B=0.00028033 C=0.00000086

Entonces, la ecuacin de Steinhart-Hart para este termistor es:

T k = 1/ (0.00269794 0.00028033Ln(R) 0.00000086(Ln(R))3) T C = 1/ (0.00269794 + 0.00028033 Ln(R) + 0.00000086(Ln(R)3 )) 273.15.

La interfaz Termistor-microcontrolador, consiste en un divisor de voltaje realizado con el termistor (Rterm) y una resistencia de 10K (R1), tal como se muestra en la figura xx.

Fig. xx Interfaz Termistor-microcontrolador

Veamos:

En este ejemplo se utiliza un convertidor analgico digital de 10Bits de resolucin, luego los valores entre 0.0 y Vref son cuantificados como valores de 10 Bits desde 0 hasta 1024 decimal (Vad).

Luego:

Igualando (1) y (2) y cancelando Vref, Rterm puede ser expresada como:

Conocida Rterm la temperatura en Kelvin puede ser calculada usando la ecuacin de Steinhart Hart deducida anteriormente:

T C = (1 (0.00269794 + 0.00028033 Ln(Rterm) + 0.00000086 Ln(Rterm)3 )) 273.15.

T C = (1 (0.00269794 + 0.00028033 Ln(Rterm) + 0.00000086 Ln(Rterm)3 )) 273.15.

De esta forma se caracteriza un sensor de temperatura para un termistor de 10K@25C.

Sensor de circuito integrado ICLos sensores de circuito integrado se fundamentan en la caracterstica de la unin p-n de los semiconductores. Estn formados por circuitos integrados sobre un chip, el cual presenta una salida lineal y proporcional a la temperatura. Se consiguen sensores IC que presentan salidas en voltaje analgico y en forma digital. Por estar hechos a base de silicio, su rango de temperatura est limitado aproximadamente a los 150 C.Una de las principales ventajas de los sensores IC es su fcil interface. Entre las desventajas se tienen: el limitado rango de temperatura, la necesidad de alimentacin y el auto calentamiento.

The LM35DZ temperature sensor is made for linear measurement in degrees Celsius temperature (or Kelvin). The sensor is made for measuring temperatures between 0C and 100C. The output voltage is 250mV at 25C and the sensor has a sensitivity of 10mV/C. You can use this information together with the information in the LM35 datasheet, to make a transfer function of the sensor. You may also plot this on your computer or calculator.

Sensor output [V] = Sensitivity [V/C] * Temperature [C] + Output at 0C (Offset)

Introduccin al sensor de humedad y su funcionamiento.Un sensor de humedad es un dispositivo que mide la humedad relativa en un rea dada. Un sensor de humedad puede ser utilizado tanto en interiores como en exteriores. Los sensores de humedad estn disponibles en formas tanto analgicas como digitales.Un sensor analgico de humedad mide la humedad del aire relativo usando un sistema basado en un condensador. Un sensor digital de humedad funciona a travs de dos micro-sensores que se calibran a la humedad relativa de la zona dada. Estos se convierten luego en el formato digital a travs de un proceso de conversin de analgico a digital que se realiza mediante el microcontrolador. Existen varios tipos de sensores de humedad, pero principalmente se utilizan dos en este mbito:

Capacitivos: Se basan sencillamente en el cambio de la capacidad que sufre un condensador en presencia de humedad. Resistivos: Aplican un principio de conductividad de la tierra. Es decir, cuanta ms cantidad de agua hay en la muestra, ms alta es la conductividad de la tierra.

Humedad relativa (Hr): Es la razn entre la presin parcial de vapor actual, y la presin de vapor de saturacin, expresada generalmente en porcentaje. O de otra manera, es la cantidad de agua que contiene un gas expresada en tanto por ciento de la cantidad que el gas tendra en estado de saturacin, a la misma temperatura y presin absoluta:

Sensor analgico

The sensor HIH-4030 measures relative humidity (%RH) and delivers it as an analog output voltage. You can connect the output of the sensor directly to an ADC on a microcontroller; and, thanks to the sensor's near linear voltage output, the data is very easy to process. Voltage applied to the supply pins should be within 4-5.8VDC, and optimally at 5V. The sensor will typically only consume about 200A.

Features: Near linear, analog output 4-5.8VDC voltage supply All pins broken out to a 0.1" pitch header Laser trimmed interchangeability Low power design, typical current draw of only 200A Enhanced accuracy Fast response time Stable, low drift performanceDimensions:0.75 x 0.30 " (19.05 x 7.62 mm)

Sensor digital

El sensor de temperatura y humedad SHT15, DHT 11 Humidity & Temperature Sensor This features a temperature & humidity sensor complex with a calibrated digital signal output. By using the exclusive digital-signal-acquisition technique and temperature & humidity sensing technology, it ensures high reliability and excellent long-term stability. This sensor includes a resistive-type humidity measurement component and an NTC temperature measurement component, and connects to a high-performance 8-bit microcontroller, offering excellent quality, fast response, anti-interference ability and cost-effectiveness.Each DHT11 element is strictly calibrated in the laboratory that is extremely accurate on humidity calibration. The calibration coefficients are stored as programmes in the OTP memory, which are used by the sensors internal signal detecting process. The single-wire serial interface makes system integration quick and easy. Its small size, low power consumption and up-to-20 meter signal transmission making it the best choice for various applications, including those most demanding ones. The component is 4-pin single row pin package. It is convenient to connect and special packages can be provided according to users request.

Con dos sensores calibrados de fbrica que miden humedad relativa y temperatura Interfaz digital a 2 cables Rango medible de 0-100% RH (humedad relativa)

Sensor resistive.

Estn compuestos de un sustrato cermico aislante sobre el cual se deposita una rejilla de electrodos. Estos electrodos se cubren con una sal sensible a la humedad embebida en una resina(polmero). La resina se recubre entonces con una capa protectora permeable al vapor de agua. A medida que la humedad pasa por la capa de proteccin, el polmero resulta ionizado y estos iones se movilizan dentro de la resina, Cuando los electrodos son excitados por una corriente, altera la impedancia del sensor se mide y es usada para calcular el porcentaje de humedad relativa.

This specification is applicable to the resistive type humidity sensor SYH-2R donde sus caracteristicas electricas son:

Electrical characteristics Rated voltage : MAX. AC 5Vpp (recommended 1VRMS) Rated power : 0.26mW (at 1VRMS) Operating temperature : -20C 85 [Fig. 3] Operating humidity range : 10 95%RH (non-condensing) Operating frequency range : 100Hz ~ 10kHz [Fig. 4] Storage temperature range : -30 85 Storage humidity range : Less than 95%RH (non-condensing) Accuracy : 3%RH (at 25, 60%RH) Hysteresis : Within 2%RH (at 25, 4080%RH).

Introduccin al sensor de presin y su funcionamiento.Para medir la presin se utilizan sensores que estn dotados de un elemento sensible a la presin y que emiten una seal elctrica al variar la presin o que provocan operaciones de conmutacin si esta supera un determinado valor lmite. Es importante tener en cuenta la presin que se mide, ya que pueden distinguirse los siguientes tipos: presin absoluta, presin diferencial y sobrepresin.

Pressure Sensor (MPX4115a)

The pressure sensor used is the MPX4115A from Motorola. It uses a silicon piezoresistive sensor element. Figure xx presents a cross-sectional view of the sensor. If a material is called piezoresistive, it means that the resistance of the material will change when a mechanical stress is applied. In this case the piezoresistive material is silicon. The changes of resistance for silicon are far greater than for example steel, making this material very useful to use as a sensor element in a pressure sensor.

Figure 6: Cross-sectional view of the pressure sensor.

Figure 7 shows a more detailed look into the sensor. It shows the dimensions of the sensor and the layout of the connections. To relate the measured voltages to ambient pressure values, the transfer function of the sensor is needed. Such a function describes the mathematical relation between the voltage output of the sensor and the equivalent pressure. This function can be found in the datasheets of the sensor. Figure 8 shows the output voltage versus the ambient air pressure for the sensor as we find it in the datasheet.

The output voltage is:

=(0.0090.095)

Where P is the airpressure in kPa and is the supply voltage.

Figure 7: Case style of the pressure sensor.

Figure 8: Transfer function of the pressure sensor.

The Pressure Sensor MPX2200 series

The device is a silicon piezoresistive pressure sensor providing a highly accurate and linear voltage output directly proportional to the applied pressure. The sensor is a single monolithic silicon diaphragm with the strain gauge and a thin film resistor network integrated on chip. The chip is laser trimmed for precise span and offset calibration and temperature compensation. They are designed for use in applications such as pump motor controllers, robotics, level indicators, medical diagnostics, pressure switching, barometers, altimeters, etc.

FeaturesTemperature Compensated Over 0C to +85C0.25% Linearity (MPX2200D)EasytoUse Chip Carrier Package OptionsAvailable in Absolute, Differential and Gauge Configurations

Barometer module BMP085The BMP085 is a basic sensor that is designed specifically for measuring barometric pressure (it also does temperature measurement on the side to help). It's one of the few sensors that do es this measurement, and its fairly low cost so you'll see it used a lot. You may be wondering why someone would want to measure atmospheric pressure, but its actually really useful for two things. One is to measure altitude. As we travel from below sea level to a high mountain, the air pressuredecreases.

Specifications

Pressure sensing range:

300-1100 hPa (9000m to -500m above sea level) Up to 0.03hPa / 0.25m resolution -40 to +85C operational range, +-2C temperature accuracy 2-pin I2C interface on chip V1 of the breakout uses 3.3V power and logic level only V2 of the breakout uses 3.3-5V power and logic level for more flexible usage

BMP085 Barometric Pressure/Temperature/Altitude Sensor- 5V ready

Final del formulario

GPS: Descripcin y funcionamiento.El GPS (Global Positioning System) permite determinar en todo el mundo la posicin de un objeto, una persona o un vehculo con una precisin hasta de centmetros (si se utiliza GPS diferencial), aunque lo habitual son unos pocos metros de precisin. El sistema GPS est constituido por muchos satlites y utiliza la triangulacin para determinar en todo el globo la posicin con una precisin de ms o menos metros.El GPS funciona mediante una red de 24 satlites en rbita sobre el planeta tierra, a 20.200 km, con trayectorias sincronizadas para cubrir toda la superficie de la Tierra. Para determinar la posicin, el receptor que se utiliza para ello localiza automticamente como mnimo tres satlites de la red, de los que recibe unas seales indicando la identificacin y la hora del reloj de cada uno de ellos. Con base en estas seales, el aparato sincroniza el reloj del GPS y calcula el tiempo que tardan en llegar las seales al equipo, y de tal modo mide la distancia al satlite mediante "triangulacin", la cual se basa en determinar la distancia de cada satlite respecto al punto de medicin. Conocidas las distancias, se determina fcilmente la propia posicin relativa respecto a los tres satlites. Conociendo adems las coordenadas o posicin de cada uno de ellos por la seal que emiten, se obtiene las posiciones absolutas o coordenadas reales del punto de medicin. Como se muestra en la figura xx.

Fig.

Alcances y limitaciones

La precisin aproximada de los dispositivos GPS actuales ronda entre 3 y 15m para aplicaciones civiles, y los 3 pies (1m) para aplicaciones militares. Hay que recordar que cualquier instrumento de medicin tiene un cierto grado de imprecisin, por lo que si bien tericamente seran necesarios slo 4 satlites para determinar nuestra ubicacin espacial, sta necesariamente conllevar un cierto margen de error. Esto se conoce como dilucin de la precisin geomtrica (GDOP).

Como se muestra en la figura podemos apreciar esto con un ejemplo sencillo. En el caso A alguien ha medido la distancia a 2 marcas fijas (puntos rojo y azul), y marcado su punto como la interseccin de los 2 crculos de los radios medidos. En B la medida tiene unos mrgenes de error, y la localizacin real debe encontrarse en algn punto dentro del rea verde. En C el margen de error es el mismo, pero el error de posicin creci considerablemente debido al posicionamiento de las marcas fijas. Otro tema importante a considerar al utilizar dispositivos con GPS es que deben encontrar los satlites en lnea de vista, es decir que no debe haber ningn objeto entre el satlite y el receptor GPS por lo que su funcionamiento se ve mermado en interiores y zonas con edificios altos o montaas muy cercanas.

Protocolo de comunicacin

Existe un protocolo al cual se apegan todos los fabricantes de receptores GPS, el cual indica cuales son las posibles sentencias transmitidas de manera serial y escuchadas por el receptor, cada una de las cuales contiene informacin diferente. A continuacin se muestran todas las posibles sentencias utilizadas para filtrar informacin de un GPS: AAM Waypoint Arrival Alarm ALM Almanac data APA Auto Pilot A sentence APB Auto Pilot B sentence BOD Bearing Origin to Destination BWC Bearing using Great Circle route DTM Datum being used. GGA Fix information GLL Lat/Lon data GRS GPS Range Residuals GSA Overall Satellite data GST GPS Pseudorange Noise Statistics GSV Detailed Satellite data MSK send control for a beacon receiver MSS Beacon receiver status information. RMA recommended Loran data RMB recommended navigation data for gps RMC recommended minimum data for gps RTE route message TRF Transit Fix Data STN Multiple Data ID VBW dual Ground / Water Spped VTG Vector track an Speed over the Ground WCV Waypoint closure velocity (Velocity Made Good) WPL Waypoint Location information XTC cross track error XTE measured cross track error ZTG Zulu (UTC) time and time to go (to destination) ZDA Date and Time Todas estas sentencias van precedidas de las siglas GP (ejemplo: GPAAM) y las ms utilizadas son las siguientes: GGA, GSA, GSV, RMC y VTG, siendo la mnima requerida la RMC para obtener los datos de posicin del dispositivo.La sentencia RMC consta de la siguiente informacin: Hora Fecha Posicin Direccin Velocidad Por lo cual es ms que suficiente para tener datos significativos sobre nuestro dispositivo. A continuacin se muestra un ejemplo de sentencia GPRMC real y su significado:$GPRMC,064951.000,A,2307.1256,N,12016.4438,E,0.03,165.48,260406,3.05,W,A*2C

NOMBREEJEMPLOUNIDADESDESCRIPCIN

ID del mensaje$GPRMCEncabezado del protocolo RMC

Tiempo UTC064951.000Fecha en formatohhmmss.sss

EstadoAA=info vlida o V=info no vlida

Latitud2307.1256ddmm.mmmm

Indicador N/SNN=Norte o S=Sur

Longitud12016.4438ddmm.mmmm

Indicador E/OEE=Este o W=Oeste

Velocidad sobre el suelo0.03Nudos(no Km/h!)Velocidad horizontal desde la ltima medicin

Inclinacin sobre el suelo165.48GradosInclinacin con respecto al suelo

Fecha260406ddmmyy

Variacin magntica3.05, WGradosE=Este o W=Oeste

ModoAA=AutnomoD=DiferencialE=Estimado

The Device GPS GT-723F.The GT-723F is a compact all-in-one GPS module solution intended for a broad range of Original Equipment Manufacturer (OEM) products, where fast and easy system integration and minimal development risk is required. The receiver continuously tracks all satellites in view and provides accurate satellite positioning data. The GT-723F is optimized for applications requiring high-performance, low cost, and maximum flexibility; suitable for a wide range of OEM configurations including handhelds, sensors, asset tracking, PDA-centric personal navigation system, and vehicle navigation product. Satellite-based augmentation systems, such as WAAS and EGNOS, are supported to yield improved accuracy. Besides it also supports A-GPS function and fixed in the short time. RS232-level serial interface are provided on the interface connector. Supply voltage of 3.3V~6.0V is supported. Users can modify NMEA sentences or Binary code by the extra flash memory.

TECHNICAL SPECIFICATIONS TECHNICAL SPECIFICATIONS

Receiver Type 65 parallel channels, L1 C/A code

Accuracy Position 2.5m CEP

Velocity 0.1m/sec

Time 250ns

Startup Time < 1sec hot start

(average) < 30sec cold start

Signal Reacquisition 1s

Sensitivity -155dBm acquisition

-160dBm tracking

A-GPS Support PromptFix AGPS

Update Rate 1Hz standard

(5Hz/10Hz special order)

Dynamics 4G (39.2m/sec2)

Operational Limits Altitude < 18,000m or velocity < 515m/s

(COCOM limit, either may be exceeded but not both)

Serial Interface 3.3V RS232 level

Protocol NMEA-0183 V3.01

GPGGA, GPGLL, GPGSA, GPGSV, GPRMC, GPVTG, GPZDA ,9600 baud, 8, N, 1

Datum Default WGS-84

User definable

Input Voltage 3.3V~6.0V

Input Current ~50mA acquisition

~30mA tracking

Dimension 20.0mm L x 20.0mm W x 8.8mm H

Weight: 8.5g

Operating Temperature -40oC ~ +85oC

Humidity 5% ~ 95%

NMEA Messages

The serial interface protocol is based on the National Marine Electronics Associations NMEA 0183 ASCII interface specification. This standard is fully define in NMEA 0183, Version 3.01 The standard may be obtained from NMEA, www.nmea.org.

Ejemplo para obtener los datos de nmeros de satlites, longitud, latitud, la hora, fecha, velocidad utilizando el protocolo NMEA.

GGA - GPS FIX DATA Time, position and position-fix related data (number of satellites in use, HDOP, etc.).

Format: $GPGGA,,,,,,,,,,M,,M,,,* Example: $GPGGA,104549.04,2447.2038,N,12100.4990,E,1,06,01.7,00078.8,M,0016.3,M,,*5C

GLL - LATITUDE AND LONGITUDE, WITH TIME OF POSITION FIX AND STATUS Latitude and longitude of current position, time, and status. Format: $GPGLL,,,,,,,* Example: $GPGLL,2447.2073,N,12100.5022,E,104548.04,A,A*65

VTG - COURSE OVER GROUND AND GROUND SPEED Velocity is given as course over ground (COG) and speed over ground (SOG). Format: GPVTG,,T,,M,,N,,K,* Example: $GPVTG,221.0,T,224.3,M,016.0,N,0029.6,K,A*1F

ZDA TIME AND DATE Format: $GPZDA,,,,,,* Example: $GPZDA,104548.04,25,03,2004,,*6C

Acelermetro.

Los acelermetros son dispositivos que miden la aceleracin, que es la tasa de cambio de la velocidad de un objeto. Esto se mide en metros por segundo al cuadrado (m/s) o en las fuerzas G (g). La sola fuerza de la gravedad para nosotros aqu en el planeta Tierra es equivalente a 9,8m/s, pero esto vara ligeramente con la altitud (y ser un valor diferente en diferentes planetas, debido a las variaciones de la atraccin gravitatoria). Los acelermetros son tiles para detectar las vibraciones en los sistemas o para aplicaciones de orientacin.

Figura Ejes de medida de un acelermetro de tres ejes

Los acelermetros son dispositivos electromecnicos que detectan las fuerzas de aceleracin, ya sea esttica o dinmica. Las fuerzas estticas incluyen la gravedad, mientras que las fuerzas dinmicas pueden incluir vibraciones y movimiento. Los acelermetros pueden medir la aceleracin en uno, dos o tres ejes. Los de tres ejes son ms comunes conforme los costos de produccin de los mismos baja.Generalmente, los acelermetros contienen placas capacitivas internamente. Algunos de estos son fijos, mientras que otros estn unidos a resortes minsculos que se mueven internamente conforme las fuerzas de aceleracin actan sobre el sensor. Como estas placas se mueven en relacin el uno al otro, la capacitancia entre ellos cambia. A partir de estos cambios en la capacitancia, la aceleracin se puede determinar. Otros acelermetros se pueden centrar en torno materiales piezoelctricos. Esta pequea carga elctrica de salida estructuras cristalinas cuando se coloca bajo tensin mecnica (por ejemplo aceleracin). Para la mayora de los acelermetros, las conexiones bsicas que se requieren para la operacin son el poder y las lneas de comunicacin. Como siempre, leer la hoja de datos para una correcta conexin. Los acelermetros se comunicarse a travs de un convertidor analgico, digital, o interfaz de conexin modulada por ancho de impulsos (pwm). Las caractersticas a elegir de un acelermetro.RangoLos lmites superiores e inferior de lo que el acelermetro puede medir tambin se conocen como su gama. En la mayora de los casos, un rango menor a gran escala significa una salida ms sensible, as que usted puede obtener una lectura ms precisa de un acelermetro con un rango de baja escala. Se debe seleccionar un rango de deteccin que mejor se adapte a su proyecto, si el proyecto slo ser sometido a aceleraciones entre 2g y -2g, un acelermetro oscilado 24 no le va a dar mucha precisin. Los alcances mximos los sensores van desde 1.5 g hasta 24g. La mayora de nuestros acelermetros se establecen en un rango mnimo a mximo, sin embargo casi todos de los acelermetros que tenemos disponen de rangos seleccionables .InterfazEsta es otra de las caractersticas ms importantes. Los acelermetros tendrn ya sea una interfaz Anloga, Digital (I2C o SPI) o por Modulacin de Ancho de Pulso (PWM). Los acelermetros con una salida analgica producirn una tensin que es directamente proporcional a la aceleracin detectada. En 0g, la salida analgica ser residir generalmente en alrededor de la mitad de la tensin de alimentacin ( por ejemplo, 1,65 V para un sensor de 3,3 V ). En general, esta interfaz es el ms fcil de trabajar, usando solo un convertidor analgico a digital (ADC) presente en la mayora de los microcontroladores. Los acelermetros con una interfaz de PWM producirn una onda cuadrada con una frecuencia fija , pero el ciclo de trabajo del pulso variar con la aceleracin detectada.Los acelermetros digitales por lo general cuentan con una interfaz serial sea SPI o I C. Dependiendo de su experiencia, estos pueden ser los ms difciles de integrar con su microcontrolador. Dicho esto, los acelermetros digitales son populares debido a que por lo general tienen ms caractersticas, y son menos susceptibles al ruido que sus homlogos analgicos.

Tabla de diferentes tipos de acelermetros:

DispositivoRangoInterfazEjesRequerimientos de energaCaractersticas especiales

MMA73611.5 g y 6gAnalgica32.2 a 3.6VDC,400A Compensacin de temperatura Sensibilidad seleccionable. Deteccin 0g Modo de reposo SELF-TEST

ADXL3353gAnalgica31.8 a 3.6VDC.350uA SELF-TEST

MMA8452 2g , 4 g, 8gDigital I2C31,95Va 3,6V6uA- 165uA Dos pines de interrupcin Sensibilidad seleccionable SEFL-TEST Etc.

ADXL34516gDigitalSPI /I2C32.0 V to 3.6 V40 A Deteccin de doble golpe Deteccin cada libre Dos pines de interrupcin

LIS331 6g , 12g, 24gDigitalSPI/ I2C32.16 V to 3.6 V10 A Dos pines de interrupcin Dodo de reposo SEFL-TEST

MMA74552g, 4g, 8gDigital SPI/I2C32.4 V 3.6 V400 A Dos pines de interrupcin Deteccin (golpe, vibracin y cada libre)

MMA76601.5gDigital I2C.32.4 V 3.6 V47 A Deteccin de orientacin Deteccin de golpe y sacudida

GIROSCOPIO

Los giroscopios, o girmetros, son dispositivos que miden o mantienen el movimiento de rotacin. MEMS (sistemas microelectromecnicos) giroscopios son pequeos sensores, de bajo costo para medir la velocidad angular. Las unidades de velocidad angular se miden en grados por segundo ( / s) o revoluciones por segundo (RPS). La velocidad angular es simplemente una medida de la velocidad de rotacin.Giroscopios se pueden utilizar para determinar la orientacin y se encuentran en la mayora de los sistemas de navegacin autnomos. Por ejemplo, si desea equilibrar un robot, un giroscopio puede ser usado para medir la rotacin de la posicin de equilibrio y enviar correcciones a un motor.

Funcionamiento.

Cuando un objeto gira alrededor de un eje obtiene algo llamado velocidad angular. Una rueda que gira puede ser medida en revoluciones por segundo (RPS ) o grados por segundo ( / s ) .

Tenga en cuenta que el eje z del giroscopio a abajo se alinea con el eje de rotacin en la rueda.

Si conecta el sensor a la rueda que se muestra ms arriba, se puede medir la velocidad angular del eje z del girscopo. Los otros dos ejes no son capaces de medir esa velocidad.Imagnese si la rueda gira una vez por segundo . Se tendra una velocidad angular de 360 grados por segundo. La direccin de giro de la rueda tambin es importante, si es en sentido horario alrededor del eje , o va hacia la izquierda. Un giroscopio MEMS de 3 ejes, similar a la que se muestra arriba en la imagen (ITG-3200), puede medir la rotacin en torno a tres ejes: X, Y , y Z. Algunos giroscopios vienen en variedades de eje simple y doble, pero el giroscopio de tres ejes en un solo chip son cada vez ms pequeo, menos costoso y ms popular.Los giroscopios se utilizan a menudo en los objetos que no estn girando muy rpido del todo. Las aeronaves (con suerte) no giran. En se lugar giran unos pocos grados en cada eje. Mediante la deteccin de estos pequeos cambios los giroscopios ayudan a estabilizar el vuelo de la aeronave. Adems, tenga en cuenta que la aceleracin o la velocidad lineal de la aeronave no afecta a la medicin del girscopo. Los giroscopios slo miden la velocidad angular.

DispositivoEjesRangoInterfazRequerimientos de energaCaractersticas

IDG12152 (X,Y)67/sAnalgica3V100A-Incluye amplificador y filtro paso bajo.

LPR503AL2 (X,Y)30/s120/sAnalgica2.7V a 3.6 V 6.8 mA- Filtro paso bajo.- SEFL-TEST.- Power down.

LPR5150AL2 (X,Y)1500/s6000/sAnalgica2.7V a 3.6 V 6.8 mA- Filtro paso bajo.- SEFL-TEST.- Power down.

ITG32003 (X,Y,Z)2000/sDigital I2C-16 bits2.1V a 3.6V 6.5 mA- Filtro paso bajo programable.- Sensor de temperatura.

MPU-60503 acelermetro (X,Y,Z)3 girmetro(X,Y,Z)250, 500, 1000, and 2000/sec2g, 4g, 8g and16gDigital I2C2.375V-3.46VG-3.6 mAA- 500A- Filtro paso bajo programable.- Deteccin de orientacin.- Interrupciones programables.- Deteccin de cada libre.- SEL-TEST.- Deteccin de golpe.

LPY503AL2 (X,Z)30/s120/sAnalgica2.7 V a 3.6 V6.8mA- Filtro paso bajo.- SEFL-TEST.- Power down.

MPU-30503 (X,Y,Z)250, 500,1000, and 2000/secDigital I2C2.1V a 3.6V 6.1 mA- Interrupciones programable soporta caractersticas tales como el reconocimiento de gestos, paneo, deteccin de cero movimiento, deteccin de golpe y sacudida.- Filtro paso bajo programable.- Funcionalidad podmetro.

MPU-60003 acelermetro (X,Y,Z)3 girmetro(X,Y,Z)250, 500, 1000,and 2000/sec2g,4g, 8g and16gDigital I2C2.375V-3.46VG-3.6 mAA- 500A- Filtro paso bajo programable.- Deteccin de orientacin.- Interrupciones programables.- Deteccin de cada libre.- SEL-TEST.- Deteccin de golpe.

MAX-210003 (X,Y,Z)31.25/62.50/125/250/500/1k/2k /sDigital I2C,SPI1.71V a 3.6V 5.4 mA-Filtro paso bajo programable.(Interrupciones programable)

BMG1603 (X,Y,Z)125/s a 2000/sDigitalI2C, SPI2.4V a 3.6V 5mA- Filtro paso bajo.- Sensor de temperatura.

Cmara.Las imgenes son capturadas a travs de una cmara y se utilizan para hacer ya sea tomas de fotografas o video. Estas imgenes son grabadas en una memoria interna que contiene la cmara. The CAR KEY CAMERA es ideal para proyectos donde el peso es importante las caractersticas que tiene son las siguientes:

It has small contour design, which does UV spray finishing for the whole body. It is very fashionable and wearable and matches with all kinds of portable tools. Support PC camera and chatting function. Support AVI video format. It can carry out high definition image recording under low illumination. Support 30 fps for 640*480 Support USB1.1 and USB2.0. Support 16GB T-flash card.(maximum) Build-in lithium battery which can make a video one hour, the standby time is up to 120 hours.

Fig. Cmara car key.

Los pasos para utilizar esta cmara son los siguientes:

Video Recording: 1. Make sure the TF card is correctly inserted. 2. Press and hold the Power button approx. 2 secs. until the yellow indicator light turns on. The camera is now turned on and is in video recording standby mode. Yellow light on = video recording standby. 3. Briefly press the Video/camera button. The yellow indicator light flashes three times and then turns off. Video recording has started. 4. Press the Video/camera button again, and the yellow indicator light will turn on. The video recording stops and the video file is saved. 5. If you briefly press the Power button during video recording, you will take a snapshot (photo). 6. Press and hold the Power button for about 3 seconds. The red light flashes 3 times and the camera is turned off. Taking Pictures:

1. Make sure the TF card is correctly inserted. 2. Press and hold the Power button approx 2 secs. until the yellow indicator light turns on. The camera is now turned on and is in video recording standby mode. Press the Power button again, and the red light will turn on indicating that the camera is in photo standby mode. Red light on = Photo standby mode. 3. Briefly press the Video/camera button, the yellow indicator light flashes. One photo is taken and the file is saved. Continue to press the Video/camera button to take and save more photos. 4. Briefly press the Power button to return to video recording standby mode.

Introduccin a los ServomotoresUn servomotor (o servo) es un motor de corriente continua que tiene la capacidad de ser controlado en posicin. Es capaz de ubicarse en cualquier posicin dentro de un rango de operacin (generalmente de 180) y mantenerse estable en dicha posicin. Los servos se suelen utilizar en robtica, automtica y modelismo (vehculos por radio-control, RC) debido a su gran precisin en el posicionamiento.En general, los servos suelen estar compuestos por 4 elementos fundamentales:

Motor de corriente continua (DC): Es el elemento que le brinda movilidad al servo. Cuando se aplica un potencial a sus dos terminales, este motor gira en un sentido a su velocidad mxima. Si el voltaje aplicado sus dos terminales es inverso, el sentido de giro tambin se invierte. Engranajes reductores: Tren de engranajes que se encarga de reducir la alta velocidad de giro del motor para acrecentar su capacidad de torque (o par-motor). Sensor de desplazamiento: Suele ser un potencimetro colocado en el eje de salida del servo que se utiliza para conocer la posicin angular del motor. Circuito de control: Es una placa electrnica que implementa una estrategia de control de la posicin por realimentacin. Para ello, este circuito compara la seal de entrada de referencia (posicin deseada) con la posicin actual medida por el potencimetro. La diferencia entre la posicin actual y la deseada es amplificada y utilizada para mover el motor en la direccin necesaria para reducir el error.

Figura 1. Componentes de un servo: a) carcasa; b) motor DC; c) potencimetro; d) circuito de control; e) tren reductor; f) brazo (elemento terminal en el eje).

Principios de FuncionamientoLos servos disponen de tres cables (Figura 2): dos cables de alimentacin (positivo y negativo/masa) que suministran un voltaje 4.8-6V y un cable de control que indica la posicin deseada al circuito de control mediante seales PWM (Pulse Width Modulation).

Figura 2. Colores de los cables de los principales fabricantes de servos.

Dado que existen algunas pequeas diferencias entre las distintas marcas de servos, en la tabla 1 estn indicados las caractersticas tcnicas de varias marcas que comercializan este producto.

Tabla 1. Caractersticas tcnicas de algunas marcas de servo.

Las seales PWM utilizadas para controlar los servos estn formadas por pulsos positivos cuya duracin es proporcional a la posicin deseada del servo y que se repiten cada 20ms (50Hz). Todos los servos pueden funcionar correctamente en un rango de movimiento de 90, que se corresponde con pulsos PWM comprendidos entre 0.9 y 2.1ms. Sin embargo, tambin existen servos que se pueden mover en un rango extendido de 180 y sus pulsos de control varan entre 0.5 y 2.5ms (Figura 3). Antes de utilizar un servo habr que comprobar experimentalmente su rango de movimiento para no daarlo. Para mantener fijo un servo en una posicin habr que enviar peridicamente el pulso correspondiente; ya que si no recibe seales, el eje del servo quedar libre y se podr mover ejerciendo una leve presin.

Figura 3. Pulsos PWM para controlar servos.

Tipologas

Existen dos tipos de servos: analgicos y digitales. Ambos tipos de servos son iguales a nivel de usuario: tienen la misma estructura (motor DC, engranajes reductores, potencimetro y placa de control) y se controlan con las mismas seales PWM. La principal diferencia entre ellos radica en la adicin de un microprocesador en el circuito de control de los servos digitales [3]. Este microprocesador se encarga de procesar la seal PWM de entrada y de controlar el motor mediante pulsos con una frecuencia 10 veces superior a los servos analgicos.El aumento en la frecuencia de excitacin del motor en los servos digitales permite disminuir su tiempo de respuesta (menor deadband), aumentar su resolucin de movimiento y suavizar su aceleracin/deceleracin. El uso de un microprocesador permite tambin a los servos digitales programar distintos parmetros de configuracin que son fijos en los analgicos: sentido de giro, posicin central inicial, topes en el recorrido del servo, velocidad de respuesta del servo y resolucin. Para establecer estos parmetros se deben utilizar aparatos especficos de cada marca. El principal inconveniente de los servos digitales es que consumen ms energa que los analgicos al tener que generar ms pulsos de control para el motor.