Curso de Instrumentación
Mg. Juan Ernesto palo
XVI Simposio Peruano de Energía Solar
Hardware • Sensores • Transductores• Data Loger• PC
Sistemas de Instrumentación
Comunicación • RS232 • RS485• GPIB• I2C• CAN• USBSoftware
• Sistema de explotación• Software de Comunicación• Sistema Operativo
Data Loger
• Entradas Analógicas– Resolución 1mV– ADC 10-12 -16 BIT– Bipolar -5 , +5 (v) -12, +12(v)
• Entradas digitales – Frecuencia– Periodo– Pulso – Estado
• Menoría de Datos – EEPROM – Flahs– RAM
• Puerto de comunicación – RS232– RS486– USB
• Protocolo de comunicación digital – BUS CAN– I2C
Estación de Monitoreo
Monitoreo y Control
Micro Instrumentos de Monitoreo
• Error: la diferencia entre el valor medido por el instrumento y el valor real.• Error de Compensación offset• Error de linealidad• Error de linealidad diferencial• Ganancia • Estabilidad 10ppm/ºC
• Precisión: el grado con el cual la variable medida es mesurable.
• Respuesta: rapidez con la cual el instrumento puede detectar un cambio en la intensidad de la señal que esta midiendo.
• Repetitividad: indica la capacidad del instrumento de repetir una secuencia de datos que poseen valores en forma alternante pero igual.
• Resolución: el más pequeño cambio que puede ser medido y que es detectable por el instrumento.• Confiabilidad: la probabilidad que el instrumento trabajará a sus límites definidos.
Características Funcionales
Resistance humidity sensor (HR25K5)
Applications:Measurement meter, control system, printers, humidifiers, air conditioners, automobiles, meteorological systems, VCR and more.Specifications:
Operation range 30 to 90 %RH
Voltage 10 vcc máx.
Standard resistance 25K at 25°C to 85°C
Accuracy +/- 5%RH at 25°C, 60%RH
Hysteresis <2 %RH
Linearity3%RH max. changing from 40%RH to 80%RH
Temperature range 0°C to +60°C
Storage 90 %RH, -20°C to +85°C
Resistance table ( KΩ ):
30%RH 40%RH 50%RH 60%RH 70%RH 80%RH 90%RH
2°C 8300 970 170 32 10.4 3.2 1.9
25°C 7500 770 123 25 8.4 3.5 1.9
30°C 5700 625 60 20 6 2.4 1.5
Fuente: SCM International, Inc.
Humidity Sensor ( 1 to 99% RH ) HSCAP Applications:Measurement meter, control system, printers, humidifiers, air conditioners, automobiles, VCR and more.Features:Fast response and linear humidity sensorLow costCapacitive Specifications:
Operation range 1 to 99 %RH
Voltage <12 vcc
Operation frequency 1 to 20Khz
Typical capacitance 122pf +/-5% at 33%RH
Capacitance change 2.5pf / 10%RH
Histeresys <2 %RH
Temperature dependence -0.4pf at 10°C
Linearity +/- 1%RH ( 10 to 90 %RH )
Temperature range -20°C at +60°C
Storage condition 1 a 99 %RH, -10°C a +50°C
Response:
Fuente: SCM International, Inc.
Applications:Measurement meter, control system, printers, humidifiers, air conditioners, automobiles, meteorological systems, VCR and more.Features:Fast response and linearOutput voltage linear response for relative humidity Specifications:
Operation range 0 to 100 %RH
Voltage 5 vcc +/-5%
Output 0.8 to 3.9 v at 25°C
Typical current 0.38 mA max. <0.5 mA
Precision =< 4%RH to 25°C, 30 to 80%RH, voltage 5v
Operation temperature range -40°C to +80°C
Storage -55°C to +125°C
Response time 15s
Stability 1%RH per year
Transductor de Humedad HC5V5C2
Out
put
volta
ge
Temperature: 25°C, voltage 5v.Linear response from 0.8 to 3.9v for 0
Fuente: SCM International, Inc.
Sensor de presión de aire / atmosférica PA300
Características del sensor de presión:
Solid State ReliabilityPresión absolutaDrive de tensión o corriente constante
PIN PINOUT
1 Vs
2 Out+
3 Vs+
4 Out-
Entrada 3VDC a 25C.
Min Típico Máximo Unidades
Tensión de excitación
0 3 10 V
Corriente de excitación
0 1.5 3 mA
Offset -25 0 +25 mV
Rango FS 15 psi 66 87 108 mV
Rango de Coeficiente de temp.
-0.1 0 +0.1 %FS/°C
Offset de Coeficiente de temp.
-0.1 0 +0.1 %FS/°C
Linealidad -0.3 0 +0.3 %F.S
Impedancia del puente
2.6 3.1 3.6 KΩ
Sobrecarga de presión 2 ×
Pressure Rated.F.S.
Temperatura de operación
-40 125 °C
CaracterísticasSolid State ReliabilityPresión absolutaDrive de tensión o corriente constante
Entrada 3VDC a 25C.
Min Típico Máximo Unidades
Tensión de excitación 0 3 10 V
Corriente de excitación 0 1.5 3 mA
Offset -25 0 +25 mV
Rango FS 15 psi 66 87 108 mV
Rango de Coeficiente de temp.
-0.1 0 +0.1 %FS/°C
Offset de Coeficiente de temp.
-0.1 0 +0.1 %FS/°C
Linealidad -0.3 0 +0.3 %F.S
Impedancia del puente 2.6 3.1 3.6 KΩ
Sobrecarga de presión 2 ×
Temperatura de operación
-40 125 °C
AplicacionesAltímetrosEstaciones ambientalesControl neumático
Sensor de Presión MDP150
Reed switches KSK-1A35
Fuente : MEDER Electronic
SENSOR DE GAS MONOXIDO DE CARBONO (CO) SCM134
Características de sensibilidad.
Símbolo Descripción Parámetro Comentario
Rs Resistencia del sensor 2 KΩ - 20 KΩ(100 ppm monóxido de carbón)
Rangos de detección:
20 – 1000 ppm de Monóxido de Carbón
α(300/100 ppm)
Pendiente de la concentración
≤ 0.5
Condiciones estándar
de detección
Temp. 20 °C ± 2 °C, Vc. 5V ± 0.1Humedad 65% ± 5% Vh. 5V ± 0.1
Tiempo de precalenta
miento
No menos de 48 Horas
SENSOR DE POLUCIÓN EN AIRE SCM135
Características de sensibilidad
SímboloDescripción Parámetro Comentarios Comentarios
RsResistencia del
sensor
1K a 10K (1000 ppm
Alcohol)
Adecuado para 3000ppm LPG y Propano
Rango de deteccion:1% a 10% smoke 0.3 a 20% CO2
α(3000/1000)Isobutano
Pendiente de la concentración
≤ 0.6
Condiciones standard de detección
Temp. 20 °C ± 2 °C, Vc. 5V ± 0.1Humedad 65% ± 5% Vh. 5V ± 0.1
Tiempo de precalentamien
toMás de 24 hours
Temperatura
1
1
2.0
Sensores Rango de temperatura
ºC Costo Robustez
Termocupla -270 2600 Bajo Muy alta
RDT -200 600 Medio Alta
Thermitor -50 200 Bajo Media
Circuito Integrado
-40 125 Bajo Baja
TIPOS DE SENSORES DE TEMPERATURA
2.0
La Medición de temperatura es uno de los parámetros mas importantes en los procesos de control, la medición de temperatura con preedición es complicado especialmente porque en muchos de los
sistemas en energías renovables los errores de medición deben están por debajo de los 0.5 ºC
Sensor de Temperatura DS1820
Características
Sensor de Temperatura LM35
Características
TERMOCUPLAS
Tipo Material + Material - C. SeebeckuV/ºC
Rango ºC
K Ni + 10%Cr Ni+2%Al+2%Mn+1%Si 42 -180 + 1350
J Fe Cu+43%Ni 54 -180 +750
N Ni + 10%Cr+15%Si Ni+4.5%Si+0.1%Mg 30 -270 +130
T Cu Cu+43%Ni 46 -250 +400
E Ni+10%Cr Cu+43%Ni 68 -40 +900
R Pt+10%Rh Pt 8 -50 +1700
B Pt+30%Rh Pt+6%Rh 1 100 +1750
CALIBRACIÓN DE TERMOCUPLAS
0a
1a
2a
3a
4a
5a
6a
7a
8a
9a
Coeficientes Tipo KO ºC a 500ºC
Tipo JOºC a 760ºC
0.0 0.0
2.508355 x 10 -2 1.978425 x 10 -2
7.860106 x 10 -8 -2.001204 x 10 -7
-2.503131 x 10 -10 1.036969 x 10-11
8.315270 x 10 -14 -2.549687 x 10 -16
- 1.228034 x 10-17 3.585153 x 10-21
9.804036 x 10 -22 -5.344285 x 10 -26
-4.413030 x 10 -26 5.099890 x 10 -31
1.057734 x 10 -30 -
-1.052755 x 10 -35 -
Error +/-0.05 ºC +/-0.05 ºC
nno VaVaVaaT 2
21
Aproximación Lineal
bTSV
CV /ºTipo Coeficiente Seebeck
K 40.46
J 51.71
T 40.69
E 60.93
B 0,05
S 6.02
R 5.93
COMPENSACIÓN DE UNIÓN FRÍA
)()()()( 34211 iirefm TVTVTVTVV
V3=V4
)()( 211 refm TVTVV
)()( 21 refref TVTV )()( 111 refm TVVTV
)()( 111 refm TVTVV
Circuito Practico CI LT1025
VS = s (T1 – T2).
Medición de Flujo
Rango de Medición: 0,025-0,5 l/min ...1-25 l/min. Agua Conexión: G 1/2 AG o Conector de manguera Material: Polipropileno Max. Presión: 10 bar max. Temperaturaa: 70 °C Linearidad: ± 1% Impulsos de Salida, Divisor de Frecuencia, Salida Analógica, Contacto, Digital-/Punto de Indicación
colector en circuito abierto
Control Automático
Microcontroladores PIC16F877A
Circuitos Integrados mas Usados
Microcontrolador PIC18F455
Microcontrolador PIC12F629/675
ADC 12 BIT MCP3202
The AT45DB161D is a 2.5-volt or 2.7-volt
Serial-interface sequential access Flash
Máxima Frecuencia de reloj 66 MHz.
Capacidad de 16 Mega bits
Memoria Flash AT45DB161D
Memoria EEPROM 24LC512
Amplificadores Operacionales
LM358 Alimentación simpleOP07 Ultra bajo offsetAD620 De instrumentación TL072 Alta impedancia de entrada TL084 4 amplificadores OP.
Otros Circuitos Integrados
MAX 2232 RS232
LT1073 DC - DC
MAX6675 Termo culpas tipo K
MAX485 RS485
CP2102 Serial USB
PCF8563PN CAM
LEY EXPONENCIAL DE HELLMANN
La velocidad media del viento
ENERGÍA ÚTIL DEL VIENTO
REPRESENTACIÓN ESTADÍSTICA DEL VIENTO
La función de densidad de probabilidad
La función de distribución es
Momentos de la distribución de Weibul
La velocidad media del viento es el primer momento de la función de densidad
Calculo de K y Cfunción de distribución de Weibul
ckVkVF lnln)](1lnln[
Ejemplo de Cálculo Numérico F(V)
Probabilidad %V
Velocidadm/s
0 0
0.0616 2
0.2387 4
0.3639 6
0.3124 8
0.1658 10
0.0560 12
0.0121 14
0.0017 16
0.0001 18
0.0000 20
Factor de Forma y EscalackVkVF lnln)](1lnln[
kbec / ak
Distribución de Weibul
34.2134.2
4.6exp
4.64.6)(
VVVVf
0 5 10 15 20 25 30 35 400.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
f(v)
V m/s
Potencia Promedio Anual
)/(1852
23
mWVK
A
P mEV
66.11
31
13
KK
KE
)/(225.1 3mKg
smVm /67.5
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